地面沉降：高速铁路的工程挑战

地面沉降具有累进性和不可逆性，一般情况下，地面沉降将逐步积累，并产生长期影响，因此地面沉降是一种缓变型的地质灾害。总体来讲，由于通过大量汲取地下水（油气等）或其他人为活动引起的地面沉降，降低了地面高程，造成河流的泄洪能力和海岸带地区抗风暴潮能力降低，海（咸）水入侵，地裂缝的复活与产生，地下水源枯竭与水质恶化等一系列的不良地质问题，并对建筑物产生不良的影响，不均匀地面沉降还将造成地下管道等城市基础设施损坏等一系列危害。

1.影响河流的泄洪能力和海岸带地区抗风暴潮能力

地面沉降改变了地面高程和自然地理形态，导致防汛工程设防标准的降低和防洪能力的减弱、城市排涝困难汛期积水严重、江河水位上升并强化海平面上升影响，使城市防汛安全受到威胁。

如天津平原是华北平原河流的集中入海区，地势相对低洼。地面沉降致使河流泄洪能力下降。为了保持海河、蓟运河等河流的防洪能力，需不断加高河堤，这又导致城区地面沉降中心雨水排泄不畅。由于不均匀地面沉降改变了城市地面形态和地下排水管网坡度，低洼地段雨后积水，积水的排泄又往往依靠人工或机械排水，给城市管理造成极大的困难和经济损失。

在海岸带，地面沉降降低地面高程，最大的危害是加重了滨海地区被风暴潮袭击的影响。地面沉降使海岸带地面高程降低，使防潮堤抵御风暴潮的能力变弱，海岸带城区和港口等遭受风暴潮的危害风险增大。

如天津滨海地区，夏末秋初，渤海天文大潮与风暴叠加往往形成高位风暴潮。根据历史资料记载，1550—1949 年共有51 次，平均每8 年发生一次风暴潮。1949 年以来，风暴潮记录资料完整，1950—1997 年发生风暴潮29 次。其中，高潮位大于等于5.4 m（大沽高程）的强风暴潮5次，分别发生在1965 年、1972 年、1985 年、1992 年和1997 年。1985年和1992 年两次风暴潮的直接经济损失分别达1.0 亿元和3.99亿元。1992 年的风暴潮使150 km 防潮堤有十几处被冲垮，天津港码头进水，仓库、油田被淹，沿海渔民的虾池、鱼池被冲坏，农户进水。2003 年，受9～11 级东北风和天文大潮的共同影响，天津市近岸海域最高潮位为5.33 m，超警戒水位0.043 m，潮灾波及整个沿海，海水倒灌造成沿岸部分地区进水，塘沽一号路南侧、船闸、新港船厂及天津港客运码头附近地区被海水浸泡。

2.海（咸）水入侵

近海地区的潜水或承压水层往往与海水相连，在天然状态下，陆地的地下淡水向海洋排泄，含水层保持较高的水头，淡水与海水保持某种动平衡，因而陆地淡水含水层在一定程度上能阻止海水的入侵。如果大量开采陆地地下淡水，引起大面积地下水位下降，并引起地面沉降，可导致海水向陆地地下水开采层入侵，使淡水水质变坏，并增加地下水的腐蚀性。(www.xing528.com)

3.地裂缝的复活与产生

近年来，我国不仅在西安、关中盆地发现地裂缝，而且在山西、河南、江苏、山东、北京等地也发现地裂缝。根据相关分析，地裂缝的复活和产生与当地大量开采地下水，导致部分地区发生了地面沉降有关。

4.地下水资源枯竭和水质恶化

地面沉降的产生往往与地下水的过度开采有关。若一个地区盲目开采地下水，当开采量大于补给量时，地下水中有害离子含量增多，矿化度增高，从而恶化水质，并且地下水资源就会逐渐减少，以至枯竭，造成泉水断流，井水枯干。

5.对建筑物的影响

大面积区域性的地面沉降对建筑物基础一般不会产生不均匀沉降，所以对地基基础的影响不大。但是小范围的不均匀地面沉降或特定层位的沉降对建筑物的影响却不容忽视。例如，当在建筑物附近抽水时，随着水位的降低，会在一定范围内引起地面沉降。若水位在压缩层范围内下降时，会导致岩土自重应力的增加，可能引起地基基础的附加沉降，并对桩基承载力产生影响。如果土质不均匀或地下水位突然下降，也可能使建筑物发生变形破坏。

另外，地面沉降还对城市基础设施造成破坏。不均匀地面沉降往往加重各种地下管线破损，改变高速铁路和地下轻轨的坡度而影响交通安全等。