朱正華

摘要：近年來(lái)，地面沉降對(duì)城市帶來(lái)的影響越來(lái)越大，地面沉降監(jiān)測(cè)成為城市安全一項(xiàng)必不可少的工作。通過(guò)對(duì)蚌埠市固鎮(zhèn)縣域進(jìn)行地面沉降監(jiān)測(cè)，分析各區(qū)域沉降大小及沉降原因。由于監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)一等水準(zhǔn)點(diǎn)被破壞而無(wú)法利用，本次監(jiān)測(cè)選取三等水準(zhǔn)點(diǎn)并通過(guò)聯(lián)測(cè)的方式對(duì)沉降監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析。結(jié)果表明選取的所有水準(zhǔn)點(diǎn)地面穩(wěn)定性良好，縣域整體地面沉降變形較小。也說(shuō)明針對(duì)地面沉降問(wèn)題，該縣近年來(lái)采取的地下水采集控制等系列保護(hù)措施有效，可以防止地面沉降。

關(guān)鍵詞：城市安全；地面沉降；沉降監(jiān)測(cè)；聯(lián)測(cè)；沉降分析

地面沉降已成為世界各大城市面臨的主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一[1]。目前全球陸續(xù)出現(xiàn)大型地面沉降的主要城市已有150多個(gè)，如美國(guó)休斯敦、日本東京、泰國(guó)曼谷等城市以及我國(guó)的上海市、滄州市等均已陸續(xù)出現(xiàn)不同程度的地面沉降[2]。安徽省皖北片區(qū)的地面沉降一直以來(lái)比較嚴(yán)重[3、4]，其中就包括蚌埠市固鎮(zhèn)縣區(qū)域，上級(jí)人民政府及當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)工業(yè)管理部門(mén)一直十分重視，究其原因是多方面的，其中地下水過(guò)度開(kāi)采是產(chǎn)生地面沉降的主要原因之一，因此安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站對(duì)該區(qū)域的地下水質(zhì)量監(jiān)測(cè)從未有過(guò)間斷。但由于整體沉降地區(qū)監(jiān)測(cè)范圍較大，情況復(fù)雜，具體監(jiān)測(cè)范圍區(qū)域劃分不清晰，長(zhǎng)期以來(lái)一直未能形成統(tǒng)一的地面沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)以上各種原因，本次監(jiān)測(cè)項(xiàng)目依據(jù)實(shí)際工作情況，對(duì)蚌埠市固鎮(zhèn)縣地面沉降進(jìn)行了新一輪的沉降監(jiān)測(cè)與分析，為政府決策提供依據(jù)。

1.監(jiān)測(cè)區(qū)概況及監(jiān)測(cè)內(nèi)容

1.1測(cè)區(qū)地理概況

蚌埠市（含轄縣）位于安徽省北部，地處我國(guó)南北地理分界線秦嶺—淮河一線，淮河中游，是京滬鐵路和淮南鐵路交會(huì)點(diǎn)，同時(shí)也是京滬高鐵和京福高鐵的交匯點(diǎn)[5]。本次監(jiān)測(cè)區(qū)域是蚌埠市下轄縣固鎮(zhèn)，地處北緯33°10′～33°30′和東經(jīng)117°02′～117°36′之間。

1.2技術(shù)方案

根據(jù)之前沉降觀測(cè)資料，收集的兩個(gè)一等水準(zhǔn)起算點(diǎn)，但均被破壞。結(jié)合實(shí)際情況，采用沉降區(qū)邊緣且保存完好的三等水準(zhǔn)點(diǎn)Ⅲ2803高程作為起算，聯(lián)測(cè)其他各監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程，再與已有的國(guó)家三等水準(zhǔn)點(diǎn)高程作比較。

2.沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)路線

2.1選取水準(zhǔn)路線及觀測(cè)儀器

此次沉降監(jiān)測(cè)由7個(gè)國(guó)家三等水準(zhǔn)點(diǎn)和9個(gè)沉降點(diǎn)共16個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)二等水準(zhǔn)閉合環(huán)的水準(zhǔn)路線，總長(zhǎng)約80km，地面沉降控制區(qū)劃分及水準(zhǔn)路線如圖1所示。

測(cè)區(qū)使用Trimble DINI03電子自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，安平精度±0.2″，高程測(cè)量電子讀數(shù)：0.3㎜，并經(jīng)鑒定合格。水準(zhǔn)標(biāo)尺為T(mén)rimble廠生產(chǎn)的銦瓦合金鋼帶水準(zhǔn)尺，經(jīng)檢定合格。二等水準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示[6]：

水準(zhǔn)儀的i角大小很大程度上影響到水準(zhǔn)儀觀測(cè)值的精度[7]，本次監(jiān)測(cè)結(jié)合測(cè)區(qū)實(shí)際情況，在作業(yè)前、中、后分別進(jìn)行檢查，其值均小于15″，并記在電子水準(zhǔn)手簿上備查區(qū)。

