地面沉降，城市瘫痪

综合报道：Josephine
摄影：蔡进强

身处四面环海的大马的我们，纵然没有像邻国泰国般大量开采地下水，也没有像美国那样开采地下油田，惟应著高度发展而生的高密度建筑，依然埋伏著地面沉降的危机，一个可以“倾城”也可“倾国”的危机，我们怎能坐以待沉呢？

故此，本期《光华科技》邀来了理大高渊分校建筑学院土质工程系副教授DR.FAUZIAH 为我们解析地面沉降和地面塌陷的形成与起因、征兆等等，让大家作好能力所及的准备，减轻甚至避免不必要的损伤事故。

一般上，许多发展计划都会提高地面塌陷发生的可能性，然而，这种人为的地形改造促成的地面塌陷灾害未必给我们一丝警兆…………

什么是地面塌陷？它与地面沉降有何不同呢？

地面塌陷属于土地腐蚀的一种，它是地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种缓慢、自然的地质现象。

事实上，地面塌陷，也是地面沉降的结果之一。

地面塌陷

DR.FAUZIAH 表示，当这种现象发生在有人类活动的地区时，便可能成为一种地质灾害。”

她继指出，只是，对于拥有石灰岩层的陆地而言，地面塌陷这事已属见惯不怪。因石灰岩层属软性质 ，且拥有吸水孔，可被水所溶解。如果石灰岩层距离地面仅是数百尺之遥， 更易促成地面塌陷的发生。

“虽然，地面塌陷的直径面积多是介于10至12尺之内，但它‘拓展版图’的能力曾经宽达直径百多尺，因此危险性与破坏力是不容小觊！务必留意！”

地面塌陷有哪些种类？

根据形成塌陷的主要原因，大致上，地面塌陷可分为：

1. 自然塌陷是地表岩、土体由于自然因素作用、如地震、降雨、自重等，向下陷落而成。不过，雨量缺乏、水位低下也有助于地面塌陷的形成。

2. 人为塌陷是由于人为作用导致的地面塌落。比如说，随著干旱而来的大量开采地下水源活动，造成地面塌陷。

自然地面塌陷的形成

DR.FAUZIAH娓娓道来说：“雨水渗入泥土内时吸收了二氧化碳，接著与腐烂的植物进行化合作用，产生了微酸水质。这微酸水流经地下的空间与裂缝，慢慢地溶解石灰岩层，接著在泥土内“建立”洞孔网络。

当地底的洞穴多了，处于地面上方的泥土自然会向下陷落以填补空缺，造成了地面塌陷的发生。”

必须注意的是，石灰岩的溶解还可以形成塌陷物质向地下洞穴空间运移的通道，将塌陷的面积范围拉阔！

何谓地面沉降？

理大高渊分校地质工程系副教授FAUZIAH指出，地面沉降是地面垂直地下沉著。换言之，地面水平线已出现下降的现象。地面沉降现象很早就为史书所记载，属于一种地质灾害。作为自然灾害，地面沉降的发生有着一定的地质原因。

但是，随着人类社会经济的发展、人口的膨胀，地面沉降现象越来越频繁，沉降面积也越来越大。在人口密集的城市，地面沉降现象尤为严重。

地面沉降，人为因素居多

FAUZIAH副教授说，地面沉降基本上都发生在沉积物较厚的松散、松软地区，其形成的原因有分自然因素（地质）和人为因素。

自然因素：

从地质因素看来，自然界发生的地面沉降大致有下列三种原因：

1、 地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时，地面会因地层厚度的变小而发生沉降。

2、 因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。

3、 地震导致地面沉降。

人为原因：

地面沉降现象与人类活动密切相关。尤其是近几十年来，人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等直接导致了今天全球范围内的地面沉降。

也有一些地质专家在分析地面沉降的形成原因时说，地面沉降是世界各地城市化进程中普遍存在的问题。城市化意味着工业化的快速推进，工程建设活动变得频繁，高大建筑群体成片建设，这些情况直接导致地层承载力下降，最终导致地面沉降。

据了解，日本东京在20世纪80年代最大地面沉降率为195毫米/年，美国加州长滩市在1926至1968年期间的最大沉降率达710毫米/年，而这期间正是这些城市大规模建设的时期！

FAUZIAH副教授说：“城市化同时也加速了人口的集聚，导致对于水资源的需求日趋旺盛，以至长期过量开采地下水。超量开采地下水资源使得地下水位持续下降，形成大大小小的漏斗最后引发地面沉降。”

曼谷地面下沉速度居首

FAUZIAH副教授以邻国泰国为例，说道：“根据该国天然资源部近期报告显示，首都曼谷平均每年地面下沉5厘，速度居世界之最。迄今，曼谷已有约6平方英里面积已告沉降至海平线下。”

“该国地面沉降专家怀着焦虑不安的心情预测，依此平均每年沉降速度，在50年内，曼谷市将成为名副其实的“海城”，这无疑将直接威胁当地居民的生存发展。”

另外，墨西哥首都墨西哥城由于水源严缺而过度开采地下水，以致于1891年始，该城局部地区已出现地面沉降，1952年沉降范围扩展到全市。市内沉降最严重的地区竟下沉了9米之多，造成街道房屋毁坏，建筑物开裂。

