新沂河?？诳刂乒こ檀怪蔽灰谱兓芯?/h1>
2021-11-03 07:23:52繆融融翁松干
江蘇水利 2021年10期
王 俊， 繆融融， 翁松干
(1.江蘇省通榆河薔薇河送清水工程管理處， 江蘇 淮安 223000；2.江蘇省淮沭新河管理處， 江蘇 淮安 223000； 3.江蘇省水利科學(xué)研究院， 江蘇 南京 210017)
水利工程觀測是掌握工程運(yùn)行狀態(tài)的重要手段，通過長期積累的觀測數(shù)據(jù)，可以為工程的設(shè)計(jì)、管理、施工等方面提供重要的數(shù)據(jù)支撐。在水利工程垂直位移觀測方面，對(duì)沉降趨勢不能趨于穩(wěn)定的沿海擋潮工程，主要采取在工程附近布置控制點(diǎn)的辦法，開展垂直位移觀測。陳阜超等[1]研究表明，巖基點(diǎn)隨地層的沉積會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象。本文通過對(duì)新沂河?？诳刂乒こ檀怪蔽灰朴^測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，結(jié)合工程附近的已知控制點(diǎn)，對(duì)新沂河海口控制工程的沉降現(xiàn)象進(jìn)行了初步探討。
1 工程概況
1.1 工程情況
新沂河?？诳刂乒こ涛挥谛乱屎幽┒巳牒？谔?，地處連云港市灌云縣燕尾港鎮(zhèn)。工程由3座深泓閘(南深泓閘、中深泓閘、北深泓閘)和4條隔水堤等組成。1999年建成南深泓閘、北深泓閘；2005年擴(kuò)建成中深泓閘，擴(kuò)建后3座大(2)型水閘設(shè)計(jì)行洪流量7 800 m3/s，是沂沭泗流域洪水東調(diào)南下工程中的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著新沂河流域的泄洪任務(wù)，兼有擋潮、排污以及分泄淮河洪水的功能[2]。
1.2 地質(zhì)情況
3座深泓閘閘型均為開敞式實(shí)用堰型，基礎(chǔ)為沉井群，底板為2孔一聯(lián)。其中南、北深泓閘兩側(cè)各設(shè)立1個(gè)沉井式岸墻和6個(gè)空箱岸墻，中深泓閘兩側(cè)岸墻采用灌注樁基礎(chǔ)，上部為空箱式結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)為地面表層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(zhì)黏土，再往下是密實(shí)的粉細(xì)砂層N>30擊，沉井基礎(chǔ)持力層作用在該層[3]。
1.3 觀測設(shè)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(xì)則》和《水利工程觀測規(guī)程》(DB32/T1713—2011)等相關(guān)要求[3-4]，布設(shè)了垂直位移觀測沉陷標(biāo)點(diǎn)，因工程管理范圍內(nèi)有2個(gè)已知控制點(diǎn)(簡稱“控制點(diǎn)A”和“控制點(diǎn)B”)且距離工程中心位置約1 km，故未在工程周圍布設(shè)工作基點(diǎn)，采取直接引測已知控制點(diǎn)的方式對(duì)工程的垂直位移標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行觀測，采用水準(zhǔn)儀每年汛前、汛后各進(jìn)行1次垂直位移觀測[4]。
2 觀測結(jié)果與分析
2.1 初期數(shù)據(jù)
觀測單位于2006年對(duì)汛后觀測成果分析時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)3座工程相對(duì)垂直位移值為正，至2010年汛前，累計(jì)位移量均值在280 mm左右(圖1)。結(jié)合工程運(yùn)行情況及周邊地表變化，觀測單位初步推斷觀測控制點(diǎn)的基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致工程垂直位移相對(duì)值為正。
圖1 北深泓閘底板測點(diǎn)垂直位移變化(1999-2010年)
