上海市地面沉降调查及预测成果汇编

项目编号：1212011220174

承担单位：上海市地质调查研究院

项目负责人：王寒梅，焦珣

工作周期：2012—2015年

档案号：920

主要成果：

本次工作是上海“十二五”时期地面沉降防治工作实施的主要内容之一，有关研究成果，直接应用于“十二五”地面沉降防治工作的开展，是“十二五”地面沉降防治目标实现的主要技术依托。

（1）运用GPS、精密水准、分层标等多技术方法开展区域地面沉降监测工作，全面掌握地面沉降动态变化，根据项目期间年度地面沉降监测研究成果，及时动态调整年度地下水开采与回灌方案，是“十二五”地面沉降防治取得显著成效的保障。

依托重要基础设施沿线地面沉降骨干监测网，开展重要基础设施地面沉降监测，及时掌握了地面沉降的发展变化及对重要基础设施沉降的影响，并开展重要基础设施地面沉降风险预警研究，为“十二五”时期建立重要基础设施沿线地面沉降监测预警机制提供了重要的技术支撑。

通过开展沿江沿海地区1∶10万地面沉降调查、张江地区1∶5万地面沉降调查，掌握了调查区地面沉降发育的地质条件、分布特征、危害、影响因素等，尤其对新近成陆地区吹填土空间分布特征，基坑降排水对地面沉降的影响做了详细的调查，为地面沉降的有效防控提供了基础资料。直接为“十二五”深化研究积累了经验和奠定了基础。

（2）依托项目，通过经验总结和专题试验，不断规范地面沉降监测防治技术工作，出台了系列地面沉降监测与防治技术标准。

编制了国土资源行业规范《地面沉降调查与监测规范》（DZ/T 0283—2015），已于2015年10月1日起施行，对地面沉降的监测工作作了详细的技术规定；成为全面指导全国地面沉降监测防治工作的重要技术文本。

在广泛收集已有地面沉降测量规范使用情况的基础上，对地面沉降监测新技术、新方法系统分析研究，编制了国土资源行业的《地面沉降测量规范》，为进一步统一全国地面沉降测量和研究工作做好基础性技术准备。

根据近年来建设项目地质灾害危险性评估实际工作情况，修订完成了上海市规范《地质灾害危险性评估技术规程》（DGJ 08—2007—2016），强化了深基坑工程地面沉降危险性评估的相关内容，为工程建设地面沉降防治提供了重要的技术指导。

在总结涵盖上海各重要基础设施地面沉降监测与防治取得的效果和经验基础上，统一上海市重大市政工程设施沉降监测网布设、施测方法等要求，进一步规范重大市政工程变形监测工作，编制了上海市规划与国土管理局标准《上海市重大市政工程设施及周边地面沉降监测技术规定》。

（3）针对上海目前微量沉降现状及城市安全设防的极高要求，将地面沉降防治的可控因素扩展到可控和非可控因素，结合新一轮城市总体规划，以城市排涝设计标准为约束，研究计算了上海最大允许相对地面沉降量，系统开展了考虑海平面上升、新构造运动引起的基底沉降，新成陆地区欠固结土沉降等不可控因素影响下的地面沉降控制指标研究，为政府决策新时期地面沉降防治工作提供科学依据。

结合城市排水专项规划，依据全市水利分片强排和缓冲式自流排水模式相关设计要求，分别建立强排、缓冲式自流排水模式设计要求与地表高程、地面沉降之间的数学关系，研究计算了2016—2040年上海地区最大允许相对沉降量。

开展了不可控因素影响下的地面沉降计算。在前人研究的基础上，开展了上海市2016—2040年海平面上升、基底沉降预测。以沿江沿海地区吹填土调查成果为基础，开展了2016—2040年新近成陆地区吹填土沉降预测计算，分别包括吹填土自重固结沉降和吹填土大面积堆载导致的地基沉降。

基于最大允许相对沉降量和不可控因素地面沉降预测结果，研究计算了2016—2040年所允许的人类活动控制下的最大地面沉降量，即有效地面沉降容量，结合上海市地面沉降管控分区，提出了上海市近期（2016—2020年）和远期（2021—2040年）各管控分区地面沉降控制指标。(www.xing528.com)

（4）针对地下水开采引发的地面沉降，研究建立了能反映含水系统现状应力应变特征的地面沉降数值模型，实现了地下水水位持续抬升条件下含水系统持续压缩的模拟；研究提出了分不同管控区、不同含水层的地下水采、灌量控制指标，建立了行政管理和技术管理相融合的地面沉降防治一体化管理体系。

在地面沉降控制目标约束下，根据不同管控区、不同含水层地下水水位-土层变形规律、地下水水位分布现状，研究提出了“十三五”时期各分区、各含水层沉降控制要求和地下水水位控制要求。

