區域沉降對新沂河海口樞紐工程防洪影響分析

一、工程概況

新沂河海口樞紐工程是新沂河洪水入海口門段的控制建筑物，1997年開始一期工程建設，樞紐設計行洪標準為20年一遇，設計流量7000m3/s，擋潮設計標準為10年一遇。樞紐工程建成于1999年，主要建筑物包括：開挖南、北深泓并分別建控制閘，在南、中、北3個淺灘上建橡膠壩，形成3灘2泓聯合行洪的總體布局。2005年實施新沂河海口樞紐二期擴建工程，設計行洪標準提高為50年一遇，設計行洪流量增加至7800m3/s。2007年完成擴建工程，主要建設內容包括：將中淺灘橡膠壩改建為中泓控制閘，封堵南北淺灘橡膠壩，海口段行洪布局由泓灘聯合泄洪調整為歸南、中、北3個深泓下泄入海。

現狀新沂河海口樞紐工程主要建筑物包括北深泓控制閘、中深泓控制閘、南深泓控制閘。北深泓閘設計流量2027m3/s，共10孔，每孔寬10.0m；南深泓閘設計流量2425m3/s，共12孔，每孔寬10.0m；中深泓閘設計流量3348m3/s，共18孔，每孔寬10.0m；三閘閘底板均為2 孔一聯，閘型均為開敞式實用堰，基礎均為沉井群，閘門均為鋼質平面直升鋼閘門，配2×160kN 繩鼓式卷揚啟閉機啟閉。

二、沉降觀測情況

工程建成以來，管理單位按照《水閘技術管理規程》等有關規定開展了工程沉降觀測。通過觀測，發現南、北深泓閘沉降變化規律相同，中深泓閘2007年建成以后的觀測結果與南、北深泓閘沉降變化規律也基本相同。本文以北深泓閘為例，介紹工程沉降變化情況。

北深泓閘閘型為開敞式實用堰型，基礎為沉井群，兩側各設立1個沉井式岸墻和6個空箱岸墻。工程底板結構設計為左岸墻底板7塊，閘身底板5塊，右岸墻底板7塊，從左到右依次編號；并從上游至下游，從左到右順時針方向對每塊底板布設觀測標點，共計布設76個，見圖1。觀測工作開始于1999年8月，高程引自管理所院內國家水準點Ⅱ連六15-1；在建成后到2006年之間沉降較小，且基本趨于穩定，但在2006 到2010年之間呈現逐年上浮的趨勢。初步分析是自2006年燕尾港化工園區企業增多，大量開采地下水導致引測管理所院內國家水準點Ⅱ連六15-1下沉，且引測的國家水準點高程值未及時修正所致。2010年10月，采用距離工程10km的國家水準點Ⅱ連六14 對原工作基點Ⅱ連六15-1 進行引測，發現Ⅱ連六15-1 高程值比原高程降低了0.16m，初步分析就是因為工作基點下沉造成工程上浮的原因。隨即對工作基點Ⅱ連六15-1 高程進行了修正。采用修正后的高程對建筑物進行沉降觀測，工程各測點出現較大的沉降，各點高程呈現較大幅度回歸。

2012年在新沂河中深泓閘的北岸、交通道路的西側通過鉆探成井，安裝了巖基觀測標點，2013年至2015年每年對巖基點高程考證2次，均引自Ⅱ連六14。2015年至今，高程均由巖基點引測。

由圖2可看出，北深泓閘垂直位移量較大，但每塊底板沉降量差較小，相鄰底板沉降量差也較小。從沉降量變化過程可知，閘室的沉降在2012年前后開始有突變，分析主要是由于化工園區大量開采地下水累積到一定程度后區域整體沉降的集中體現。

三、區域沉降對建筑物防洪的影響分析

1.區域沉降分析

為了準確統計自1999年至今新沂河海口區域地表沉降，對比分析了1998年11月、2002年、2005年、2017年、2019年施測的新沂河海口段1∶10000 地形圖。通過分析，1998年11月至2002年，新沂河海口區域地表沉降0.07m；2002年至2005年，新沂河海口區域地表沉降0.06m；2005年至2017年新沂河海口區域地表沉降0.51m；2017年至2019年新沂河海口區域地表沉降0.07m，新沂河海口區域地表自1999年至2019年累計下沉0.62m。

通過統計分析可知，該區域的沉降主要是2006年后由于周邊化工園區的上馬，大量開采深層地下水，導致區域整體沉降。

2.工作基點高程考證

由于國家水準點Ⅱ連六14 離工程僅10 公里，那么區域沉降是否也影響到該點的穩定，巖基點的高程是否可靠？為了進一步驗證新沂河海口樞紐2013年布設的巖基點高程，自新沂河海口控制工程建設區域40 公里外穩定的國家一等水準線進行了二等水準引測。

二等水準測量包括對國家一等水準線Ⅰ臨無線上水準點穩定性進行檢測、自Ⅰ臨無線上水準點引測至新沂河海口控制巖基點。本次對灌云線附近的Ⅰ臨無線國家水準點Ⅰ臨無35 基、Ⅰ臨無37、Ⅰ臨無44 等點進行了檢測。通過校測，Ⅰ臨無線國家水準點Ⅰ臨無35 基、Ⅰ臨無37、Ⅰ臨無44 等點點位穩定，可作為引測點。最后新沂河海口控制工程巖基點高程計算以Ⅰ臨無44作為起算點，按二等水準支線推算高程為5.507m（1985 國家高程基準），與2017年管理單位施測的巖基點測量成果（5.507m）一致，差值為0，說明巖基點高程可靠。

測量時同步對Ⅱ連六14、Ⅱ連六15-1 進行校核，發現2009年至2019年期間位于水準點Ⅱ連六14 基上處下沉0.167m，三個深泓閘附近的Ⅱ連六15-1下沉了0.636m。因此啟用巖基點之前，建筑物沉降觀測成果不可靠，不能真實反映建筑物的沉降變化。

3.區域沉降對建筑物防洪的影響

根據2019年10月建筑物沉降觀測成果，自2015年巖基點啟用后，南、北深泓閘底板累計最大沉降量達25.7cm，下游岸墻累計最大沉降量達46cm；中深泓閘底板累計最大沉降量34.0cm，岸、翼墻平均下降40cm，末端下降較大。閘門頂實際高程已經降低，不能滿足設計防洪、擋潮標準，需采取工程措施。

四、建議

（1）針對建筑物沉降狀況，建議對現在的閘門進行接高30～50cm，對啟閉機的啟門力以及排架、工作橋等進行復核計算，同時閘門接高需考慮閘門檢修時閘門出槽問題，需對閘門接高方案進一步優化。

（2）根據分析，新沂河海口段存在區域沉降，為對工程沉降進行進一步監測，建議建立地面沉降在線監測系統。在工程區域布置監測點群，通過監測系統進行實時數據測量、采集、處理，實現對工程區域沉降在線監測■