2.2基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

基準(zhǔn)控制點(diǎn)的選取原則[8]包括：①基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇要遠(yuǎn)離施工區(qū)域以及周?chē)泤^(qū)域；②布設(shè)在緊密且不易沉降的地面；③分布應(yīng)該合理，均勻分布于所測(cè)區(qū)域，且互相校驗(yàn)不應(yīng)少于3個(gè)點(diǎn)組成的三角形。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)原則[9]包括：①布設(shè)區(qū)域若有建筑物，則距離建筑物墻體10m～20m布設(shè)測(cè)點(diǎn)；②布設(shè)于地面堅(jiān)實(shí)處且能反映監(jiān)測(cè)區(qū)域總體沉降趨勢(shì)；③與基準(zhǔn)點(diǎn)之間通視良好、距離適中。

2.3水準(zhǔn)測(cè)量方案

觀測(cè)前，讓水準(zhǔn)儀與空氣溫度趨于一致；路線設(shè)計(jì)時(shí)選好立尺點(diǎn)并踩實(shí)尺墊，水準(zhǔn)尺用尺撐支撐穩(wěn)定并使水準(zhǔn)氣泡居中；在市區(qū)進(jìn)行一、二等水準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)，觀察地面是否穩(wěn)固，是否容易受行人和車(chē)輛干擾；作業(yè)中嚴(yán)格按照水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范的觀測(cè)順序進(jìn)行觀測(cè)，并復(fù)核觀測(cè)記錄；水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)視線長(zhǎng)度、視距差、視線高度均符合規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求。

本次觀測(cè)全線往返實(shí)測(cè)為125.2km，首次觀測(cè)時(shí)取三次數(shù)據(jù)的平均值作為初值，適當(dāng)增加測(cè)量次數(shù)；定期校準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn)和儀器，保證測(cè)量的結(jié)果是連續(xù)且穩(wěn)定的數(shù)值。本次觀測(cè)使用Trimble DINI03電子自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，自動(dòng)記錄各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，各項(xiàng)改正自動(dòng)計(jì)算完成，各項(xiàng)改正后的觀測(cè)數(shù)據(jù)精度符合規(guī)范和技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的要求。

2.4平差計(jì)算

平差計(jì)算采用清華山維軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。環(huán)線最長(zhǎng)28.21km，觀測(cè)測(cè)段數(shù)11個(gè)。

2.4.1平差精度

由于該測(cè)區(qū)為二等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)任務(wù)，結(jié)合實(shí)際每千米高差中數(shù)偶然中誤差為：±0.802mm，限差1mm。最大閉合差1.09mm，限差±21.24mm。測(cè)段往返較差最大是10.31mm，限差±13.71mm。

2.4.2二等水準(zhǔn)的精度統(tǒng)計(jì)

二等水準(zhǔn)的精度統(tǒng)計(jì)如表2和表3所列：

3.成果分析

由于無(wú)相應(yīng)等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)起算，根據(jù)實(shí)地情況，選定離城區(qū)較遠(yuǎn)且點(diǎn)位可靠的Ⅲ02803作為起算點(diǎn)，推算其他聯(lián)測(cè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)高程，以?xún)善谒疁?zhǔn)高程差值來(lái)分析蚌埠市固鎮(zhèn)縣地面沉降情況。本次收集的三等水準(zhǔn)點(diǎn)為安徽省第三測(cè)繪院于2005年施測(cè)的，經(jīng)過(guò)單點(diǎn)起算并比較了聯(lián)測(cè)的已知三等水準(zhǔn)點(diǎn)后，得到本地區(qū)的明顯沉降量。利用三等水準(zhǔn)點(diǎn)與本次聯(lián)測(cè)成果對(duì)比如下：

由表4可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大沉降為3.7mm，最小沉降為0.3mm，蚌埠市固鎮(zhèn)縣地面整體沉降較小，說(shuō)明固鎮(zhèn)縣近年來(lái)地面沉降保護(hù)工作措施做得較好。測(cè)繪成果所有內(nèi)容，符合《測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定》要求，產(chǎn)品質(zhì)量也滿足《測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》。

4.總結(jié)

本文基于精密水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)對(duì)蚌埠十幾年來(lái)的地面沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。在缺乏一等水準(zhǔn)控制點(diǎn)的情況下，采取以一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的控制點(diǎn)為基準(zhǔn)以聯(lián)測(cè)的方式進(jìn)行地面沉降監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析所知該地區(qū)整體地面沉降變形較小，這說(shuō)明針對(duì)地面沉降進(jìn)行合理的地下水采集控制措施等可以有效地防止地面沉降。同時(shí)，通過(guò)本次監(jiān)測(cè)需要注意到，沉降監(jiān)測(cè)依賴(lài)于已知水準(zhǔn)點(diǎn)，需要定期檢查已知水準(zhǔn)點(diǎn)是否穩(wěn)定可靠，以便為沉降監(jiān)測(cè)提供監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)。本次沉降監(jiān)測(cè)為蚌埠市固鎮(zhèn)縣區(qū)域基礎(chǔ)建設(shè)和城市規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

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