虹桥商务区核心区域地质灾害隐患预防监测与分析

张东杰，秦振伟



虹桥商务区核心区域地质灾害隐患预防监测与分析

张东杰1，秦振伟2

（1.上海地矿工程勘察有限公司，上海 200072；2.上海申元岩土工程有限公司，上海 200040）

上海地区深基坑工程、轨道交通等重大工程集聚地，大型商业CBD、城市功能中心等是地质灾害易发区。地质灾害应急管理工作考量区域建设活动和人工活动的强度和密度，选择开发程度高、项目类型多、地下空间开发力度大、人工活动频繁的区域，作为典型区域进行地质灾害隐患预防监测，对于研究典型区域内地质灾害隐患发展趋势，掌握区域地质灾害隐患长期发展规律，完善区域地质灾害隐患预防措施十分必要。本文以2012—2014年虹桥商务区核心区域的监测数据为基础，以地表沉降数据为主进行研究，发现大量地下工程同时施工，对区域地质环境影响明显，导致的地面沉降危害逐渐显现，危害程度逐渐增大。

典型区域地质灾害；虹桥商务区核心区域；预防监测规律研究

0　前言

伴随着上海市“四个中心”建设，必将面临新一轮的城市建设重点规划、地下空间开发，工程建设活动将向密集、纵深方向发展，城市地面沉降等地质灾害一直存在。目前，上海市主要存在的地质灾害类型有：地面沉降、边坡失稳、水土突涌、地面塌陷等，这些地质灾害现象多由人类建设活动引发而非自然灾害（王新朝，2009）。上海地区地质环境脆弱，基坑工程、轨道交通和越江隧道等重大工程建设集中地，以及商业、城市功能中心，历史上多发工程性地质灾害。在工程建设过程中，由于土体开挖、顶掘、降水等作用，容易发生基坑坍塌、地面塌陷、边坡失稳、水土突涌等灾害事故，从而严重影响城市公共安全和基础设施运行安全，干扰城市居民生活（刘传正，2009；龙邦成，2014；王军等，2003）。如：陆家嘴金融贸易区地下空间开发程度非常集中，虹桥商务核心区正在实施大规模工程建设，而前滩城市副中心作为“后世博”开发地区，被列入上海“十二五”期间重点推进区域，大规模的建设活动将陆续开展，各种工程项目实施以及轨道交通等项目运营，均易引发地质灾害，从而严重影响城市运行安全（汪清忠，2015）。上述典型区域在施工及后续运行期间，迫切需要开展地质灾害专项巡查与预防监测工作。

为加强城市地质环境保护，选择重点建设区域开展地质灾害专项巡查和预防监测工作，排查地质灾害及其隐患形成、分布与动态变化，调查工程建设活动及人为活动对地质环境的影响与作用，开展地质灾害的地理市情要素监测，符合地质灾害应急管理和地质灾害防治的相关政策法规要求，是城市地质工作的重要工作抓手，能够有效地保护地质环境和保障城市公共安全（易喆等，2015）。

本项目自2012年开始，对调查区域进行连续监测，经过3年的监测工作，初步掌握区域内地质灾害隐患发展趋势和长期发展规律，完善了区域地质灾害隐患防治措施，积累了基础监测数据及实物照片等资料，对于地质灾害防治工作具有重要的指导意义。

1　区域地质灾害隐患预防监测组织与实施

1.1地质灾害监测范围

虹桥商务区核心区域规划总用地面积约为1.4km2，由10幅商办地块组成，东侧紧邻枢纽本体，西至嘉闵高架，南至建虹路，北至扬虹路。测区地形平坦，地面标高一般在4～5m之间。嘉闵高架与申滨路之间为北横泾，河面宽度30m左右。轨道交通2号线东西向穿越测区，隧道顶一般埋深16m左右。由于现场大量工程建设施工，东西向道路基本未建设或封闭，测区主干道为南北向的申滨路、申长路、申虹路。

