岩基标点在新沂河海口控制工程沉降观测中的应用

孙承祥， 孙晓燕

(江苏省淮沭新河管理处， 江苏 淮安 223005)

1 工程概况

新沂河海口枢纽工程是新沂河洪水入海口门段的控制建筑物，1997年开始一期工程建设，枢纽设计行洪标准为20年一遇，设计流量7 000 m3/s，挡潮设计标准为10年一遇。枢纽工程建成于1999年，主要建筑物包括：开挖南、北深泓并分别建控制闸，在南、中、北3个浅滩上建橡胶坝，形成3滩2泓联合行洪的总体布局。2005年实施新沂河海口枢纽二期扩建工程，设计行洪标准提高为50年一遇，设计行洪流量增加至7 800 m3/s。2007年完成扩建工程，主要建设内容包括：将中浅滩橡胶坝改建为中泓控制闸，封堵南北浅滩橡胶坝，海口段行洪布局由泓滩联合泄洪调整为归南、中、北3个深泓下泄入海。

现状新沂河海口枢纽工程主要建筑物包括北深泓控制闸、中深泓控制闸、南深泓控制闸，其中：北深泓闸设计流量2 027 m3/s，共10孔，每孔宽10.0 m；南深泓闸设计流量2 425 m3/s，共12孔，每孔宽10.0 m；中深泓闸设计流量3 348 m3/s，共18孔，每孔宽10.0 m。

2 岩基标点建设缘由

根据观测结果分析，南、北深泓闸沉降变化规律基本相同，本文以北深泓闸、中深泓闸为例分析沉降变化情况。

北深泓闸于1999年7月竣工，管理单位于1999年10月开始对工程进行沉降观测，工程竣工验收5年内每季度观测1次，以后每年汛前、汛后各观测1次，高程引自管理所院内国家水准点Ⅱ连六15—1[1]。北深泓闸1999—2010年底板3-1、3-1、4-1、4-2累计位移量见表1。

表1 北深泓闸底板累计位移量统计 单位：mm

通过表1可以看出，工程自2000—2005年，北深泓闸沉降变化较大，底板出现明显的上浮现象，管理单位仅认为是海水顶托、地基反弹引起的。2006—2010年累计位移量发生较大变化，呈现上升与下沉交替的状态，但同一块底板以及相邻底板间不均匀沉降量较小。管理单位简单分析认为该工程所在地的地基基础普遍存在较厚的淤泥质黏性土，场地地基抗震稳定性差，工程的上浮与下沉受海水涨潮落潮影响较大。

2007年8月中深泓闸竣工，管理单位自2007年7月开始对工程进行沉降观测，工程竣工验收5年内每季度观测1次，以后每年汛前汛后各观测1次。根据观测结果分析，2007年至2009年工程累计位移量最大为15 mm，工程呈逐年上升状态。2010年9月，淮委组织对中深泓闸进行竣工技术预验收，验收专家对沉降观测结果提出质疑。2010年10月，管理单位采用距离新沂河海口工程10 km的国家水准点Ⅱ连六14对原工作基点Ⅱ连六15—1进行引测，发现Ⅱ连六15—1高程值比原高程降低了0.16 m。初步分析是自2006年燕尾港化工园区企业增多，大量开采地下水导致引测管理所院内国家水准点Ⅱ连六15—1下沉，且引测的国家水准点高程值未及时修正，导致工程上浮的假象。

2010年、2011年，管理单位采用国家水准点Ⅱ连六14对新沂河海口枢纽进行沉降观测，发现新沂河海口工程3座深泓闸整体出现下沉现象，同时发现岩基标点周边地面下沉，岩基标点已超出保护井，原保护盖板已无法使用。经分析，因燕尾港化工企业不断增加，大量开采地下水导致区域地面沉降。由于国家水准点Ⅱ连六14离化工区仅10 km，区域沉降有可能造成对国家水准点Ⅱ连六14的影响，因此工程观测数据可能并不可靠，不能真实反映建筑物的沉降。为了保证观测成果的可靠性，管理单位申请在工程附近建设岩基观测标点，作为观测工作基点。2012年5月，省水利厅批复同意在该处建设岩基观测标点1座[2]。

3 岩基标点建设过程

3.1 工程选址

为方便工程观测，经管理单位与施工单位进行现场查看，并查阅地质报告，确定岩基标点建设在中深泓闸上游左岸的导流堤上。该地区处于半湿润的暖温带季风气候区，具有海洋性气候特点，有时受台风影响，降雨量多集中在7—9月，全区多年平均降水量为949 mm，多年平均水面蒸发量1 240 mm，多年年平均气温14℃。

施工场地位于苏北黄淮平原区，根据《江苏省环境水文地质图集》，场地地貌类型为海积平原中的海湾低平原，地势较平坦，地面高程3.0～5.0 m，场地地面高程3.20 m左右。