在美国50个州中，大约有24个州由于开采地下水、石油和可燃性天然气而产生不同程度的地面沉降。

地面沉降，危害力大

地面沉降是一种发展缓慢而破坏力极大的生态环境问题，总结已发生的现象，主要表现的危害力有：

（1）地面沉降使区域地面下沉，导致城市基础设施毁坏，房屋裂缝，地下管道扭曲、断裂；排洪能力降低，地表积水，进而处延长农田受涝渍的时间，造成农业减产等。

（2）地面标高降低，造成水利工程防洪、防风暴潮能力降低，增加基础设施建设的成本。

（3）造成河道纵坡降变形，输水能力下降，航运受阻等。

如何治理地面沉降？

国外城市地面沉降区治理方法有内外两个方面：

治内即开源节流——河流上建设拦洪水库，一方面利用库底下渗增加地下水补给，另可作为地表水源；压缩地下水开采量，以地表水、自来水替代，为此从流域外引水；对使用过的地下水采取再回灌等节水措施。

治外即是消除危害、防止成灾——修建防洪堤、海塘、拦河水闸、填高低洼区、道路、桥梁，改善排水系统，调整城市建筑布局等。

除此之外，FAUZIAH副教授提醒道，早前许多城市的蓬勃发展皆与采矿有关，当时城市的周围皆是采矿之地。故此，发展商必须能够意识到有关地区会否发生地面沉降的潜能，并给予严密监督，正确的治理方案，以确保产业与公众的安全。

FAUZIAH副教授举例指出，发展商必须确保土地性质是否适宜进行有关发展计划；为发展计划决策时应将地面沉降或会发生的危机一并考虑在内；必须仔细进行场地调查，以提供详尽的资料予发展计划决策、地基与建筑设计等等。

地面塌陷的危害

FAUZIAH副教授直言，无论是在城市或郊区，地面沉陷都是属于灾害的一种，因它毁坏高速公路和建筑，可能进而造成人命伤亡。此外，它亦造成水质污染，归因于一旦地面塌陷，地表水将会渗漏塌陷处，进入纯净的地下蓄水层，造成水源污染，或让来自其他地方的水流入地下蓄水层。

地面塌陷，可以预防吗？

FAUZIAH副教授坦言，自然的塌陷自然难以预防；然而，人为塌陷却是可避免，尤其是因过度开采地下水源活动而导致的地面塌陷。

另外，务必维持地下水位的高度；故此，当局理需制定、实施水源保存条例，以及干旱采水规范，以防止地面塌陷的发生。

地面塌陷高危区：新兴发展地区

FAUZIAH副教授指出，减轻地面塌陷是新兴发展地区必须给予深切关注的事项。 一般上，许多发展计划都会提高地面塌陷发生的可能性。

“因为在城市的发展过程中，必然会减少可以吸收浩大雨量的地面面积，而这些突然激增的雨水量可流入的地方已被限制，于是就不约而同流入相同的地点，进而促成地面塌陷发生的可能性。”

为此，产业发展商必须尽力做好详细发展规划，以避免干挠自然排水道的运作，进而减少地面塌陷的发生机率。

地面塌陷有前兆

FAUZIAH副教授：“由于井口挖掘，或人为地形改造促成的地面塌陷未必给我们警兆；否则，一般上，塌陷过程发生的速度是足以让人有时间安全离开现场。完全塌陷的过程可以数分钟，亦可能历程直至数小时不等。”以下列举自然因素所造成的地陷征兆：

 1. 局部陆地逐渐下沉
 2. 门窗无法关紧
 3. 地基出现裂缝
 4. 圆形裂缝出现
 5. 植物成长受压、枯萎，或树根外露
 6. 井水污染，因沉积物已流入石灰石层
 7. 地面凹陷
 8. 建筑构造如墙壁、走廊、楼梯出现裂缝
 9. 地面积水，小池塘的形成
10. 树木开始倾斜
11. 建筑物的底部显露，或泥土与地板石脱离
12. 抽、排地下水引起泉水的干枯
13. 人工蓄水（渗漏）引起的地面冒气泡或水泡

“如果你确认以上数项现象已然发生，即应考虑联络地质专家对此进行深入调查，塌陷前兆现象是塌陷的序幕，离塌陷时间近而且短促。因此，及时发现这些现象，作出预警报，对减轻灾害损失有重要意义。”

备注：有许多原因亦可造成局部土地下沉，因此这些现象的出现并不代表地陷即将发生。

处理手法

建筑物地基范围内有溶 ( 土 ) 洞和地面塌陷时，必须认真处理，常用的措施如下：

◎ 处理地表水和地下水，做好地表水的截流、防渗、堵渗等工作以便杜绝地表水渗入土层内；

◎ 挖填处理，对地表水形成的土洞和塌陷，应先挖除软土，再用块石或毛石混凝土回填，对于地下水形成的土洞和塌陷，可挖除软土和抛填块石做反虑层，层面用粘土夯实；

◎ 灌砂处理，灌砂适用于埋藏深、洞径大的土洞，当灌砂困难时，可用压力灌注砂浆或灌注水泥浆；

◎ 垫层处理，在基础底面下，夯实粘性土夹碎石作垫层，以提高基底标高，减少土洞板的附加应力。如果以石块为骨架可以降低垫层的沉降量并增加垫层的强度，石块之用粘性土充填，可以避免地表水下渗；

◎ 梁板跨式，当土洞发育强烈，可用梁板跨越土洞，以支撑上部建筑物，采用这种方案时，应注意洞旁土体的承载力和稳定性。

【结语】

空气对我们重要，水源对我们也重要，那土地呢？既然我们不喜欢那么多压力，我们也不要对我们的大地之母施压吧！