為進(jìn)一步驗(yàn)證觀測控制點(diǎn)基礎(chǔ)沉降的可能性，2011年汛前，觀測單位擴(kuò)大聯(lián)測高程控制點(diǎn)范圍，從距離工程中心位置約6.12 km的控制點(diǎn)C進(jìn)行引測，工程垂直位移量由280 mm校核為-19 mm。聯(lián)測結(jié)果表明，控制點(diǎn)A和控制點(diǎn)B產(chǎn)生了沉降且沉降值大于工程觀測點(diǎn)，導(dǎo)致工程相對(duì)垂直位移值為正。該驗(yàn)證結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)(連云港南部沿海地區(qū)地面沉降驅(qū)動(dòng)因素研究)成果相一致，新沂河及東部沿海燕尾港至堆溝港一帶累計(jì)地面沉降最大，形成了以該區(qū)域?yàn)橹行牡牡孛娉两德┒穂5]。
針對(duì)觀測控制點(diǎn)出現(xiàn)地面沉降的現(xiàn)象，并結(jié)合工程垂直位移觀測的需要，2012年觀測單位在工程區(qū)范圍內(nèi)參照巖基點(diǎn)布置要求布設(shè)了觀測基點(diǎn)D，并修建了保護(hù)測井，同時(shí)定期與相距1.5 km的水準(zhǔn)點(diǎn)E進(jìn)行聯(lián)測，以觀測基點(diǎn)D的地面沉降變化。
2.2 觀測數(shù)值
2012—2017年觀測區(qū)段內(nèi)，水閘底板測點(diǎn)垂直位移整體呈逐漸減小趨勢，并趨于穩(wěn)定，觀測結(jié)果與水利工程沉降規(guī)律相一致。將觀測基點(diǎn)D與水準(zhǔn)點(diǎn)E進(jìn)行了聯(lián)測(2013—2015年)，其中2013—2014年期間，觀測基點(diǎn)D高程呈現(xiàn)小范圍波動(dòng)現(xiàn)象(圖2)，而2015年3月觀測成果顯示，觀測基點(diǎn)D垂直位移出現(xiàn)了改變并表現(xiàn)為上浮現(xiàn)象，間隔位移值達(dá)到24.9 mm，累積位移為27.3 mm。初步判斷聯(lián)測的水準(zhǔn)點(diǎn)E點(diǎn)也出現(xiàn)了相對(duì)沉降，聯(lián)測數(shù)據(jù)誤差較大，E點(diǎn)高程數(shù)據(jù)不再參與校核。
圖2 觀測基點(diǎn)D聯(lián)測垂直位移變化
2018年初，在例行巡檢過程中發(fā)現(xiàn)觀測基點(diǎn)D周圍地面出現(xiàn)了明顯下沉，觀測基點(diǎn)D頂點(diǎn)已超出測井頂部。由底板測點(diǎn)的高程觀測數(shù)據(jù)(圖3)可以看出，2018年上半年出現(xiàn)拐點(diǎn)，底板測點(diǎn)與觀測基點(diǎn)D的間隔垂直位移由負(fù)為正。2018年底，選取距離36.75 km的水準(zhǔn)點(diǎn)F進(jìn)行引測復(fù)核，同時(shí)與其他聯(lián)測結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，進(jìn)一步研究地表沉降對(duì)觀測基點(diǎn)D穩(wěn)定性的影響，以提高閘室底板垂直位移測量精度。至2015年聯(lián)測控制點(diǎn)累積垂直位移值與閘室底板距離的關(guān)系曲線見圖4。
圖3 北深泓閘底板測點(diǎn)垂直位移變化(2012-2019年)
圖4 聯(lián)測控制點(diǎn)累積位移值與直線間距關(guān)系
由圖4可以看出，聯(lián)測控制點(diǎn)距離觀測基點(diǎn)D直線距離越遠(yuǎn)，其穩(wěn)定性越好，累積位移量越小，受地表沉降影響越小。因此水準(zhǔn)點(diǎn)F可作為垂直位移參考基點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測成果相對(duì)可靠和穩(wěn)定，可信度高。
2.3 結(jié)論分析
2013年6月至2014年9月，觀測基點(diǎn)D的年間隔位移量為-2～1 mm之間，屬于正常沉降，符合水工建筑物沉降規(guī)律，可以判斷水準(zhǔn)點(diǎn)E和F在此期間較為穩(wěn)定，聯(lián)測數(shù)據(jù)可信。2018年發(fā)現(xiàn)觀測基點(diǎn)D復(fù)核高程小于理論值，說明觀測基點(diǎn)D不再穩(wěn)定，結(jié)合附近地表沉降現(xiàn)象，說明隨著地面沉陷，觀測基點(diǎn)D也存在沉降。
3 結(jié) 語
