利用“零高差法”進行跨斷層地震監測點的遷移保護

摘 要：為監測蘇南茅山地震斷裂帶的活動，江蘇省地震局地震測量隊于1976年在溧陽市布設了曹山跨斷層地震觀測場地。由于溧陽市當地政府的重點工程的施工會對該場地1號點和2號點造成不可避免的影響，必須對監測點進行遷移保護。本次遷建工程江蘇省地震局的技術人員合理應用“零高差法”對點位進行遷移。通過對比觀測，新老測點與有關測點的形變曲線變化具有一致性，且新老測點的變化值僅為0.1 mm，完全符合規范要求。

關鍵詞：跨斷層水準測量 點位遷移 零高差 地震監測

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0075-02

跨斷層水準測量是指定期重復測定地震監測場地布設的測線端點跨越斷層主斷面的短水準，目的是結合其他測量資料為中短期地震預報提供精度可靠的觀測數據，為地殼運動提供精確資料。江蘇省地震局為監測蘇南茅山地震斷裂帶的活動，特別是在20世紀70年代溧陽市上沛分別發生M5.5和M6.0級兩次中強破壞性地震后，根據中國地震局要求，于1976年在溧陽市布設了4個跨斷層地震測量場地，曹山場地是其中之一，地震觀測場地和水準點均建有明顯保護性標志。由于江蘇地區的經濟發展較快，道路、廠礦及其他經濟建設遍地開花，測量標志很容易遭受破壞，曹山場地作為跨越蘇南地區茅山大斷裂的主要觀測場地，該場地的CS1和CS2由于地方政府的重點工程建設施工不可避免的要受到影響，江蘇省地震局的測量人員利用“零高差法”成功對兩個監測點進行遷移，新老測點經過對比觀測及與其他相關測點繪制的形變曲線變化具有一致性，可以利用積累的30多年的觀測資料繼續對茅山東側大斷裂進行監測。

1 項目概況

曹山場地位于江蘇省溧陽市上興鎮司吾山林場，該場地測線跨茅山東側大斷裂，觀測周期為每年觀測六期，該場地多年來觀測精度較高，資料連續性非常好。2011年3月下旬，江蘇省地震局接到溧陽市地震局關于溧陽市人民政府將在曹山地震測量場地附近建設“垃圾示范線項目”、曹山地震測量場地觀測點在其規劃范圍內的報告。由于該場一旦被破壞，積累近40年的資料就要被作廢，將直接影響我局監測預報部門對整個蘇南地區乃至全省地震趨勢的判斷，損失將無法估量。

溧陽市政府于2011年4月以溧政函[2011]3號文專門致函我局商請支持垃圾示范線項目的建設。鑒于中材國際環境工程（北京）有限公司與溧陽市人民政府合作建設“溧陽市利用水泥窯無害化協同處置450 t/d生活垃圾示范線項目”，根據溧陽城市規劃，該項目選址在溧陽市上興鎮垃圾填埋場，涉及江蘇省地震局所屬曹山地震測量場地2個基本測量點（國家地震局水準點標志），該項目屬國家工信部重點項目，即將開工建設，不可避免地將要影響到正常的地震監測工作。

為保護地震觀測環境，2011年4月，局監測預報處會同省地震監測中心、省地震工程研究院有關領導和地質專家深入溧陽曹山現場，實地對保護場地進行地質勘察和論證，并提交了茅山跨斷層短水準曹山場地CS1、CS2基本點的保護方案草案，交中材國際協商。在溧陽市政府的協調下，江蘇省地震局與中材國際經多次協商最終就曹山地震測量場地保護問題達成共識，并于5月12日正式簽署保護協議。

在局領導和各有關部門領導大力關心和指導下，江蘇省地震監測中心全力配合保護協議的執行，負責制訂了“江蘇省溧陽市曹山地震測量場地保護方案”，并且負責全程指導、監督點位遷移工程的具體實施。

2 “零高差法”方案制定與實施

為確保現場工程隊能夠嚴格按照保護實施方案施工，測量隊繪制了詳細的施工示意圖，同時，多次虛心請教老測量專家有關調節“零高差法”規范和實施等細節要求，以保證工程質量，制定了具體操作方法和步驟，并一直與施工負責人保持溝通，隨時了解和解決施工過程存在的問題。測量隊于2011年6月1日起，正式進入現場，開展相關點位遷移設計的準備工作。首先根椐中材國際征地建廠的區域和對地震觀測影響的范圍、大小，進行選定新基點的合理位置，確認將新CS1由老點CS1向WS方向遷移21.78m，新CS2由老點CS2向ES方向遷移11.21m處，繪制和提出了開挖新基坑的各項基本指標和要求，并現場提供挖坑的零高差參考高度，新老點位遷移示意圖見圖1，具體實施方案見圖2。

首先定制了所需基點的618號不銹鋼測樁標志4根，過渡點618號不銹鋼測樁40根，高精度微調基座2個及標志禁示牌20個。測樁標志牌10個。6月11號開始動工。根據要求每個基坑不小12 m，新建的CS1，CS2號點，挖掘方式均由人工使用小電錘進行挖掘，再用布袋吊出坑外，兩個作業組歷時5天完成。新CS1開挖為12 m，新CS2開挖為13 m，直徑均為1 m。表面土層1 m以下至3m為高分化紅砂巖和白粘泥混合，3 m以下均為紅砂微分化巖層。鋼筯籠的制作是由8 mm鋼筯梱扎8根20 mm鏍紋鋼焊成，鋼筯籠直徑為0.6 m，長6 m。下坑時由2個鋼筯籠焊接而成落井，然后開始澆灌樁體。按設計要求首先清除洞底雜石和積水，使用挖掘機吊起鋼籠居中落入洞里，灌入混凝土，在灌入過程中，始終用震動棒攪拌均勻嚴實。待混凝土凝固半個月后，開始清理新點周圍土層，將高于距點位周圍1.5 m的土運走。7月12日按設計要求再次提供兩個測點零差高度，并制做上、下標志、測樁頂部的臺階及磚框。7月22日開始進行零高差遷移調節，經來回反復測量調整，新CS1，新CS2號兩個新點均小于0.5 mm限差，測樁和微調器基座隨即埋入混凝土中，1 h后，再次對新、老點高差對比均達到0.1 mm精度，符合規范要求。

3 結語

新、老點對比高差調節使用的儀器為高精度德國產蔡司DIN i 12一等電子水準儀，標尺為德國產蔡司因瓦條型碼標尺。江蘇省地震局測量隊于2011年7月22日經來回反復測量調整，新CS1，新CS2號兩個新點均小于0.5 mm限差，測樁和微調器基座埋入混凝土中澆筑完成后，經再次對新、老點高差對比均達到0.1 mm精度，符合中國地震局《跨斷層測量規范》《地殼形變觀測》等技術規范要求。從近年來的高差變化圖可以看出，2012年至今1號點與2號點間變化相對非常穩定，該方法值得推廣。

參考文獻

[1] 國家地震局.跨斷層測量規范[M].北京：地震出版社，1991.

[2] GB/T12897-2006.國家一、二等水準測量規范[S].

[3] 游麗蘭.跨斷層測量基礎理論及標準化研究[M].北京：地震出版社，1995.

[4] 吳曉峰，宋浩.DiNi12數字化水準儀在跨斷層測量中的應用[J].科技創新導報，2014（11）：45-47.