1.2地质灾害监测内容

区域地质灾害预防监测内容包括地质灾害隐患巡视检查、地面沉降监测、深层地表沉降监测、土体深层侧向变形监测、地表裂缝监测和基坑周边地下水位监测。

1.3地质灾害监测组织与实施

在监测区域内布设加密控制网并按照实施方案布设监测点（孔），按每月一次的观测频率进行周期性、连续性观测，该工作以一年为一节点，连续观测3年。

高程控制网布设力求做到既经济合理、方便施测又能保证控制精度。在高程控制网设计上，紧紧围绕地质灾害预防监测主线，以首先满足地质灾害变形观测点的精度要求为目标。为保证控制网精度和经济性，避免测区内较大车流、客流影响，以及施测不影响交通原则，采取一次性布设二等水准高程控制网覆盖至整个测区的设计方案。

本项目采用J14基岩标点作为高程的唯一起算点，平差计算和精度评定结果表明：高程控制网的可靠性和稳定性较好，完全满足地质灾害预防监测的要求。

高程控制网施测按GB/T12897-2006《国家一、二等水准测量规范》中二等水准测量的有关技术要求严格执行，高程控制网复测频率为1次/月。每次外业观测结束，均采用水准测量平差软件，进行传统经典网整体平差计算，获得各待定点和变形观测点平差值，评定每次监测结果精度，形成各期高程控制网水准观测每公里偶然中误差统计表。

2　区域地质灾害隐患预防监测数据分析

本次地质灾害隐患监测空间变形数据从虹桥商务区核心区域地质灾害监测数据库中提取，剔除异常数据后进行整体差值计算，进行区域空间变形特征分析，由于篇幅所限，本文主要分析区域隐患地质灾害调查资料及部分地表监测断面。

2.1地质灾害隐患调查

对于虹桥商务区核心区域地质灾害隐患情况，通过资料收集调查，现场巡查，常规监测等手段进行预估、预判和有效预防。资料收集调查贯穿地质灾害隐患预防监测工作，包括区域工程地质资料、建设规划、建设进度、施工状况等，是预防监测工作策划、实施和数据分析不可或缺的工作内容；现场巡查是对区域地质灾害隐患调查的现场实施，对肉眼可见的地质灾害隐患进行辨别和跟踪观察；常规预防监测则是对肉眼无法察觉的地质灾害隐患通过变形数据的变化量、速率和规律分析，进行甄别、监视和对巡查的情况提供数据支持。

虹桥商务区核心区域2012年上半年度只有少数基坑在施工，地面沉降主要集中在几个施工项目周边，区域整体地面沉降并不十分突出，随着各地块在2012年底陆续进场施工，地面沉降开始由点及线，由线及面。到2013年底，随着工程项目的增加，周边地表裂缝出现明显增多、扩大的趋势，2014年，随着工程项目地下基坑工程的减少，周边地质灾害隐患逐渐有所减少。

2.2地质灾害隐患预防监测数据

（1）监测数据统计

经过2013年大量基坑开挖施工之后，地面沉降开始由点及线，由线及面，由面及域，不同地块周边的地面沉降开始呈现明显的趋同趋势，区域外围非施工区域地面沉降呈现持续下沉趋势。2014年上半年虹桥商务区核心区域共计有17个项目基坑施工，其中有4个基坑进行土方开挖，其余基坑均进入地下结构回筑或上部结构施工。由于现场东西向道路基本全部封闭，2014年的主要监测对象依然是南北向的申滨路、申长路、申虹路三条主干道的地面沉降，辅以现场巡查、水位监测、测斜等资料。通过2014年度汇总的沉降监测数据分析，虹桥商务区核心区域在2014年各区域沉降对比逐渐减弱，区域性整体沉降规律开始逐渐显现，个别基坑周边依然存在数据快速变化现象。

通过对2013年和2014年24个月监测汇总数据进行统计，可以得出以下统计数据：①累计沉降量在1～30mm区间的点数共有47个，分布区域主要集中在申虹路地下结构空间上部道路、轨道交通2号线上部道路以及区域外围无施工区域；②累计沉降30～60mm区间的点数共有89个，分布区域主要集中在进行围护结构施工区域道路；③累计沉降在60mm以上区间的点数共有93个，分布区域主要集中在去年沉降突出区域道路及今年已进行土方开挖基坑周边区域道路。

