運(yùn)行中雙孔污水箱涵修復(fù)技術(shù)

白占偉

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

隨著一系列大型污水輸送干管工程的陸續(xù)建設(shè)，上海市中心城區(qū)的污水輸送干管的框架網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本形成。

建成的污水輸送干管隨著運(yùn)行年限的增加，不可避免出現(xiàn)了一定程度的損壞。傳統(tǒng)的管道修復(fù)方式均需采取水泵調(diào)水或敷設(shè)臨管等臨時(shí)排水措施，將待修復(fù)的管道完全斷水，停止使用后實(shí)施修復(fù)。為保障城市污水輸送，保證城市生活正常運(yùn)行，日輸送污水量在幾十萬至上百萬立方米不等的干管，不可能通過采取臨排措施在完全停止使用的情況下來對損壞的部位進(jìn)行修復(fù)。因此，大型污水干管如何在不影響正常運(yùn)行的情況下來實(shí)施修復(fù)，是排水從業(yè)者面臨的亟待解決的問題。

圖1 中隔墻伸縮縫涌流狀滲漏

1 工程簡介

上海市某段污水輸送老箱涵為2-3 300 mm×3 300 mm的雙孔箱涵，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每25 m設(shè)一伸縮縫，接口為上下企口式結(jié)構(gòu)，全長約4.7 km。自1999年建成投入使用后，始終是北孔箱涵運(yùn)行，南孔箱涵未啟用，處于空置的狀態(tài)。

2012年，對該段雙孔老箱涵未投入運(yùn)行的南孔箱涵的狀況分兩段進(jìn)行了調(diào)查。第一段為“提升泵站—陳春港”，長約150 m，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在正常運(yùn)行時(shí)，雖然一直是北孔單箱涵運(yùn)行，但南孔箱涵卻也一直處于滿水狀態(tài)，且有兩條伸縮縫所處位置的地面經(jīng)常出現(xiàn)污水冒溢現(xiàn)象。通過降低南孔箱涵水位，安排潛水員進(jìn)入南孔箱涵內(nèi)部進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)箱涵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度情況尚好，但個(gè)別伸縮縫出現(xiàn)涌流、瀑布狀飛濺等嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象（見圖1、圖2）。經(jīng)潛水員對150 m的8條伸縮縫處水深的測量結(jié)果，水深最深處和最淺處的水深相差885 mm（見圖3）。據(jù)現(xiàn)場情況初步分析，該150 m段箱涵由于地面起伏較大的超限綠化覆土，導(dǎo)致箱涵的不均勻沉降，引起伸縮縫的拉開破壞，以致發(fā)生滲漏，并對基底產(chǎn)生不良影響，從而加劇沉降的發(fā)生，使伸縮縫的張口進(jìn)一步擴(kuò)展，使其發(fā)生較大滲漏。第二段為“陳春港—連通管”，長約4.5 km，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除個(gè)別伸縮縫出現(xiàn)輕微滲水外，箱涵的內(nèi)壁、伸縮縫情況均較好。

圖2 中隔墻伸縮縫瀑布狀滲漏

圖3 老箱涵（提升泵站—陳春港）約150 m箱涵沉降情況示意圖

鑒于上述調(diào)查，發(fā)現(xiàn)箱涵存在不均勻沉降，部分伸縮縫滲漏嚴(yán)重，必須對箱涵進(jìn)行針對性的修復(fù)。第一段的150 m箱涵是此次修復(fù)的重點(diǎn)，第二段的4.5 km箱涵整體情況較好，主要進(jìn)行清淤以及滲水伸縮縫和內(nèi)壁腐蝕處的修復(fù)。

2 技術(shù)難點(diǎn)

要對上述調(diào)查所發(fā)現(xiàn)的損壞實(shí)施修復(fù)，需解決以下技術(shù)難點(diǎn)。

（1）如何在不停止運(yùn)行的情況下開展修復(fù)工作。該污水輸送老箱涵設(shè)計(jì)規(guī)模為旱季160.58 m3/d，雨季33.44 m3/s，污水提升泵站高位井設(shè)計(jì)最高水位14.4 m。目前，北孔單箱涵的實(shí)際每天污水輸送量為7～12 m3/s，提升泵站出水高位井運(yùn)行水位在7～10 m。如此大的污水輸送量，不可能在完全停止運(yùn)行的情況下對箱涵的損壞部位實(shí)施修復(fù)。

（2）如何獲得相對較好的修復(fù)工作環(huán)境，以保證修復(fù)的質(zhì)量。目前雖是北孔單箱涵運(yùn)行，但由于中隔墻幾處伸縮縫嚴(yán)重滲漏，使得南孔箱涵也基本一直處于滿水狀態(tài)。在此種情況下，如何才能在首先進(jìn)行修復(fù)工作的南孔箱涵得到相對干燥的工作環(huán)境，以保證修復(fù)工作的順利開展，并獲得較好的修復(fù)質(zhì)量。

