巖基標(biāo)點(diǎn)在新沂河?？诳刂乒こ坛两涤^(guān)測(cè)中的應(yīng)用

孫承祥， 孫曉燕

(江蘇省淮沭新河管理處， 江蘇 淮安 223005)

1 工程概況

新沂河海口樞紐工程是新沂河洪水入?？陂T(mén)段的控制建筑物，1997年開(kāi)始一期工程建設(shè)，樞紐設(shè)計(jì)行洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計(jì)流量7 000 m3/s，擋潮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。樞紐工程建成于1999年，主要建筑物包括：開(kāi)挖南、北深泓并分別建控制閘，在南、中、北3個(gè)淺灘上建橡膠壩，形成3灘2泓聯(lián)合行洪的總體布局。2005年實(shí)施新沂河?？跇屑~二期擴(kuò)建工程，設(shè)計(jì)行洪標(biāo)準(zhǔn)提高為50年一遇，設(shè)計(jì)行洪流量增加至7 800 m3/s。2007年完成擴(kuò)建工程，主要建設(shè)內(nèi)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，?？诙涡泻椴季钟摄鼮┞?lián)合泄洪調(diào)整為歸南、中、北3個(gè)深泓下泄入海。

現(xiàn)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，其中：北深泓閘設(shè)計(jì)流量2 027 m3/s，共10孔，每孔寬10.0 m；南深泓閘設(shè)計(jì)流量2 425 m3/s，共12孔，每孔寬10.0 m；中深泓閘設(shè)計(jì)流量3 348 m3/s，共18孔，每孔寬10.0 m。

2 巖基標(biāo)點(diǎn)建設(shè)緣由

根據(jù)觀(guān)測(cè)結(jié)果分析，南、北深泓閘沉降變化規(guī)律基本相同，本文以北深泓閘、中深泓閘為例分析沉降變化情況。

北深泓閘于1999年7月竣工，管理單位于1999年10月開(kāi)始對(duì)工程進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)，工程竣工驗(yàn)收5年內(nèi)每季度觀(guān)測(cè)1次，以后每年汛前、汛后各觀(guān)測(cè)1次，高程引自管理所院內(nèi)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六15—1[1]。北深泓閘1999—2010年底板3-1、3-1、4-1、4-2累計(jì)位移量見(jiàn)表1。

表1 北深泓閘底板累計(jì)位移量統(tǒng)計(jì) 單位：mm

通過(guò)表1可以看出，工程自2000—2005年，北深泓閘沉降變化較大，底板出現(xiàn)明顯的上浮現(xiàn)象，管理單位僅認(rèn)為是海水頂托、地基反彈引起的。2006—2010年累計(jì)位移量發(fā)生較大變化，呈現(xiàn)上升與下沉交替的狀態(tài)，但同一塊底板以及相鄰底板間不均勻沉降量較小。管理單位簡(jiǎn)單分析認(rèn)為該工程所在地的地基基礎(chǔ)普遍存在較厚的淤泥質(zhì)黏性土，場(chǎng)地地基抗震穩(wěn)定性差，工程的上浮與下沉受海水漲潮落潮影響較大。

2007年8月中深泓閘竣工，管理單位自2007年7月開(kāi)始對(duì)工程進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)，工程竣工驗(yàn)收5年內(nèi)每季度觀(guān)測(cè)1次，以后每年汛前汛后各觀(guān)測(cè)1次。根據(jù)觀(guān)測(cè)結(jié)果分析，2007年至2009年工程累計(jì)位移量最大為15 mm，工程呈逐年上升狀態(tài)。2010年9月，淮委組織對(duì)中深泓閘進(jìn)行竣工技術(shù)預(yù)驗(yàn)收，驗(yàn)收專(zhuān)家對(duì)沉降觀(guān)測(cè)結(jié)果提出質(zhì)疑。2010年10月，管理單位采用距離新沂河?？诠こ?0 km的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六14對(duì)原工作基點(diǎn)Ⅱ連六15—1進(jìn)行引測(cè)，發(fā)現(xiàn)Ⅱ連六15—1高程值比原高程降低了0.16 m。初步分析是自2006年燕尾港化工園區(qū)企業(yè)增多，大量開(kāi)采地下水導(dǎo)致引測(cè)管理所院內(nèi)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六15—1下沉，且引測(cè)的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)高程值未及時(shí)修正，導(dǎo)致工程上浮的假象。