（2）监测典型数据

虹桥商务区核心区域在2014年基本进入基坑开挖尾声，群基坑环境之下区域地面沉降变化进入后期影响阶段，部分地块处于基坑开挖阶段，周边地面沉降数据容易出现快速变化。综合基坑开挖收集到的坑外地下水位以及巡视巡查发现的地面塌陷、上街沿破损等情况，可以分析得出区域内典型路段地面变形的一般规律，即：基坑开挖施工对周边环境会产生较大程度的影响，影响的范围与时间均较为持久。在群基坑环境下，基坑降水及开挖施工造成的影响可以叠加，进而对区域地面沉降造成显著的影响，在区域内形成各种不同的地质灾害隐患，威胁道路下方的地下管线及相关市政设施。

根据区域内监测点沉降变化规律，选择具有代表性的监测断面，对区域不同位置与工况条件下的沉降变化规律进行归纳与分析。选择的典型监测断面与特征分析如下：DB2与DB102监测断面：区域北侧外围无施工区域沉降变化（图1、图2）；DB9监测断面：申滨路DB9监测断面在D04a基坑施工过程中沉降变化（图3）；DB14与DB76监测断面：申滨路与申长路顶管施工区域地面沉降变化（图4、图5）；DB88监测断面：D10与D17基坑先后施工申长路DB88沉降变化（图6）。

DB2监测断面位于申滨路北端，靠近扬虹路高架，DB102监测断面位于申长路北端，靠近扬虹路高架，这两个监测断面的数据反映了无施工区域地面沉降变化与区域大面积施工典型相关。

通过图1、图2可以看出，2012 年8 月—2012 年12 月沉降变化不明显，该时间段虹桥商务区核心区域未大面积施工，区域外围监测点沉降变化量较小，自2013 年1 月开始，区域地块全部进入施工状态，区域外围地面沉降开始出现明显的下行趋势，表明区域大面积施工对区域周边产生了辐射影响。2014 年度，沉降变化速率有所收敛，但是沉降态势依然存在，表明区域性整体沉降依然在发展与变化过程中，各类地质灾害隐患依然不容忽视。截至2014 年12 月，DB2 监测断面累计沉降最大达到83.04mm， 点号DB2-1，年沉降变化最大达到46.01mm，点号DB2-3；DB102 监测断面累计沉降最大达到53.30mm， 点号DB102-3，年沉降变化最大达到23.53mm，点号DB102-3。

图1　申滨路DB2 监测断面沉降变化曲线图Fig.1 Settlement Curve of DB2 Monitoring Section on Shenbing Road

图3　申滨路DB9 监测断面沉降变化曲线图Fig.3 Settlement Curve of DB9 Monitoring Section on Shenbing Road

图5　申长路DB76 监测断面沉降变化曲线图Fig. Settlement Curve of DB76 Monitoring Section on Shenchang Road

图2　申滨路DB102 监测断面沉降变化曲线图Fig.2 Settlement Curve of DB102 Monitoring Section on Shenbing Road

图4　申滨路DB14 监测断面沉降变化曲线图Fig.4 Settlement Curve of DB14 Monitoring Section on Shenbing Road

图6　申长路DB88 监测断面沉降变化曲线图Fig.6 Settlement Curve of DB88 Monitoring Section on Shenchang Road

申滨路DB9监测断面均位于申滨路北端，D04a基坑西侧，该监测断面数据反映了施工区域周边地面沉降变化与施工区域工况变化典型相关。DB9 监测断面数据在2013 年8 月之前变化一直较小，随着D04a 基坑在8 月份的开挖，该监测断面数据出现了明显的沉降变化。2014 年1 月到2014 年2 月之间，随着节后基坑开挖的恢复，监测数据出现明显的滑坡式沉降，表明基坑周边的土体在基坑开挖过程中受到较为剧烈的扰动，导致了地面沉降变化速率增加。2014 年2 月之后，该监测断面沉降变化速率逐渐收敛。截至2014年12月，该监测断面累计沉降最大达到181.26mm，点号DB9-2，年沉降变化最大达到-75.05mm，点号DB9-2。

