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区域沉降对新沂河海口枢纽工程防洪影响分析

2020-01-20

治淮 2020年8期
关键词:水准闸门基点

一、工程概况

新沂河海口枢纽工程是新沂河洪水入海口门段的控制建筑物,1997年开始一期工程建设,枢纽设计行洪标准为20年一遇,设计流量7000m3/s,挡潮设计标准为10年一遇。枢纽工程建成于1999年,主要建筑物包括:开挖南、北深泓并分别建控制闸,在南、中、北3个浅滩上建橡胶坝,形成3滩2泓联合行洪的总体布局。2005年实施新沂河海口枢纽二期扩建工程,设计行洪标准提高为50年一遇,设计行洪流量增加至7800m3/s。2007年完成扩建工程,主要建设内容包括:将中浅滩橡胶坝改建为中泓控制闸,封堵南北浅滩橡胶坝,海口段行洪布局由泓滩联合泄洪调整为归南、中、北3个深泓下泄入海。

现状新沂河海口枢纽工程主要建筑物包括北深泓控制闸、中深泓控制闸、南深泓控制闸。北深泓闸设计流量2027m3/s,共10孔,每孔宽10.0m;南深泓闸设计流量2425m3/s,共12孔,每孔宽10.0m;中深泓闸设计流量3348m3/s,共18孔,每孔宽10.0m;三闸闸底板均为2 孔一联,闸型均为开敞式实用堰,基础均为沉井群,闸门均为钢质平面直升钢闸门,配2×160kN 绳鼓式卷扬启闭机启闭。

二、沉降观测情况

工程建成以来,管理单位按照《水闸技术管理规程》等有关规定开展了工程沉降观测。通过观测,发现南、北深泓闸沉降变化规律相同,中深泓闸2007年建成以后的观测结果与南、北深泓闸沉降变化规律也基本相同。本文以北深泓闸为例,介绍工程沉降变化情况。

北深泓闸闸型为开敞式实用堰型,基础为沉井群,两侧各设立1个沉井式岸墙和6个空箱岸墙。工程底板结构设计为左岸墙底板7块,闸身底板5块,右岸墙底板7块,从左到右依次编号;并从上游至下游,从左到右顺时针方向对每块底板布设观测标点,共计布设76个,见图1。观测工作开始于1999年8月,高程引自管理所院内国家水准点Ⅱ连六15-1;在建成后到2006年之间沉降较小,且基本趋于稳定,但在2006 到2010年之间呈现逐年上浮的趋势。初步分析是自2006年燕尾港化工园区企业增多,大量开采地下水导致引测管理所院内国家水准点Ⅱ连六15-1下沉,且引测的国家水准点高程值未及时修正所致。2010年10月,采用距离工程10km的国家水准点Ⅱ连六14 对原工作基点Ⅱ连六15-1 进行引测,发现Ⅱ连六15-1 高程值比原高程降低了0.16m,初步分析就是因为工作基点下沉造成工程上浮的原因。随即对工作基点Ⅱ连六15-1 高程进行了修正。采用修正后的高程对建筑物进行沉降观测,工程各测点出现较大的沉降,各点高程呈现较大幅度回归。

2012年在新沂河中深泓闸的北岸、交通道路的西侧通过钻探成井,安装了岩基观测标点,2013年至2015年每年对岩基点高程考证2次,均引自Ⅱ连六14。2015年至今,高程均由岩基点引测。

由图2可看出,北深泓闸垂直位移量较大,但每块底板沉降量差较小,相邻底板沉降量差也较小。从沉降量变化过程可知,闸室的沉降在2012年前后开始有突变,分析主要是由于化工园区大量开采地下水累积到一定程度后区域整体沉降的集中体现。

三、区域沉降对建筑物防洪的影响分析

1.区域沉降分析

为了准确统计自1999年至今新沂河海口区域地表沉降,对比分析了1998年11月、2002年、2005年、2017年、2019年施测的新沂河海口段1∶10000 地形图。通过分析,1998年11月至2002年,新沂河海口区域地表沉降0.07m;2002年至2005年,新沂河海口区域地表沉降0.06m;2005年至2017年新沂河海口区域地表沉降0.51m;2017年至2019年新沂河海口区域地表沉降0.07m,新沂河海口区域地表自1999年至2019年累计下沉0.62m。

通过统计分析可知,该区域的沉降主要是2006年后由于周边化工园区的上马,大量开采深层地下水,导致区域整体沉降。

2.工作基点高程考证

由于国家水准点Ⅱ连六14 离工程仅10 公里,那么区域沉降是否也影响到该点的稳定,岩基点的高程是否可靠?为了进一步验证新沂河海口枢纽2013年布设的岩基点高程,自新沂河海口控制工程建设区域40 公里外稳定的国家一等水准线进行了二等水准引测。

二等水准测量包括对国家一等水准线Ⅰ临无线上水准点稳定性进行检测、自Ⅰ临无线上水准点引测至新沂河海口控制岩基点。本次对灌云线附近的Ⅰ临无线国家水准点Ⅰ临无35 基、Ⅰ临无37、Ⅰ临无44 等点进行了检测。通过校测,Ⅰ临无线国家水准点Ⅰ临无35 基、Ⅰ临无37、Ⅰ临无44 等点点位稳定,可作为引测点。最后新沂河海口控制工程岩基点高程计算以Ⅰ临无44作为起算点,按二等水准支线推算高程为5.507m(1985 国家高程基准),与2017年管理单位施测的岩基点测量成果(5.507m)一致,差值为0,说明岩基点高程可靠。

测量时同步对Ⅱ连六14、Ⅱ连六15-1 进行校核,发现2009年至2019年期间位于水准点Ⅱ连六14 基上处下沉0.167m,三个深泓闸附近的Ⅱ连六15-1下沉了0.636m。因此启用岩基点之前,建筑物沉降观测成果不可靠,不能真实反映建筑物的沉降变化。

3.区域沉降对建筑物防洪的影响

根据2019年10月建筑物沉降观测成果,自2015年岩基点启用后,南、北深泓闸底板累计最大沉降量达25.7cm,下游岸墙累计最大沉降量达46cm;中深泓闸底板累计最大沉降量34.0cm,岸、翼墙平均下降40cm,末端下降较大。闸门顶实际高程已经降低,不能满足设计防洪、挡潮标准,需采取工程措施。

四、建议

(1)针对建筑物沉降状况,建议对现在的闸门进行接高30~50cm,对启闭机的启门力以及排架、工作桥等进行复核计算,同时闸门接高需考虑闸门检修时闸门出槽问题,需对闸门接高方案进一步优化。

(2)根据分析,新沂河海口段存在区域沉降,为对工程沉降进行进一步监测,建议建立地面沉降在线监测系统。在工程区域布置监测点群,通过监测系统进行实时数据测量、采集、处理,实现对工程区域沉降在线监测■

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