新沂河海口控制工程岩基点的沉陷分析

2022-04-16缪融融

陕西水利 2022年1期

缪融融，王俊

（1. 江苏省淮沭新河管理处,江苏淮安 223000；2. 江苏省通榆河蔷薇河送清水工程管理处,江苏淮安 223000）

0 引言

水利工程观测是掌握工程运行状态的重要手段,通过长期积累的观测数据,可以为工程的设计、管理、施工等方面提供重要的数据支撑。在水利工程垂直位移观测方面,对沉降趋势不能趋于稳定的沿海挡潮工程,往往采取在工程附近布置岩基点作为基准点的办法,开展垂直位移观测。本文通过对新沂河海口控制工程历年来垂直位移数据出现的异常情况进行系统梳理,采用同类数据分析比较与假设法,进一步对新沂河海口控制工程附近的岩基点的沉陷情况进行客观分析。

1 工程概况

1.1 工程情况

新沂河海口控制工程位于新沂河末端入海口处,地处连云港市灌云县燕尾港镇。工程由三座深泓闸（南深泓闸、中深泓闸、北深泓闸）和四条隔水堤等组成。1999 年始建成南深泓闸、北深泓闸；2005 年扩建成中深泓闸,扩建后三座大（2）型水闸设计行洪流量7800 m3/s[1],是沂沭泗流域洪水东调南下工程中的重要组成部分,担负着新沂河流域的泄洪任务,兼有挡潮、排污并相机分泄淮河洪水的功能。

1.2 地质情况

三座深泓闸闸型均为开敞式实用堰型,基础为沉井群,底板为2 孔一联。其中南北深泓闸两侧各设立1个沉井式岸墙和6 个空箱岸墙；中深泓闸两侧岸墙采用灌注桩基础,上部为空箱式结构。工程地质为面表层2.5 m以下约2 m厚为N=2 击砂壤土,其下直至约-22 m为N=1～3 击淤泥质粘土。再往下是密实的粉细砂层,N＞30 击,沉井基础持力层作用在该层[2]。

2 工程观测情况

2.1 观测设施

工程建成后,南深泓闸、中深泓闸、北深泓闸均按《江苏省水闸、抽水站观测工作细则》《水利工程观测规程》（DB32/T 1713-2011）等标准规范要求布设了垂直位移观测沉陷标点,因管理所院内有一组二等国家水准点A（明）与A（暗）两个标点且距离工程中心位置约1 km,故未在工程周围布设工作基点,采取直接引测国家水准点的方式对工程的垂直位移标点进行观测。三座工程采用DN03 型徕卡水准仪每年汛前、汛后各进行一次垂直位移观测[3]。

2.2 岩基点布设及存在问题

管理单位于2006 年对汛后观测成果分析时,首次发现三座工程垂直位移观测间隔位移量出现上浮,至2010 年汛前三座工程上浮问题仍然存在,累计上浮位移量均值在280 mm左右（见图1）。为进一步分析该异常现象,2011 年汛前,管理单位扩大引测国家点范围,从距离工程中心位置约6.12 km的国家Ⅱ等水准点B点进行引测,发现工程平均位移量由上浮280 mm变为下沉19 mm。初步判定原引测的国家二等水准点A（明）与A（暗）出现了下沉,导致了工程的不断上浮。该结论与文献中新沂河一带以及东部沿海燕尾港—堆沟港一带累计地面沉降最大,均超过3000 mm,形成了以这个小区域为中心的地面沉降漏斗[4]。

图1 北深泓闸底板测点1沉陷比较图（1999年～2011年）

发现工程周边国家水准点出现下沉现象后,为彻底解决该现象对工程垂直位移观测带来的影响,结合工程的实际需要,2012 年管理单位在工程区按照岩基点布置要求布置了一个终孔深度为210.80 m的岩基点,并修建了保护测井。

2017 年,管理单位发现岩基点周围地面出现了明显下沉,而使得岩基顶点超出测井顶部。查询垂直位移观测成果工程在此年份呈下沉趋势,那么此次出现的较为明显的大地下沉对岩基点的稳定是否造成影响？

图2 北深泓闸底板测点1沉陷比较图（2011年～2019年）

2.3 岩基点考证情况

新沂河海口控制工程岩基点在2012 年建成后,于2012 年～2015 连续三年引测国家Ⅱ等水准点B进行考证,三年考证数据见表1。在2015 年的观测成果中,发现岩基点的数值出现了上浮,经排查,测量过程无误后,管理单位认为引测的国家Ⅱ等水准点B点出现了下沉,根据前期考证资料,岩基点高程应是随引测点高程在2015 年发生突变。因此不再对岩基点进行考证,采用突变前2014 年高程5.7550 m的数值认定岩基点的当前高程。

表1 2013 年～2015 年岩基点高程考证表

2017年,发现岩基点周围大地出现明显沉陷后,为进一步复核岩基点高程,2018 年,管理单位委托测绘单位从距离海口枢纽中深泓闸36.75 km的国家Ⅰ等水准点D点进行引测,对工程区的岩基点再次进行考证。工程引测国家水准点时间统计表见表2。

表2 新沂河海口控制工程引测国家水准点统计表

3 分析研究

3.1 岩基点重新考证引测国家水准点的选取

为准确分析工程周围大地沉陷量对岩基点垂直位移的影响,我们需对岩基点进行再一次的考证,并将考证结果与2013 年～2015 年考证的数据进行比对,方可得出相关结论。然而,工程附近的国家水准点均存在不同程度的变化,因此,选取一个较为稳定的国家水准点是必要条件。

管理单位根据从测绘部门得到了工程周围典型区域内的国家水准点自2006 年以来的所有测次的高程数据,用以分析其变化趋势,见表3。

表3 新沂河海口控制工程引测国家水准点统计表

根据表3 中2015 年数据与上一次的观测数据差得出2015 年的间隔位移量,该间隔位移量与工程距离的关系曲线见图4。

图3 国家水准点间隔位移量与工程距离关系图

由图4 得出国家水准点距离海口枢纽工程直线距离越远,其稳定性越好,间隔位移量越小。因此我们选取36.75 km外的国家Ⅰ等水准点D作为引测点进行考证,考证出的高程应是相对可靠和稳定的。岩基点考证数据见表4。

表4 岩基点考证数据

3.2 岩基点沉陷分析

由表1,岩基点在2013 年6 月～2014 年9 月每年的间隔位移量在-2 mm～1 mm,属于正常沉陷情况,因此国家Ⅱ等水准点B在此期间也较为稳定,那么我们推断省工勘院提供的2011年国家Ⅱ等水准点B的2.332 m高程值在2013 年12 月的真实高程仍可认为是2.332 m,同理国家Ⅰ等水准点D也应是稳定的。按照省测绘局同年份提供的国家水准点,2013 年11 月采用国家Ⅰ等水准点D的高程1.570 m对岩基点考证时,考证的结论应为表1中岩基点高程为5.7525 m。理论上国家Ⅰ等水准点D应是较稳定的,下沉位移量较小,若岩基点是稳定的,相对国家Ⅰ等水准点D引测的高程应是增加的,即出现上浮数据,但在2018年岩基点实际考证高程为5.4921 m,小于5.7525 m的理论值,因此我们可以判定岩基点并不是稳定的,而是下沉的,并且下沉速度大于国家Ⅰ等水准点D。该结论与发现李七庄岩基点近年来以2.5 mm/a的速率下沉[5]相吻合,从而说明随着大地的沉陷,岩基点也是存在沉陷,需要进一步定期考证。