申滨路DB14监测断面位于申滨路北端，01号地块D04a基坑西侧，DB76监测断面位于申长路舟虹路路口，06号地块D19基坑南侧。该两组监测断面数据反映了土体固结平衡的建立与周边施工环境典型相关。DB14监测断面数据在2012年10月出现快速沉降，后经调查发现该监测断面位于顶管上方，且在2012年10月顶管穿越申滨路下方，造成了该断面监测数据的较大的变化，2012年10月之后，该监测断面沉降变化逐渐趋于稳定。自2013年1月开始，随着D04a基坑围护结构施工的进行，该监测断面数据出现了均匀的下行，直至2013年12月该基坑进入地下结构施工阶段，该监测断面依然存在一定的沉降趋势。进入2014年后，随着D04a基坑施工逐渐进入尾声，DB14监测断面沉降变化逐渐收敛，且远离D04a的DB14-2收敛速度要大于靠近D04a的DB14-3。截至2014年12月，DB14监测断面累计沉降最大达到108.45mm，点号DB14-3，年沉降变化最大达到34.58mm，点号DB14-3。

DB76监测断面数据在2012年12月出现快速沉降，后经调查发现监测断面位于顶管上方，且在2012年12月顶管穿越申长路下方，造成了该断面监测数据的快速变化，2012年12月之后，该监测断面沉降变化逐渐减小，但是由于两侧D20及D11基坑施工影响，该监测断面依然处于缓慢沉降过程中，且剖面形态呈现W型，DB76-2与DB76-4受到基坑开挖影响较大。截至2014年4月，DB76监测断面累计沉降最大达到139.55mm，点号DB76-2，半年沉降变化最大达到20.08mm，点号DB76-5。

DB14监测断面与DB76监测断面均是由于顶管施工产生沉降数据快速变化，之后又趋缓的典型监测断面，其历时变化表明顶管上方道路土层在平衡打破之后产生了新的平衡，在无外界因素影响的情况下，新的平衡会逐渐稳定，基本不会对周边环境产生进一步的危害。但是，如果随着外界干扰的再次出现（D04a基坑施工），DB14监测断面新的平衡重新被打破，继续维持较快的沉降趋势，直到再次建立新的土体平衡。

DB88监测断面位于申长路中部，04号地块D10基坑与06号地块D17基坑之间。该组监测断面数据反映了基坑周边地表沉降变化与距离基坑的距离典型相关。DB88监测断面在2012年9月D17基坑开挖最后一层土时出现较快变化，单次（15天）沉降量最大达到25.27mm，点号DB88-4，且断面形态是靠近D17基坑侧的DB88-3、DB88-4、DB88-5沉降变化大，远离D17基坑侧的DB88-1、DB88-2沉降变化小，2012年10月之后，该区段监测点沉降变化逐渐趋缓。随后，D10基坑围护结构施工以及D17基坑上部结构施工，在2013年6月D10基坑正式开挖之后，DB88-1、DB88-2出现明显沉降，叠加区的DB88-3沉降最为突出，整条剖面形成“碗状”变形曲线。进入2014年之后，申长路西侧的DB88-1、DB88-2监测断面依然保持较快的沉降速度，到2014年4月，整个剖面曲线两侧基本呈现对称样式。截至2014年4月，DB88监测断面累计沉降最大达到196.44mm，点号DB88-3，半年沉降变化最大达到35.32mm，点号DB88-3。

2.3综合分析

2012年，虹桥商务区核心区域在建工程主要是地下供能管沟、06号地块D17与D19基坑、08号地块D23基坑，地下供能管沟主要贯通区域东西向道路，其余3个基坑主要集中在申长路以东区域。2013年，区域9个地块共计15个项目基坑全部开始施工，区域进入全面开工阶段。2014年，区域基坑开挖数量减少，大部分基坑进入地下结构回筑与上部结构施工阶段。通过对虹桥商务区核心区域监测数据综合类比分析，呈现以下几个特征：①区域整体沉降速度明显放缓，快速沉降变化逐渐减少；②区域地面呈现整体沉降趋势，且向外围辐射；③区域逐渐进入工后沉降阶段，地质灾害隐患依然处于发展与变化过程中。

（1）地面沉降与潜水水位、深埋地表沉降关联

虹桥商务区核心区域地下潜水水位变化缓慢，经历先降后升再降过程，符合自然条件下潜水水位变化特征，这与区域本年度降水减少有关（图7、图8）。

红桥商务区核心区域深埋地表沉降监测点沉降化规律基本一致，表明区域性整体沉降影响范围大，从北侧的SC16、SC18 到东侧的SC20，再到侧的SC25，沉降变化量与非施工区域的地表沉降点沉降变化量基本一致，表明深层土体固结变化是区域性沉降变化的原因之一，与基坑开挖深度及基坑降水措施等密切相关（陈红权等，2015）。