施工场地处于下扬子准地台盐阜凹陷的西北边缘，太古界—下元古界区域中深变质岩系组成基底，白垩纪至第三纪沉积了一套碎屑岩系，上覆第四系海陆交互沉积地层。场地西北约35 km有海州—泗阳断裂带，东南约33 km有淮阴—响水口断裂。场地处于相对稳定地块上，自新第三纪以来新构造运动表现为缓慢的上下振荡运动，区域构造稳定性较好。

岩基观测标点所在的第四系土层下面的基岩为白垩系上统砂质泥岩、泥质砂岩和中上元古界海州群云台组变质岩，标管坐落在中上元古界海州群云台组中等风化的片麻岩上。

3.2 工程施工

基岩观测点于2012年9月19日开钻，开孔孔径为219 mm，10月6日钻至199.04 m，该深度的地层为白垩系砂质泥岩，10月8日安装直径168 mm保护管，保护管总长度为199.24 m。保护管安装后，立即放入钻杆，使用逆向阀从孔底对保护管的外侧进行水泥浆灌注，一直封至地面。水泥浆凝固后使用直径钻具钻至210.80 m，钻孔进入灰青夹灰绿色中等风化片麻岩3.00 m结束，2012年10月17日安装标管结束。

11月13日对岩基观测标点的内、外管开始灌注蒽油，至14日将标管内、外灌满蒽油。本次灌注的蒽油为脱晶蒽油，流动性较好，标管内、外灌注蒽油后，标管内、外的水被自动挤出标管外，蒽油自动取代标管内、外的水。工程于2012年12月通过竣工验收[3]。

表3 中深泓闸3、4号底板沉降观测成果 单位：mm

4 岩基标点应用效果分析

岩基标点竣工后，管理单位从2013—2015年每年进行2次考证，考证均引自国家水准点Ⅱ连六14，同步对开展建筑物沉降观测。2015年起采用岩基标点作为观测工作基点。北深泓闸、中深泓闸3、4号底板沉降观测成果分别见表2、表3。

从表2、表3分析，采用岩基标点观测后，建筑物沉降观测间隔位移量、不均匀沉降量均较小，建筑物基本稳定。

5 岩基标点可靠性分析

根据对北深泓闸1999—2019年观测结果和中深泓闸2007—2019年观测结果对比分析，建筑物垂直位移量较大，且为整体下沉状况，但每块底板不均匀沉降量较小，相邻底板不均匀沉降量也较小。从沉降量变化过程可知，闸室的沉降在2012年前后开始有突变，分析主要是由于化工园区大量开采地下水累积到一定程度后区域整体沉降的集中体现，区域沉降造成了3座深泓闸整体下沉。

5.1 地面沉降分析

为了准确统计自1999年至今新沂河海口区域地表沉降，对比分析了1998年11月、2002年、2005年、2017年、2019年施测的新沂河海口段地形图。通过分析，1998年11月至2002年，新沂河海口区域地表沉降0.07 m；2002年至2005年，新沂河海口区域地表沉降0.06 m；2005年至2017年新沂河海口区域地表沉降0.51 m；2017年至2019年新沂河海口区域地表沉降0.07 m，新沂河海口区域地表自1999年至2019年累计下沉0.62 m[4]。

通过统计分析可知，该区域的沉降主要是2006年后由于周边化工园区的上马，大量开采深层地下水，导致区域整体沉降。

5.2 岩基标点考证

由于国家水准点Ⅱ连六14离工程仅10 km，为研究区域沉降是否也影响到该点的稳定以及岩基标点的高程是否可靠,同时也为了进一步验证新沂河海口枢纽2013年布设的岩基标点高程，自新沂河海口控制工程建设区域40 km外稳定的国家一等水准线进行了二等水准引测。

二等水准测量包括对国家一等水准线Ⅰ临无线上水准点稳定性进行检测、自Ⅰ临无线上水准点引测至新沂河海口控制岩基标点。本次对灌云线附近的Ⅰ临无线国家水准点Ⅰ临无35基、Ⅰ临无37、Ⅰ临无44等点进行了检测。通过校测，Ⅰ临无线国家水准点Ⅰ临无35基、Ⅰ临无37、Ⅰ临无44等点位稳定，可作为引测点。最后新沂河海口控制工程岩基标点高程计算以Ⅰ临无44作为起算点，按二等水准支线推算高程为5.507 m(1985国家高程基准)，与2017年管理单位施测的岩基标点测量成果5.507 m一致，差值为0，说明岩基标点高程可靠，区域沉降对岩基标点没有影响。

6 结 语

目前，随着沿海开发的步伐加快，大量开采深层地下水，导致区域地面整体沉降。如果不及时开展沉降观测，采取预防措施，对建筑物的稳定以及防洪标准带来一定的影响。新沂河海口控制工程岩基观测标点是优质深层基岩水准标石，不仅取得了宝贵的地层资料，而且为今后新沂河海口控制工程建筑物沉降观测的综合研究，新沂河大堤及其它方面的高程控制和测量提供了可靠的、准确的依据，值得推广使用。