采用降尺度法建立了能反映含水系统现状应力应变特征的地面沉降数值模型，解决了地下水水位抬升条件下土层持续压缩的沉降模拟问题，提高了地面沉降模型预测精度。

从地下水采灌引发的地下水水位变化、土层变形机制出发，综合考虑含水层贮水系数和渗透系数对土层变形、地下水水位变化的影响，根据各含水层贮水系数和渗透系数分布特征，进行各含水层综合参数分区，为确定地下水回灌指标提供了基础依据。

根据各分区、各含水层沉降控制要求和地下水水位控制要求、各含水层综合参数分区，利用建立的地面沉降数学模型，提出了不同分区、不同含水层的地下水采灌量控制指标，为“十三五”时期地下水采灌管理提供了重要依据。

根据各管控区地面沉降控制要求，结合地面沉降监测现状，提出了不同分区不同监测手段的监测技术要求，全面分析和梳理了地面沉降管理体制现状，提出了各管控区在经济社会发展项目准入、规划控制，建设项目取水准入，取水许可申请，取水实施监督管理等环节的要求。

（5）针对基坑减排水引发的地面沉降，根据区域地面沉降防治目标，结合深基坑减压降水地面沉降规律，提出了深基坑工程地面沉降控制方法及指标，从技术层面和管理角度，系统总结了深基坑减压降水与地面沉降防治措施。

从微观方面对土体在排水降压和回灌过程中的变形特性进行研究，获得了考虑流变的弹塑性本构模型及其参数，提出基坑降水开挖流固耦合过程的稳态分析法和瞬态分析法，采用数值分析方法对复杂地质结构下大型深基坑减压降水引起土体变形过程进行分析，揭示基坑工程减压降水和大范围地面沉降的相互作用机理。

以减压降水目的含水层、地层组合类型和目的含水层顶、底埋深等影响深基坑减压降水地面沉降的3个最显著因素为依据，将上海全域划分为24个深基坑工程地面沉降综合防治分区，有利于开展全域深基坑地面沉降规律研究和防治分区管理，是深基坑减压降水地面沉降控制指标提出的基础。

基于数值模拟技术，从全市域尺度掌握了不同地质分区、不同基坑规模、不同基坑深度、不同帷幕插入深度等条件下坑外水位降深及地面沉降规律，提出了基坑外3H控制点的水位降深和地面沉降控制指标，编绘了基坑降水地面沉降双控分区图。

系统总结了基坑围护与工程降水设计一体化、深基坑工程地下水人工回灌等关键技术的实施路径，从技术层面和管理角度全面梳理了深基坑减压降水地面沉降控制措施；基于对深基坑工程地面层沉降土体分层沉降特征的认识，从深基坑工程地面沉降的事前、事中、事后控制管理着手，提出将加强技术方案审查、施工过程监管和资料汇交作为深基坑减压降水地面沉降防治管理工作的有力抓手。

（6）针对重大工程地面沉降，总结重要技术设施地面沉降防治经验和现状，提出了覆盖重要基础设施选址、建设、运营全生命周期的地面沉降管控措施，从而为减少地面沉降灾害、保障重要基础设施安全提供了支撑。

基于轨道交通、防汛工程、高架道路的监测数据，系统分析了重要基础设施沉降与地面沉降之间的关系，揭示地面沉降对运营工程沉降的影响作用，分析总结了不同深度土层对重要基础设施沉降的贡献。

分析和梳理了重大工程在立项选址阶段开展地面沉降危险性评估、建设阶段进行地面沉降监测预警、运营阶段监测监护等管理体制方面的问题，提出了不同阶段重大工程地面沉降防治管理的建议。

研究提出了轨道交通、防汛工程、高架道路等重要基础设施运营阶段地面沉降监测技术要求，以轨道交通为例，建立了轨道交通地面沉降预警指标体系，以此为基础，构建了轨道交通数字化监护信息系统，初步实现了轨道交通地面沉降信息化预警。

有效促进了地面沉降防治法规、地面沉降防治管理机制建设，在政府指导下开展地面沉降防治工作，是地面沉降防治工作取得成效的根本保障。

项目启动的2013年，《上海市地面沉降防治管理条例》正式颁布施行，成为上海地区地面沉降防治工作顺利开展的法规保障。项目实施期间，在政府指导下，密切结合《上海市地面沉降防治“十二五”规划》的组织实施，来具体开展工作。

进一步加强了地面沉降防治管理机制，与重大市政工程运营管理单位共同建立地面沉降防治管理机制，发布了“关于建立重大市政工程设施沿线地面沉降监测与安全预警机制的通知”的市规划与国土管理局行政文件（沪规土资矿〔2014〕589号），对工作制度、监测网建设、沉降监测、信息共享、沉降预警等方面进行了规定，提高了重大工程安全运营的保障能力；稳步推进了长三角地区地面沉降联防联控机制建设，定期会商地面沉降监测与防治工作，联合编制了《长江三角洲地区地面沉降防治规划（2015—2020年）》，建立了长江三角洲地面沉降信息系统，全面提升区域地面沉降联防联控能力与水平。