馬多思

上海是我國最早開始“變矮”的城市。在針對過度抽取地下水問題采取有效“控沉”措施后，大量高層建筑和地鐵施工造成的“不均勻沉降”仍然困擾著這個城市。

蔣明鏡先后在日本、英國和加拿大從事了8年的研究工作之后，2006年決定回中國發(fā)展。站在上海黃浦江邊遠(yuǎn)望對岸，陸家嘴聳立的摩天樓群令他感到興奮，同時，這位研究巖土力學(xué)的專家也相信，發(fā)揮自己專業(yè)特長的機(jī)會應(yīng)該就在這里。蔣明鏡知道，他腳下的這塊土地是由近千年來長江帶來的泥沙所形成的軟土層結(jié)構(gòu)，數(shù)千幢快速建起的高樓在推動上海發(fā)展的同時，也會產(chǎn)生一系列的問題——加劇地面沉降便是其中之一。

過度抽取地下水，曾經(jīng)是造成上海地面沉降的主要原因，然而在采取有效的“控沉”措施以后，如今影響上海地面沉降的另一個原因，是不斷拔地而起的高層建筑。自上世紀(jì)90年代以來，高樓林立的陸家嘴地區(qū)的地面沉降就達(dá)每年12毫米到15毫米。

“樓升”造成的“地降”

雖然早在1934年上海就擁有了總高82米的“遠(yuǎn)東第一高樓”國際飯店，但高層建筑數(shù)量的迅速膨脹還是近10年的事。數(shù)字顯示，上海建于上世紀(jì)五六十年代的高層建筑有40幢；建于80年代的有650幢；而90年代十年間就興建了2000多幢，其中百米以上的超高層建筑有100多幢。自1993年以來，上海平均每天“站”起一座高樓，目前高層建筑已有七八千座。

上海的軟土層地表具有“含水量大、孔隙大及壓縮性大”三大特征，就像一塊海綿，在一擠一泡水的同時，會出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。以往人們認(rèn)為除了地下水開采，高容量的高層建筑在上海地面沉降中的影響能達(dá)到三成，但是上海地質(zhì)學(xué)會秘書長劉守祺說，“根據(jù)目前的研究成果，發(fā)現(xiàn)高層建筑的影響能達(dá)到四成，對地質(zhì)環(huán)境的影響非常明顯”。

為了應(yīng)對地面沉降問題，上海2003年出臺了針對容積率的“雙增雙減”政策，即增加公共綠地和公共活動空間，減少建筑容量和高層建筑，同時也規(guī)定了住宅2.5、商用4.0的容積率上限。

實(shí)施一年后，上海市中心總建筑量已減少約400多萬平方米，上海376個容積率過高的歷史遺留項(xiàng)目，平均降低容積率17%。和地下水超采造成的沉降一樣，密集建設(shè)高層建筑引發(fā)的沉降，在精明的上海人面前，似乎也得到了控制。上海整體沉降的平均數(shù)值繼續(xù)下降，直到2010年的不到6毫米。

上海地面沉降的速度降下來了，但大量建筑和地鐵施工造成的“不均勻沉降”仍然困擾著上海。2003年，為了解地面沉降與地面建筑的相互影響關(guān)系，上海市地質(zhì)調(diào)查研究院與上海市城市規(guī)劃院合作進(jìn)行了專項(xiàng)調(diào)查。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，單個高層建筑發(fā)生的一般是均勻沉降，這種沉降不大會對該建筑物本身產(chǎn)生太大的影響。但在眾多位置、規(guī)格不一的高層建筑的合力作用下，整個上海市的地表會形成區(qū)域性的甚至整體的不均勻沉降。

目前為同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系教授的蔣明鏡稱，地面不均勻沉降和沉降速度過快一樣，都將引發(fā)多種城市災(zāi)害，例如，地面不均勻沉降導(dǎo)致防汛墻的防汛標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)降低，迫使不斷投入資金加高防汛墻；建筑沉降威脅著煤氣、供水等市政管線的安全；隧道不均勻沉降又導(dǎo)致機(jī)動車加速磨損，增加運(yùn)營風(fēng)險和維修費(fèi)用等。

蔣明鏡說，建筑物建好后，一開始會有一定的沉降，但隨著地基下的土壤逐步發(fā)生固結(jié)，沉降也就穩(wěn)定下來甚至停止。但是當(dāng)周邊再有建筑施工時，就會使本來穩(wěn)定的老建筑再次發(fā)生沉降。這就需要在施工前進(jìn)行風(fēng)險檢測和評估，并提出施工修改建議。