垂直位移觀測是水利工程安全監(jiān)測的基本項(xiàng)目，也是甄別水利工程異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)水利工程險(xiǎn)情的靶向因子。實(shí)施水利工程垂直位移監(jiān)測，動(dòng)態(tài)掌握其變化趨勢，有利于水利工程安全有效地運(yùn)行。本文通過對(duì)新沂河?？诳刂乒こ檀怪蔽灰朴^測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地表沉降會(huì)導(dǎo)致水準(zhǔn)基點(diǎn)不穩(wěn)定，水閘垂直位移觀測會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，水閘上浮和下沉難以判斷，對(duì)水閘結(jié)構(gòu)的后期運(yùn)行維護(hù)產(chǎn)生誤導(dǎo)作用，影響水閘的安全運(yùn)行，作為垂直位移觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，需定期進(jìn)行聯(lián)測復(fù)核，以避免測點(diǎn)附近地表沉降所帶來的不利影響。
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1.1 工程情況
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1.2 地質(zhì)情況
3座深泓閘閘型均為開敞式實(shí)用堰型，基礎(chǔ)為沉井群，底板為2孔一聯(lián)。其中南、北深泓閘兩側(cè)各設(shè)立1個(gè)沉井式岸墻和6個(gè)空箱岸墻，中深泓閘兩側(cè)岸墻采用灌注樁基礎(chǔ)，上部為空箱式結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)為地面表層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(zhì)黏土，再往下是密實(shí)的粉細(xì)砂層N>30擊，沉井基礎(chǔ)持力層作用在該層[3]。
1.3 觀測設(shè)施
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2 觀測結(jié)果與分析
2.1 初期數(shù)據(jù)
觀測單位于2006年對(duì)汛后觀測成果分析時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)3座工程相對(duì)垂直位移值為正，至2010年汛前，累計(jì)位移量均值在280 mm左右(圖1)。結(jié)合工程運(yùn)行情況及周邊地表變化，觀測單位初步推斷觀測控制點(diǎn)的基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致工程垂直位移相對(duì)值為正。
圖1 北深泓閘底板測點(diǎn)垂直位移變化(1999-2010年)
為進(jìn)一步驗(yàn)證觀測控制點(diǎn)基礎(chǔ)沉降的可能性，2011年汛前，觀測單位擴(kuò)大聯(lián)測高程控制點(diǎn)范圍，從距離工程中心位置約6.12 km的控制點(diǎn)C進(jìn)行引測，工程垂直位移量由280 mm校核為-19 mm。聯(lián)測結(jié)果表明，控制點(diǎn)A和控制點(diǎn)B產(chǎn)生了沉降且沉降值大于工程觀測點(diǎn)，導(dǎo)致工程相對(duì)垂直位移值為正。該驗(yàn)證結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)(連云港南部沿海地區(qū)地面沉降驅(qū)動(dòng)因素研究)成果相一致，新沂河及東部沿海燕尾港至堆溝港一帶累計(jì)地面沉降最大，形成了以該區(qū)域?yàn)橹行牡牡孛娉两德┒穂5]。
針對(duì)觀測控制點(diǎn)出現(xiàn)地面沉降的現(xiàn)象，并結(jié)合工程垂直位移觀測的需要，2012年觀測單位在工程區(qū)范圍內(nèi)參照巖基點(diǎn)布置要求布設(shè)了觀測基點(diǎn)D，并修建了保護(hù)測井，同時(shí)定期與相距1.5 km的水準(zhǔn)點(diǎn)E進(jìn)行聯(lián)測，以觀測基點(diǎn)D的地面沉降變化。
2.2 觀測數(shù)值
