新沂河?？诳刂乒こ處r基點(diǎn)的沉陷分析

繆融融，王 俊

（1. 江蘇省淮沭新河管理處,江蘇 淮安 223000；2. 江蘇省通榆河薔薇河送清水工程管理處,江蘇 淮安 223000）

0 引言

水利工程觀測是掌握工程運(yùn)行狀態(tài)的重要手段,通過長期積累的觀測數(shù)據(jù),可以為工程的設(shè)計、管理、施工等方面提供重要的數(shù)據(jù)支撐。在水利工程垂直位移觀測方面,對沉降趨勢不能趨于穩(wěn)定的沿海擋潮工程,往往采取在工程附近布置巖基點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)的辦法,開展垂直位移觀測。本文通過對新沂河?？诳刂乒こ虤v年來垂直位移數(shù)據(jù)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行系統(tǒng)梳理,采用同類數(shù)據(jù)分析比較與假設(shè)法,進(jìn)一步對新沂河?？诳刂乒こ谈浇膸r基點(diǎn)的沉陷情況進(jìn)行客觀分析。

1 工程概況

1.1 工程情況

新沂河?？诳刂乒こ涛挥谛乱屎幽┒巳牒？谔?地處連云港市灌云縣燕尾港鎮(zhèn)。工程由三座深泓閘（南深泓閘、中深泓閘、北深泓閘）和四條隔水堤等組成。1999 年始建成南深泓閘、北深泓閘；2005 年擴(kuò)建成中深泓閘,擴(kuò)建后三座大（2）型水閘設(shè)計行洪流量7800 m3/s[1],是沂沭泗流域洪水東調(diào)南下工程中的重要組成部分,擔(dān)負(fù)著新沂河流域的泄洪任務(wù),兼有擋潮、排污并相機(jī)分泄淮河洪水的功能。

1.2 地質(zhì)情況

三座深泓閘閘型均為開敞式實(shí)用堰型,基礎(chǔ)為沉井群,底板為2 孔一聯(lián)。其中南北深泓閘兩側(cè)各設(shè)立1個沉井式岸墻和6 個空箱岸墻；中深泓閘兩側(cè)岸墻采用灌注樁基礎(chǔ),上部為空箱式結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)為面表層2.5 m以下約2 m厚為N=2 擊砂壤土,其下直至約-22 m為N=1～3 擊淤泥質(zhì)粘土。再往下是密實(shí)的粉細(xì)砂層,N＞30 擊,沉井基礎(chǔ)持力層作用在該層[2]。

2 工程觀測情況

2.1 觀測設(shè)施

工程建成后,南深泓閘、中深泓閘、北深泓閘均按《江蘇省水閘、抽水站觀測工作細(xì)則》《水利工程觀測規(guī)程》（DB32/T 1713-2011）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求布設(shè)了垂直位移觀測沉陷標(biāo)點(diǎn),因管理所院內(nèi)有一組二等國家水準(zhǔn)點(diǎn)A（明）與A（暗）兩個標(biāo)點(diǎn)且距離工程中心位置約1 km,故未在工程周圍布設(shè)工作基點(diǎn),采取直接引測國家水準(zhǔn)點(diǎn)的方式對工程的垂直位移標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行觀測。三座工程采用DN03 型徠卡水準(zhǔn)儀每年汛前、汛后各進(jìn)行一次垂直位移觀測[3]。

2.2 巖基點(diǎn)布設(shè)及存在問題

管理單位于2006 年對汛后觀測成果分析時,首次發(fā)現(xiàn)三座工程垂直位移觀測間隔位移量出現(xiàn)上浮,至2010 年汛前三座工程上浮問題仍然存在,累計上浮位移量均值在280 mm左右（見圖1）。為進(jìn)一步分析該異?，F(xiàn)象,2011 年汛前,管理單位擴(kuò)大引測國家點(diǎn)范圍,從距離工程中心位置約6.12 km的國家Ⅱ等水準(zhǔn)點(diǎn)B點(diǎn)進(jìn)行引測,發(fā)現(xiàn)工程平均位移量由上浮280 mm變?yōu)橄鲁?9 mm。初步判定原引測的國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)A（明）與A（暗）出現(xiàn)了下沉,導(dǎo)致了工程的不斷上浮。該結(jié)論與文獻(xiàn)中新沂河一帶以及東部沿海燕尾港—堆溝港一帶累計地面沉降最大,均超過3000 mm,形成了以這個小區(qū)域?yàn)橹行牡牡孛娉两德┒穂4]。

圖1 北深泓閘底板測點(diǎn)1沉陷比較圖（1999年～2011年）

發(fā)現(xiàn)工程周邊國家水準(zhǔn)點(diǎn)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象后,為徹底解決該現(xiàn)象對工程垂直位移觀測帶來的影響,結(jié)合工程的實(shí)際需要,2012 年管理單位在工程區(qū)按照巖基點(diǎn)布置要求布置了一個終孔深度為210.80 m的巖基點(diǎn),并修建了保護(hù)測井。

2017 年,管理單位發(fā)現(xiàn)巖基點(diǎn)周圍地面出現(xiàn)了明顯下沉,而使得巖基頂點(diǎn)超出測井頂部。查詢垂直位移觀測成果工程在此年份呈下沉趨勢,那么此次出現(xiàn)的較為明顯的大地下沉對巖基點(diǎn)的穩(wěn)定是否造成影響？