可是，蔣明鏡回國后發(fā)現(xiàn)，在摩天大樓林立的上海，沒有一家本地公司請他進(jìn)行相關(guān)的評估。他說，在日本，每個企業(yè)在建筑施工時都很重視預(yù)先的沉降評估，因?yàn)槟抢锏耐恋囟际撬接谢?，如果施工給其他建筑造成損害，那是要賠償一大筆錢的。

蔣明鏡的專業(yè)知識似乎在工程評估方面派不上用場，卻能在自己買房時進(jìn)行“專業(yè)評估”。他在上海買的是舊小區(qū)基礎(chǔ)上開發(fā)的住宅，因?yàn)槟菢拥慕ㄖ?，地基下土壤已?jīng)基本固結(jié)。

上海市徐匯區(qū)凱華公寓的住戶們就沒有蔣明鏡這么多土壤和建筑知識了，他們在買下住房時并沒有在意附近是否要修地鐵。這座1998年竣工的6棟連在一起的樓房，在2003年被發(fā)現(xiàn)房屋墻壁出現(xiàn)裂縫。56戶居民集體投訴說，裂縫最寬處可以伸進(jìn)一排手指，而且樓體看起來也“歪了”，這些投訴者懷疑這些現(xiàn)象與住宅樓地下20米深處正在進(jìn)行的地鐵明珠2線隧道施工有關(guān)。

漫長的“控沉”歷程

有媒體2009年報道稱，美國科羅拉多大學(xué)一份最新研究報告表明，全球33個人口密集的大型三角洲地區(qū)中，有三分之二正面臨“地陷海升”的雙重威脅，而中國的長江三角洲、珠江三角洲及黃河三角洲，已躋身這一危機(jī)榜上最嚴(yán)重的一級。報道對上海的描述是，“城市平均標(biāo)高才4米，而黃浦江漲一次潮就高達(dá)5米多，再繼續(xù)沉陷2米，上海立刻就會陷入汪洋?！?/p>

研究上海地質(zhì)幾十年的劉守祺不完全認(rèn)同上述說法：地陷海升確實(shí)已成既有事實(shí)，但美國學(xué)者將中國的三個三角洲列為“最嚴(yán)重級別”，這個結(jié)論還有待商榷。

實(shí)際上，上海從上世紀(jì)二三十年代開始就被發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。從1921年到1965年，上海市區(qū)總共沉降了1.69米。

地面沉降是上海主要的地質(zhì)災(zāi)害，與它軟土的地質(zhì)特點(diǎn)有很大關(guān)系。上海境內(nèi)除西南部有少數(shù)丘陵山脈外，全為低平的平原，是長江三角洲沖積平原的一部分，平均海拔高度為4米左右。整個地區(qū)好像是從東向西傾斜的半個碟子，極易受到海平面上升和地層擠壓的影響。土的結(jié)構(gòu)是一層砂層、一層粘土層。砂土孔隙大，含水。上海的地下水，主要就在它的5個含水砂層中。

劉守祺告訴記者，“當(dāng)集中過量地開采了某一沙層的地下水后，沙層因?yàn)榭紫端怀樽叨鴫嚎s固結(jié)，它上面的土層就整體往下壓，抽水越多的地方，壓得越低，這就形成了上海的地面沉降。”

上海最早于1860年開采地下水。一百年后的1963年，上海地下水開采量達(dá)到頂峰，年開采總量達(dá)2.03億立方米。開采地下水最多的時期，也是上海沉降最厲害的時期，上海地方志辦公室網(wǎng)站記載，1957年至1961年上海各地區(qū)平均沉降110毫米，個別地區(qū)達(dá)到170毫米。

同濟(jì)大學(xué)教授、地質(zhì)學(xué)家汪品先在一次演講中曾說，“如果按1965年的下陷速度而不加控制的話，上海在1999年已經(jīng)沉沒入海了?！?/p>

上世紀(jì)80年代，劉守祺在上海地質(zhì)調(diào)查研究院時曾經(jīng)進(jìn)行過調(diào)研，估算出每沉降1毫米可以造成2億元的經(jīng)濟(jì)損失。劉守祺說，“現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的發(fā)達(dá)程度遠(yuǎn)超過80年代，每沉降一毫米的損失可就不止2億了！”

