新沂河海口控制工程垂直位移變化研究

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.江蘇省水利科學研究院， 江蘇 南京 210017)

水利工程觀測是掌握工程運行狀態的重要手段，通過長期積累的觀測數據，可以為工程的設計、管理、施工等方面提供重要的數據支撐。在水利工程垂直位移觀測方面，對沉降趨勢不能趨于穩定的沿海擋潮工程，主要采取在工程附近布置控制點的辦法，開展垂直位移觀測。陳阜超等[1]研究表明，巖基點隨地層的沉積會發生下沉現象。本文通過對新沂河海口控制工程垂直位移觀測數據進行系統梳理，結合工程附近的已知控制點，對新沂河海口控制工程的沉降現象進行了初步探討。

1 工程概況

1.1 工程情況

新沂河海口控制工程位于新沂河末端入海口處，地處連云港市灌云縣燕尾港鎮。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年擴建成中深泓閘，擴建后3座大(2)型水閘設計行洪流量7 800 m3/s，是沂沭泗流域洪水東調南下工程中的重要組成部分，擔負著新沂河流域的泄洪任務，兼有擋潮、排污以及分泄淮河洪水的功能[2]。

1.2 地質情況

3座深泓閘閘型均為開敞式實用堰型，基礎為沉井群，底板為2孔一聯。其中南、北深泓閘兩側各設立1個沉井式岸墻和6個空箱岸墻，中深泓閘兩側岸墻采用灌注樁基礎，上部為空箱式結構。工程地質為地面表層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擊淤泥質黏土，再往下是密實的粉細砂層N>30擊，沉井基礎持力層作用在該層[3]。

1.3 觀測設施

工程建成后，南深泓閘、中深泓閘、北深泓閘均按《江蘇省水閘、抽水站觀測工作細則》和《水利工程觀測規程》(DB32/T1713—2011)等相關要求[3-4]，布設了垂直位移觀測沉陷標點，因工程管理范圍內有2個已知控制點(簡稱“控制點A”和“控制點B”)且距離工程中心位置約1 km，故未在工程周圍布設工作基點，采取直接引測已知控制點的方式對工程的垂直位移標點進行觀測，采用水準儀每年汛前、汛后各進行1次垂直位移觀測[4]。

2 觀測結果與分析

2.1 初期數據

觀測單位于2006年對汛后觀測成果分析時，首次發現3座工程相對垂直位移值為正，至2010年汛前，累計位移量均值在280 mm左右(圖1)。結合工程運行情況及周邊地表變化，觀測單位初步推斷觀測控制點的基礎沉降導致工程垂直位移相對值為正。

圖1 北深泓閘底板測點垂直位移變化(1999-2010年)

為進一步驗證觀測控制點基礎沉降的可能性，2011年汛前，觀測單位擴大聯測高程控制點范圍，從距離工程中心位置約6.12 km的控制點C進行引測，工程垂直位移量由280 mm校核為-19 mm。聯測結果表明，控制點A和控制點B產生了沉降且沉降值大于工程觀測點，導致工程相對垂直位移值為正。該驗證結果與相關文獻(連云港南部沿海地區地面沉降驅動因素研究)成果相一致，新沂河及東部沿海燕尾港至堆溝港一帶累計地面沉降最大，形成了以該區域為中心的地面沉降漏斗[5]。

針對觀測控制點出現地面沉降的現象，并結合工程垂直位移觀測的需要，2012年觀測單位在工程區范圍內參照巖基點布置要求布設了觀測基點D，并修建了保護測井，同時定期與相距1.5 km的水準點E進行聯測，以觀測基點D的地面沉降變化。

2.2 觀測數值

2012—2017年觀測區段內，水閘底板測點垂直位移整體呈逐漸減小趨勢，并趨于穩定，觀測結果與水利工程沉降規律相一致。將觀測基點D與水準點E進行了聯測(2013—2015年)，其中2013—2014年期間，觀測基點D高程呈現小范圍波動現象(圖2)，而2015年3月觀測成果顯示，觀測基點D垂直位移出現了改變并表現為上浮現象，間隔位移值達到24.9 mm，累積位移為27.3 mm。初步判斷聯測的水準點E點也出現了相對沉降，聯測數據誤差較大，E點高程數據不再參與校核。

圖2 觀測基點D聯測垂直位移變化

2018年初，在例行巡檢過程中發現觀測基點D周圍地面出現了明顯下沉，觀測基點D頂點已超出測井頂部。由底板測點的高程觀測數據(圖3)可以看出，2018年上半年出現拐點，底板測點與觀測基點D的間隔垂直位移由負為正。2018年底，選取距離36.75 km的水準點F進行引測復核，同時與其他聯測結果進行了對比分析，進一步研究地表沉降對觀測基點D穩定性的影響，以提高閘室底板垂直位移測量精度。至2015年聯測控制點累積垂直位移值與閘室底板距離的關系曲線見圖4。

圖3 北深泓閘底板測點垂直位移變化(2012-2019年)

圖4 聯測控制點累積位移值與直線間距關系

由圖4可以看出，聯測控制點距離觀測基點D直線距離越遠，其穩定性越好，累積位移量越小，受地表沉降影響越小。因此水準點F可作為垂直位移參考基點進行聯測，聯測成果相對可靠和穩定，可信度高。

2.3 結論分析

2013年6月至2014年9月，觀測基點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律，可以判斷水準點E和F在此期間較為穩定，聯測數據可信。2018年發現觀測基點D復核高程小于理論值，說明觀測基點D不再穩定，結合附近地表沉降現象，說明隨著地面沉陷，觀測基點D也存在沉降。

3 結 語

垂直位移觀測是水利工程安全監測的基本項目，也是甄別水利工程異常狀態，發現水利工程險情的靶向因子。實施水利工程垂直位移監測，動態掌握其變化趨勢，有利于水利工程安全有效地運行。本文通過對新沂河海口控制工程垂直位移觀測數據進行分析，發現地表沉降會導致水準基點不穩定，水閘垂直位移觀測會出現失真現象，水閘上浮和下沉難以判斷，對水閘結構的后期運行維護產生誤導作用，影響水閘的安全運行，作為垂直位移觀測基準點，需定期進行聯測復核，以避免測點附近地表沉降所帶來的不利影響。