2012—2017年觀測區(qū)段內(nèi)，水閘底板測點(diǎn)垂直位移整體呈逐漸減小趨勢，并趨于穩(wěn)定，觀測結(jié)果與水利工程沉降規(guī)律相一致。將觀測基點(diǎn)D與水準(zhǔn)點(diǎn)E進(jìn)行了聯(lián)測(2013—2015年)，其中2013—2014年期間，觀測基點(diǎn)D高程呈現(xiàn)小范圍波動(dòng)現(xiàn)象(圖2)，而2015年3月觀測成果顯示，觀測基點(diǎn)D垂直位移出現(xiàn)了改變并表現(xiàn)為上浮現(xiàn)象，間隔位移值達(dá)到24.9 mm，累積位移為27.3 mm。初步判斷聯(lián)測的水準(zhǔn)點(diǎn)E點(diǎn)也出現(xiàn)了相對(duì)沉降，聯(lián)測數(shù)據(jù)誤差較大，E點(diǎn)高程數(shù)據(jù)不再參與校核。
圖2 觀測基點(diǎn)D聯(lián)測垂直位移變化
2018年初，在例行巡檢過程中發(fā)現(xiàn)觀測基點(diǎn)D周圍地面出現(xiàn)了明顯下沉，觀測基點(diǎn)D頂點(diǎn)已超出測井頂部。由底板測點(diǎn)的高程觀測數(shù)據(jù)(圖3)可以看出，2018年上半年出現(xiàn)拐點(diǎn)，底板測點(diǎn)與觀測基點(diǎn)D的間隔垂直位移由負(fù)為正。2018年底，選取距離36.75 km的水準(zhǔn)點(diǎn)F進(jìn)行引測復(fù)核，同時(shí)與其他聯(lián)測結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，進(jìn)一步研究地表沉降對(duì)觀測基點(diǎn)D穩(wěn)定性的影響，以提高閘室底板垂直位移測量精度。至2015年聯(lián)測控制點(diǎn)累積垂直位移值與閘室底板距離的關(guān)系曲線見圖4。
圖3 北深泓閘底板測點(diǎn)垂直位移變化(2012-2019年)
圖4 聯(lián)測控制點(diǎn)累積位移值與直線間距關(guān)系
由圖4可以看出，聯(lián)測控制點(diǎn)距離觀測基點(diǎn)D直線距離越遠(yuǎn)，其穩(wěn)定性越好，累積位移量越小，受地表沉降影響越小。因此水準(zhǔn)點(diǎn)F可作為垂直位移參考基點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測成果相對(duì)可靠和穩(wěn)定，可信度高。
2.3 結(jié)論分析
2013年6月至2014年9月，觀測基點(diǎn)D的年間隔位移量為-2～1 mm之間，屬于正常沉降，符合水工建筑物沉降規(guī)律，可以判斷水準(zhǔn)點(diǎn)E和F在此期間較為穩(wěn)定，聯(lián)測數(shù)據(jù)可信。2018年發(fā)現(xiàn)觀測基點(diǎn)D復(fù)核高程小于理論值，說明觀測基點(diǎn)D不再穩(wěn)定，結(jié)合附近地表沉降現(xiàn)象，說明隨著地面沉陷，觀測基點(diǎn)D也存在沉降。
3 結(jié) 語
垂直位移觀測是水利工程安全監(jiān)測的基本項(xiàng)目，也是甄別水利工程異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)水利工程險(xiǎn)情的靶向因子。實(shí)施水利工程垂直位移監(jiān)測，動(dòng)態(tài)掌握其變化趨勢，有利于水利工程安全有效地運(yùn)行。本文通過對(duì)新沂河?？诳刂乒こ檀怪蔽灰朴^測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地表沉降會(huì)導(dǎo)致水準(zhǔn)基點(diǎn)不穩(wěn)定，水閘垂直位移觀測會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，水閘上浮和下沉難以判斷，對(duì)水閘結(jié)構(gòu)的后期運(yùn)行維護(hù)產(chǎn)生誤導(dǎo)作用，影響水閘的安全運(yùn)行，作為垂直位移觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，需定期進(jìn)行聯(lián)測復(fù)核，以避免測點(diǎn)附近地表沉降所帶來的不利影響。
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