（2）数据综合分析

由于2013年初9个地块共计17个基坑全部开工，大部分开始进行围护结构施工，随着时间的推移，个别基坑进入了土方开挖施工阶段，截止2013 年12月，共计有12个基坑相继开始进行土方开挖，区域地面累计沉降量也随着土方开挖的进行而逐渐增大。

2014年初，由于区域9个地块全部进行施工，大部分基坑进入土方开挖尾声阶段，沉降平均速率有所增大。2014年2月，区域沉降平均速率达到11.24mm/月，初步原因分析由于春节放假影响，时空效应导致沉降速率变化较大。到2013年3月时，区域沉降速率回落至2.26mm/月。此后，沉降速率虽略有波动，但是整体呈现明显的收敛态势。

图7　区域地下水位变化曲线图Fig.7 Underground Water Level Curve in this Area

图8　区域深埋地表沉降监测点沉降变化曲线图Fig.8 Ground Settlement Curve of Deep Buried Monitoring Points in this Area

3　结论

通过监测数据综合统计分析，可以大致判断虹桥商务区核心区域地面沉降发展趋势、地质灾害隐患的演变情况。

（1）虹桥商务区核心区域由于区域内基坑工程的大面积施工已成为一个大型的施工区域，监测数据显示，区域内未施工区域或施工区域外围地面沉降情况与施工区域相比同样突出；

（2）与2013年监测数据相比，2014年监测数据累计沉降量离散程度逐渐减小，数据关联程度逐渐增强，大部分测点累计沉降量与区域平均累计沉降量基本一致，这表明随着区域大面积施工的进行，监测数据的内在联动性逐渐增强，区域地面沉降呈现同一性变化规律；

（3）基坑开挖影响范围及程度与基坑大小、开挖深度密切相关，申长路受到东西两侧基坑开挖影响，监测断面剖面形态大多呈现“碗式”，表明超大超深基坑开挖，对周边环境的影响程度大、周期长。

［1］王新朝. 城市地质灾害分析与防治规划［J］. 山西建筑， 2009，35（20）：85～86.

［2］刘传正. 重大地质灾害防治理论与实践［M］. 北京：科学出版社，2009：4～6.

［3］龙邦成. 地质灾害的监测与预防［J］. 中外企业家，2014，31（17）：239.

［4］王军，张东焕. 城市地质灾害防治对策［J］. 城市管理与科技，2003，5（3）：133～134.

［5］汪清忠. 小陆家嘴典型区域地质灾害隐患预防监测研究［J］. 中外建筑，2015，21（5）：170～171.

［6］易喆，杨名，刘建章. 天津市城市地质灾害中人为因素分析及预防措施［J］. 山西建筑，2015，41（13）：93～95.

［7］陈红权，孙军荣，郭威. 区域地面沉降监测与分析［J］. 现代测绘，2015，38（3）：55～57.

Geological Disaster Preventive Monitoring and Analysis for Core Area in Hongqiao Business District

ZHANG Dongjie1， QIN Zhenwei2
（1.Shanghai Geological & Mineral Engineering Investigation Co.，Ltd， Shanghai 200072； 2.Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co.，Ltd.， Shanghai 200040）

The important positions in Shanghai like deep foundation pits， rail transit， CBD and urban function centers are prone to geological disasters. Preventive monitoring on the areas which are with high degree of development， complicated project types， deep underground space and frequent artificial activities， is essential to get development trend and laws of geological disasters and to take preventive measures in those areas. Based on monitoring data， especially the ground settlement data of core area of Hongqiao business district from 2012 to 2014， this article get simultaneous construction of underground project that leads to great ground settlement and brings negative effects on geological environment in this area.

Geological disaster in typical area； Core area of Hongqiao business district； Preventive monitoring law

P694

A

1007-1903（2016）02-0078-06

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.016

张东杰（1987- ）男，从事监测与测量等相关工作。E-mail：374021849@qq.com