2010年、2011年，管理單位采用國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六14對(duì)新沂河?？跇屑~進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)新沂河?？诠こ?座深泓閘整體出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)現(xiàn)巖基標(biāo)點(diǎn)周邊地面下沉，巖基標(biāo)點(diǎn)已超出保護(hù)井，原保護(hù)蓋板已無(wú)法使用。經(jīng)分析，因燕尾港化工企業(yè)不斷增加，大量開(kāi)采地下水導(dǎo)致區(qū)域地面沉降。由于國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六14離化工區(qū)僅10 km，區(qū)域沉降有可能造成對(duì)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六14的影響，因此工程觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)可能并不可靠，不能真實(shí)反映建筑物的沉降。為了保證觀(guān)測(cè)成果的可靠性，管理單位申請(qǐng)?jiān)诠こ谈浇ㄔO(shè)巖基觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)，作為觀(guān)測(cè)工作基點(diǎn)。2012年5月，省水利廳批復(fù)同意在該處建設(shè)巖基觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)1座[2]。

3 巖基標(biāo)點(diǎn)建設(shè)過(guò)程

3.1 工程選址

為方便工程觀(guān)測(cè)，經(jīng)管理單位與施工單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，并查閱地質(zhì)報(bào)告，確定巖基標(biāo)點(diǎn)建設(shè)在中深泓閘上游左岸的導(dǎo)流堤上。該地區(qū)處于半濕潤(rùn)的暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有海洋性氣候特點(diǎn)，有時(shí)受臺(tái)風(fēng)影響，降雨量多集中在7—9月，全區(qū)多年平均降水量為949 mm，多年平均水面蒸發(fā)量1 240 mm，多年年平均氣溫14℃。

施工場(chǎng)地位于蘇北黃淮平原區(qū)，根據(jù)《江蘇省環(huán)境水文地質(zhì)圖集》，場(chǎng)地地貌類(lèi)型為海積平原中的海灣低平原，地勢(shì)較平坦，地面高程3.0～5.0 m，場(chǎng)地地面高程3.20 m左右。

施工場(chǎng)地處于下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)鹽阜凹陷的西北邊緣，太古界—下元古界區(qū)域中深變質(zhì)巖系組成基底，白堊紀(jì)至第三紀(jì)沉積了一套碎屑巖系，上覆第四系海陸交互沉積地層。場(chǎng)地西北約35 km有海州—泗陽(yáng)斷裂帶，東南約33 km有淮陰—響水口斷裂。場(chǎng)地處于相對(duì)穩(wěn)定地塊上，自新第三紀(jì)以來(lái)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為緩慢的上下振蕩運(yùn)動(dòng)，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。

巖基觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)所在的第四系土層下面的基巖為白堊系上統(tǒng)砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖和中上元古界海州群云臺(tái)組變質(zhì)巖，標(biāo)管坐落在中上元古界海州群云臺(tái)組中等風(fēng)化的片麻巖上。

3.2 工程施工

基巖觀(guān)測(cè)點(diǎn)于2012年9月19日開(kāi)鉆，開(kāi)孔孔徑為219 mm，10月6日鉆至199.04 m，該深度的地層為白堊系砂質(zhì)泥巖，10月8日安裝直徑168 mm保護(hù)管，保護(hù)管總長(zhǎng)度為199.24 m。保護(hù)管安裝后，立即放入鉆桿，使用逆向閥從孔底對(duì)保護(hù)管的外側(cè)進(jìn)行水泥漿灌注，一直封至地面。水泥漿凝固后使用直徑鉆具鉆至210.80 m，鉆孔進(jìn)入灰青夾灰綠色中等風(fēng)化片麻巖3.00 m結(jié)束，2012年10月17日安裝標(biāo)管結(jié)束。

11月13日對(duì)巖基觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)的內(nèi)、外管開(kāi)始灌注蒽油，至14日將標(biāo)管內(nèi)、外灌滿(mǎn)蒽油。本次灌注的蒽油為脫晶蒽油，流動(dòng)性較好，標(biāo)管內(nèi)、外灌注蒽油后，標(biāo)管內(nèi)、外的水被自動(dòng)擠出標(biāo)管外，蒽油自動(dòng)取代標(biāo)管內(nèi)、外的水。工程于2012年12月通過(guò)竣工驗(yàn)收[3]。

表3 中深泓閘3、4號(hào)底板沉降觀(guān)測(cè)成果 單位：mm

4 巖基標(biāo)點(diǎn)應(yīng)用效果分析

巖基標(biāo)點(diǎn)竣工后，管理單位從2013—2015年每年進(jìn)行2次考證，考證均引自國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六14，同步對(duì)開(kāi)展建筑物沉降觀(guān)測(cè)。2015年起采用巖基標(biāo)點(diǎn)作為觀(guān)測(cè)工作基點(diǎn)。北深泓閘、中深泓閘3、4號(hào)底板沉降觀(guān)測(cè)成果分別見(jiàn)表2、表3。

