新沂河海口控制工程巖基點的沉陷分析

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行狀態的重要手段,通過長期積累的觀測數據,可以為工程的設計、管理、施工等方面提供重要的數據支撐。在水利工程垂直位移觀測方面,對沉降趨勢不能趨于穩定的沿海擋潮工程,往往采取在工程附近布置巖基點作為基準點的辦法,開展垂直位移觀測。本文通過對新沂河海口控制工程歷年來垂直位移數據出現的異常情況進行系統梳理,采用同類數據分析比較與假設法,進一步對新沂河海口控制工程附近的巖基點的沉陷情況進行客觀分析。

1 工程概況

1.1 工程情況

新沂河海口控制工程位于新沂河末端入海口處,地處連云港市灌云縣燕尾港鎮。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 年擴建成中深泓閘,擴建后三座大（2）型水閘設計行洪流量7800 m3/s[1],是沂沭泗流域洪水東調南下工程中的重要組成部分,擔負著新沂河流域的泄洪任務,兼有擋潮、排污并相機分泄淮河洪水的功能。

1.2 地質情況

三座深泓閘閘型均為開敞式實用堰型,基礎為沉井群,底板為2 孔一聯。其中南北深泓閘兩側各設立1個沉井式岸墻和6 個空箱岸墻；中深泓閘兩側岸墻采用灌注樁基礎,上部為空箱式結構。工程地質為面表層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 擊淤泥質粘土。再往下是密實的粉細砂層,N＞30 擊,沉井基礎持力層作用在該層[2]。

2 工程觀測情況

2.1 觀測設施

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

2.2 巖基點布設及存在問題

管理單位于2006 年對汛后觀測成果分析時,首次發現三座工程垂直位移觀測間隔位移量出現上浮,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）。為進一步分析該異常現象,2011 年汛前,管理單位擴大引測國家點范圍,從距離工程中心位置約6.12 km的國家Ⅱ等水準點B點進行引測,發現工程平均位移量由上浮280 mm變為下沉19 mm。初步判定原引測的國家二等水準點A（明）與A（暗）出現了下沉,導致了工程的不斷上浮。該結論與文獻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,形成了以這個小區域為中心的地面沉降漏斗[4]。

圖1 北深泓閘底板測點1沉陷比較圖（1999年～2011年）

發現工程周邊國家水準點出現下沉現象后,為徹底解決該現象對工程垂直位移觀測帶來的影響,結合工程的實際需要,2012 年管理單位在工程區按照巖基點布置要求布置了一個終孔深度為210.80 m的巖基點,并修建了保護測井。

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

圖2 北深泓閘底板測點1沉陷比較圖（2011年～2019年）

2.3 巖基點考證情況

新沂河海口控制工程巖基點在2012 年建成后,于2012 年～2015 連續三年引測國家Ⅱ等水準點B進行考證,三年考證數據見表1。在2015 年的觀測成果中,發現巖基點的數值出現了上浮,經排查,測量過程無誤后,管理單位認為引測的國家Ⅱ等水準點B點出現了下沉,根據前期考證資料,巖基點高程應是隨引測點高程在2015 年發生突變。因此不再對巖基點進行考證,采用突變前2014 年高程5.7550 m的數值認定巖基點的當前高程。

表1 2013 年～2015 年巖基點高程考證表

2017年,發現巖基點周圍大地出現明顯沉陷后,為進一步復核巖基點高程,2018 年,管理單位委托測繪單位從距離海口樞紐中深泓閘36.75 km的國家Ⅰ等水準點D點進行引測,對工程區的巖基點再次進行考證。工程引測國家水準點時間統計表見表2。

表2 新沂河海口控制工程引測國家水準點統計表

3 分析研究

3.1 巖基點重新考證引測國家水準點的選取

為準確分析工程周圍大地沉陷量對巖基點垂直位移的影響,我們需對巖基點進行再一次的考證,并將考證結果與2013 年～2015 年考證的數據進行比對,方可得出相關結論。然而,工程附近的國家水準點均存在不同程度的變化,因此,選取一個較為穩定的國家水準點是必要條件。

管理單位根據從測繪部門得到了工程周圍典型區域內的國家水準點自2006 年以來的所有測次的高程數據,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點統計表

根據表3 中2015 年數據與上一次的觀測數據差得出2015 年的間隔位移量,該間隔位移量與工程距離的關系曲線見圖4。

圖3 國家水準點間隔位移量與工程距離關系圖

由圖4 得出國家水準點距離海口樞紐工程直線距離越遠,其穩定性越好,間隔位移量越小。因此我們選取36.75 km外的國家Ⅰ等水準點D作為引測點進行考證,考證出的高程應是相對可靠和穩定的。巖基點考證數據見表4。

表4 巖基點考證數據

3.2 巖基點沉陷分析

由表1,巖基點在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等水準點B在此期間也較為穩定,那么我們推斷省工勘院提供的2011年國家Ⅱ等水準點B的2.332 m高程值在2013 年12 月的真實高程仍可認為是2.332 m,同理國家Ⅰ等水準點D也應是穩定的。按照省測繪局同年份提供的國家水準點,2013 年11 月采用國家Ⅰ等水準點D的高程1.570 m對巖基點考證時,考證的結論應為表1中巖基點高程為5.7525 m。理論上國家Ⅰ等水準點D應是較穩定的,下沉位移量較小,若巖基點是穩定的,相對國家Ⅰ等水準點D引測的高程應是增加的,即出現上浮數據,但在2018年巖基點實際考證高程為5.4921 m,小于5.7525 m的理論值,因此我們可以判定巖基點并不是穩定的,而是下沉的,并且下沉速度大于國家Ⅰ等水準點D。該結論與發現李七莊巖基點近年來以2.5 mm/a的速率下沉[5]相吻合,從而說明隨著大地的沉陷,巖基點也是存在沉陷,需要進一步定期考證。

4 結語

通過以上論述我們得出以下結論：

1）巖基點高程不是絕對穩定的,雖然基點底部在巖基,但周邊整體區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點進行一輪復測,由于數據量大,復核周期長,成果分析往往需要2～3年,當復測成果公布時,數據已發生變化,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,由于引測點高程不穩定以及測繪部門國家點數據公布的延后性,使得建筑物各測點高程絕對數值只具備比較和參考價值,僅對分析不均勻沉陷是有意義。