上海地面下沉的速度在1966年終于得到了控制，1966年到2000年，市區(qū)平均累計沉降量為218毫米，每年沉降6毫米多一點(diǎn)，“控沉”效果顯著。劉守祺甚至記得上世紀(jì)80年代個別地區(qū)在回灌后還出現(xiàn)了上升的現(xiàn)象。

這一變化得益于上海從1965年以來實(shí)施的一系列措施，主要是限制地下水開采和人工回灌地下水，要求地下水用戶在冬天向地下回灌與其夏季開采等量的自來水，從而恢復(fù)土層彈性，控制地面沉降。上海還修建了最先進(jìn)的防洪堤壩，建立地面下沉及地下水位監(jiān)測系統(tǒng)，并正在建設(shè)地面沉降自動化預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)工程。

上世紀(jì)90年代，隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，上海地下水開采量又有所回升，1996年地下水開采量已達(dá)1.5億立方米，沉降現(xiàn)象也隨之開始加劇。自2003年起，為緩解地面沉降的壓力，上海開始繼續(xù)減少地下水開采量，據(jù)上海市政府網(wǎng)站數(shù)據(jù)顯示，2010年，上海地下水開采量已壓縮到2000萬立方米，是建國以來上海地下水開采量的最低點(diǎn)，僅僅是1963年開采量的十分之一。

從上世紀(jì)90年代開始，上海市投入3500萬元，建立了一張覆蓋全市的地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。目前網(wǎng)絡(luò)已包括全市各區(qū)縣的43個基巖標(biāo)、146個GPS監(jiān)測點(diǎn)和326個水位觀測點(diǎn)，能夠隨時預(yù)報上海各區(qū)域地面沉降現(xiàn)狀，為工程建筑項(xiàng)目提前拉響沉降“警報”。

“長三角”聯(lián)合“控沉”

“光我們控制地下水開采不行，上海的地下水與江蘇、浙江都連在一起，需要大家一起控制，長三角城市之間要協(xié)調(diào)合作?！眲⑹仂髡f。

2005年，南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所副所長郭坤一耗時4年，花費(fèi)2000萬元進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，發(fā)布《長三角地區(qū)地下水資源與地質(zhì)災(zāi)害評價》。報告認(rèn)為，長三角地區(qū)地面沉降區(qū)內(nèi)累計沉降已超200毫米，面積近10000平方千米。蘇錫常（江蘇省的蘇州、無錫、常州）地區(qū)因不均勻沉降，目前已發(fā)生22處地裂縫地質(zhì)災(zāi)害。上海從上世紀(jì)初到2003年，因沉降造成的損失是2900億元；蘇錫常地區(qū)和浙江嘉興也損失了500多億元。

郭坤一發(fā)出警告：按照當(dāng)時的沉降速度，到2050年，海平面將會上升40厘米至70厘米，長三角很可能就此桑田變滄海。

浙江省國土資源廳地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院總工程師趙健康對長三角的沉降形勢卻感到樂觀，“如今已經(jīng)不是這個情況了，沉降好轉(zhuǎn)了很多，個別地區(qū)還上了?！?/p>

趙健康說，長三角的上海、江蘇和浙江聯(lián)動防沉降工作開始于1999年，聯(lián)動以后浙江省每年都大幅降低地下水開采量，生活用水多使用地面水，例如從太湖的上游引水。地下水開采量由2000年的1.5億立方米下降到去年的1600萬立方米。但是因?yàn)檎憬情L三角里沉降程度較輕的，所以沒有采用回灌。

長三角的另一個“角”江蘇沉降的程度和速度則遠(yuǎn)高于浙江。如蘇州2000年市區(qū)地面累計沉降普遍達(dá)到40厘米到60厘米，嚴(yán)重地段超過160厘米，無錫市區(qū)、常州市區(qū)最大累計地面沉降量分別超過120厘米、110厘米。

他們采取的措施顯得更加嚴(yán)厲。2000年8月，江蘇省人大頒布了《關(guān)于在蘇錫常地區(qū)限期禁止開采地下水的決定》，在全國率先通過立法實(shí)施地下水限期禁采。此后，地面沉降速率有所減緩。蘇州沉降速率從每年25毫米以上降到小于10毫米；無錫從每年100毫米降到10毫米～15毫米，常州從過去最高每年120毫米降到每年8毫米。

趙健康也很驚訝為什么長三角的聯(lián)動配合得這么默契。他現(xiàn)在很欣賞的一個說法是，“地下水是沒有行政區(qū)劃的”。