圖2 北深泓閘底板測點(diǎn)1沉陷比較圖（2011年～2019年）

2.3 巖基點(diǎn)考證情況

新沂河?？诳刂乒こ處r基點(diǎn)在2012 年建成后,于2012 年～2015 連續(xù)三年引測國家Ⅱ等水準(zhǔn)點(diǎn)B進(jìn)行考證,三年考證數(shù)據(jù)見表1。在2015 年的觀測成果中,發(fā)現(xiàn)巖基點(diǎn)的數(shù)值出現(xiàn)了上浮,經(jīng)排查,測量過程無誤后,管理單位認(rèn)為引測的國家Ⅱ等水準(zhǔn)點(diǎn)B點(diǎn)出現(xiàn)了下沉,根據(jù)前期考證資料,巖基點(diǎn)高程應(yīng)是隨引測點(diǎn)高程在2015 年發(fā)生突變。因此不再對巖基點(diǎn)進(jìn)行考證,采用突變前2014 年高程5.7550 m的數(shù)值認(rèn)定巖基點(diǎn)的當(dāng)前高程。

表1 2013 年～2015 年巖基點(diǎn)高程考證表

2017年,發(fā)現(xiàn)巖基點(diǎn)周圍大地出現(xiàn)明顯沉陷后,為進(jìn)一步復(fù)核巖基點(diǎn)高程,2018 年,管理單位委托測繪單位從距離?？跇屑~中深泓閘36.75 km的國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D點(diǎn)進(jìn)行引測,對工程區(qū)的巖基點(diǎn)再次進(jìn)行考證。工程引測國家水準(zhǔn)點(diǎn)時間統(tǒng)計表見表2。

表2 新沂河海口控制工程引測國家水準(zhǔn)點(diǎn)統(tǒng)計表

3 分析研究

3.1 巖基點(diǎn)重新考證引測國家水準(zhǔn)點(diǎn)的選取

為準(zhǔn)確分析工程周圍大地沉陷量對巖基點(diǎn)垂直位移的影響,我們需對巖基點(diǎn)進(jìn)行再一次的考證,并將考證結(jié)果與2013 年～2015 年考證的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,方可得出相關(guān)結(jié)論。然而,工程附近的國家水準(zhǔn)點(diǎn)均存在不同程度的變化,因此,選取一個較為穩(wěn)定的國家水準(zhǔn)點(diǎn)是必要條件。

管理單位根據(jù)從測繪部門得到了工程周圍典型區(qū)域內(nèi)的國家水準(zhǔn)點(diǎn)自2006 年以來的所有測次的高程數(shù)據(jù),用以分析其變化趨勢,見表3。

表3 新沂河海口控制工程引測國家水準(zhǔn)點(diǎn)統(tǒng)計表

根據(jù)表3 中2015 年數(shù)據(jù)與上一次的觀測數(shù)據(jù)差得出2015 年的間隔位移量,該間隔位移量與工程距離的關(guān)系曲線見圖4。

圖3 國家水準(zhǔn)點(diǎn)間隔位移量與工程距離關(guān)系圖

由圖4 得出國家水準(zhǔn)點(diǎn)距離海口樞紐工程直線距離越遠(yuǎn),其穩(wěn)定性越好,間隔位移量越小。因此我們選取36.75 km外的國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D作為引測點(diǎn)進(jìn)行考證,考證出的高程應(yīng)是相對可靠和穩(wěn)定的。巖基點(diǎn)考證數(shù)據(jù)見表4。

表4 巖基點(diǎn)考證數(shù)據(jù)

3.2 巖基點(diǎn)沉陷分析

由表1,巖基點(diǎn)在2013 年6 月～2014 年9 月每年的間隔位移量在-2 mm～1 mm,屬于正常沉陷情況,因此國家Ⅱ等水準(zhǔn)點(diǎn)B在此期間也較為穩(wěn)定,那么我們推斷省工勘院提供的2011年國家Ⅱ等水準(zhǔn)點(diǎn)B的2.332 m高程值在2013 年12 月的真實(shí)高程仍可認(rèn)為是2.332 m,同理國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D也應(yīng)是穩(wěn)定的。按照省測繪局同年份提供的國家水準(zhǔn)點(diǎn),2013 年11 月采用國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D的高程1.570 m對巖基點(diǎn)考證時,考證的結(jié)論應(yīng)為表1中巖基點(diǎn)高程為5.7525 m。理論上國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D應(yīng)是較穩(wěn)定的,下沉位移量較小,若巖基點(diǎn)是穩(wěn)定的,相對國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D引測的高程應(yīng)是增加的,即出現(xiàn)上浮數(shù)據(jù),但在2018年巖基點(diǎn)實(shí)際考證高程為5.4921 m,小于5.7525 m的理論值,因此我們可以判定巖基點(diǎn)并不是穩(wěn)定的,而是下沉的,并且下沉速度大于國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)D。該結(jié)論與發(fā)現(xiàn)李七莊巖基點(diǎn)近年來以2.5 mm/a的速率下沉[5]相吻合,從而說明隨著大地的沉陷,巖基點(diǎn)也是存在沉陷,需要進(jìn)一步定期考證。

4 結(jié)語

通過以上論述我們得出以下結(jié)論：

1）巖基點(diǎn)高程不是絕對穩(wěn)定的,雖然基點(diǎn)底部在巖基,但周邊整體區(qū)域下沉對其還是有較大影響的,其定量分析仍需定期考證；

2）測繪部門每五年左右對國家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行一輪復(fù)測,由于數(shù)據(jù)量大,復(fù)核周期長,成果分析往往需要2～3年,當(dāng)復(fù)測成果公布時,數(shù)據(jù)已發(fā)生變化,時效性較差；

3）建筑物垂直位置觀測主要是分析不均勻沉陷,由于引測點(diǎn)高程不穩(wěn)定以及測繪部門國家點(diǎn)數(shù)據(jù)公布的延后性,使得建筑物各測點(diǎn)高程絕對數(shù)值只具備比較和參考價值,僅對分析不均勻沉陷是有意義。