從表2、表3分析，采用巖基標(biāo)點(diǎn)觀(guān)測(cè)后，建筑物沉降觀(guān)測(cè)間隔位移量、不均勻沉降量均較小，建筑物基本穩(wěn)定。

5 巖基標(biāo)點(diǎn)可靠性分析

根據(jù)對(duì)北深泓閘1999—2019年觀(guān)測(cè)結(jié)果和中深泓閘2007—2019年觀(guān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，建筑物垂直位移量較大，且為整體下沉狀況，但每塊底板不均勻沉降量較小，相鄰底板不均勻沉降量也較小。從沉降量變化過(guò)程可知，閘室的沉降在2012年前后開(kāi)始有突變，分析主要是由于化工園區(qū)大量開(kāi)采地下水累積到一定程度后區(qū)域整體沉降的集中體現(xiàn)，區(qū)域沉降造成了3座深泓閘整體下沉。

5.1 地面沉降分析

為了準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)自1999年至今新沂河?？趨^(qū)域地表沉降，對(duì)比分析了1998年11月、2002年、2005年、2017年、2019年施測(cè)的新沂河?？诙蔚匦螆D。通過(guò)分析，1998年11月至2002年，新沂河?？趨^(qū)域地表沉降0.07 m；2002年至2005年，新沂河?？趨^(qū)域地表沉降0.06 m；2005年至2017年新沂河海口區(qū)域地表沉降0.51 m；2017年至2019年新沂河?？趨^(qū)域地表沉降0.07 m，新沂河?？趨^(qū)域地表自1999年至2019年累計(jì)下沉0.62 m[4]。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析可知，該區(qū)域的沉降主要是2006年后由于周邊化工園區(qū)的上馬，大量開(kāi)采深層地下水，導(dǎo)致區(qū)域整體沉降。

5.2 巖基標(biāo)點(diǎn)考證

由于國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅱ連六14離工程僅10 km，為研究區(qū)域沉降是否也影響到該點(diǎn)的穩(wěn)定以及巖基標(biāo)點(diǎn)的高程是否可靠,同時(shí)也為了進(jìn)一步驗(yàn)證新沂河?？跇屑~2013年布設(shè)的巖基標(biāo)點(diǎn)高程，自新沂河海口控制工程建設(shè)區(qū)域40 km外穩(wěn)定的國(guó)家一等水準(zhǔn)線(xiàn)進(jìn)行了二等水準(zhǔn)引測(cè)。

二等水準(zhǔn)測(cè)量包括對(duì)國(guó)家一等水準(zhǔn)線(xiàn)Ⅰ臨無(wú)線(xiàn)上水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)、自Ⅰ臨無(wú)線(xiàn)上水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)至新沂河?？诳刂茙r基標(biāo)點(diǎn)。本次對(duì)灌云線(xiàn)附近的Ⅰ臨無(wú)線(xiàn)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅰ臨無(wú)35基、Ⅰ臨無(wú)37、Ⅰ臨無(wú)44等點(diǎn)進(jìn)行了檢測(cè)。通過(guò)校測(cè)，Ⅰ臨無(wú)線(xiàn)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅰ臨無(wú)35基、Ⅰ臨無(wú)37、Ⅰ臨無(wú)44等點(diǎn)位穩(wěn)定，可作為引測(cè)點(diǎn)。最后新沂河?？诳刂乒こ處r基標(biāo)點(diǎn)高程計(jì)算以Ⅰ臨無(wú)44作為起算點(diǎn)，按二等水準(zhǔn)支線(xiàn)推算高程為5.507 m(1985國(guó)家高程基準(zhǔn))，與2017年管理單位施測(cè)的巖基標(biāo)點(diǎn)測(cè)量成果5.507 m一致，差值為0，說(shuō)明巖基標(biāo)點(diǎn)高程可靠，區(qū)域沉降對(duì)巖基標(biāo)點(diǎn)沒(méi)有影響。

6 結(jié) 語(yǔ)

目前，隨著沿海開(kāi)發(fā)的步伐加快，大量開(kāi)采深層地下水，導(dǎo)致區(qū)域地面整體沉降。如果不及時(shí)開(kāi)展沉降觀(guān)測(cè)，采取預(yù)防措施，對(duì)建筑物的穩(wěn)定以及防洪標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)一定的影響。新沂河?？诳刂乒こ處r基觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)是優(yōu)質(zhì)深層基巖水準(zhǔn)標(biāo)石，不僅取得了寶貴的地層資料，而且為今后新沂河?？诳刂乒こ探ㄖ锍两涤^(guān)測(cè)的綜合研究，新沂河大堤及其它方面的高程控制和測(cè)量提供了可靠的、準(zhǔn)確的依據(jù)，值得推廣使用。