（3）針對發(fā)生滲漏的伸縮縫，如何既能達(dá)到堵漏的目的，又要具有抗污水腐蝕性能，同時(shí)使該伸縮縫仍保持一定的柔性。

（4）對已發(fā)生較大不均勻沉降的第一段約150 m箱涵，如何防止進(jìn)一步沉降。

3 施工工藝流程

針對上述技術(shù)難點(diǎn)，制定了如圖4所示的箱涵修復(fù)施工工序流程。

圖4 箱涵修復(fù)施工工序流程

（1）通過運(yùn)行切換，逐次對各孔箱涵實(shí)施修復(fù)。

將本次老箱涵修復(fù)分三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段：北孔箱涵運(yùn)行，實(shí)施南孔箱涵修復(fù)；第二階段：提升泵站出水切換至南孔箱涵，南孔箱涵運(yùn)行，實(shí)施北孔箱涵修復(fù)；第三階段：箱涵底部土體加固。如此，充分利用了雙孔箱涵的優(yōu)勢，通過運(yùn)行切換，逐次對各孔箱涵實(shí)施修復(fù)，能夠不影響污水的正常輸送。

（2）南北箱涵同時(shí)開孔，兩側(cè)潛水員同時(shí)對中隔墻進(jìn)行水下臨時(shí)封堵。

第一階段南孔箱涵修復(fù)是本次修復(fù)的重中之重。為防止北孔箱涵運(yùn)行的污水不斷通過中隔墻滲漏的伸縮縫進(jìn)入南孔箱涵，采取以下措施：首先，在臨近滲漏嚴(yán)重的伸縮縫的南北孔箱涵頂部砌筑臨時(shí)壓力井，安裝壓力井蓋板（水壓試驗(yàn)要滿足運(yùn)行壓力要求），并通過運(yùn)行配合將箱涵內(nèi)水位降低到頂板下0.5 m后在箱涵頂部開孔，如圖5所示。其次，在污水量較小的夜間，通過運(yùn)行配合，上游減量化運(yùn)行，下游加大輸送量以降低箱涵內(nèi)水位，由兩名潛水員通過南北兩側(cè)的臨時(shí)壓力井進(jìn)入箱涵內(nèi)部，利用水下堵漏材料（膨脹水泥、石棉、工程膠水等按一定比例混合調(diào)整而成）同時(shí)對臨近的中隔墻伸縮縫進(jìn)行臨時(shí)封堵，如圖6所示，封堵完成后，運(yùn)行的北孔箱涵的污水將不會(huì)再進(jìn)入南孔箱涵。最后，由潛水員對南孔箱涵進(jìn)行清淤、通風(fēng)，并徹底清理，如此就能達(dá)到相對較好的修復(fù)工作環(huán)境。

圖5 南、北箱涵頂部砌筑的臨時(shí)壓力井

圖6 潛水員即將下井進(jìn)行水下封堵

圖7 “Ω”型橡膠止水帶詳圖（單位：mm）

（3）在箱涵內(nèi)壁滲漏的伸縮縫處外貼橡膠止水帶。

外貼止水帶為兩側(cè)帶鋸齒的“Ω”型橡膠止水帶（材質(zhì)為氯丁橡膠）、不銹鋼壓條以及不銹鋼化學(xué)螺栓的組合（如圖7所示），其中橡膠止水帶的“Ω”隆起部位的長度可根據(jù)伸縮縫變形張開后的實(shí)際寬度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。橡膠止水帶的鋸齒部位在不銹鋼化學(xué)螺栓和不銹鋼壓條的擠壓下具有更好的水密性；氯丁橡膠和不銹鋼均具備較強(qiáng)的抗污水腐蝕性能，“Ω”隆起部位既保證了伸縮縫具有一定的柔性，又為伸縮縫可能發(fā)生的進(jìn)一步變形發(fā)展預(yù)留了一定余地。滲漏的伸縮縫完成外貼橡膠止水帶后如圖8所示。

圖8 伸縮縫完成外貼止水帶封堵后

（4）對發(fā)生較大不均勻沉降的第一段約150 m箱涵底部土體進(jìn)行加固，防止進(jìn)一步沉降。采取對該段箱涵8條伸縮縫處兩側(cè)各3 m范圍內(nèi)的底部土體進(jìn)行加固，在箱涵兩側(cè)為兩排φ800的高壓旋噴樁（搭接200），箱涵底板下為三排斜打的壓密注漿樁（如圖9所示）。在土體加固過程中，要求作業(yè)人員要嚴(yán)格控制壓力，并密切關(guān)注箱涵頂部標(biāo)高的第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，防止箱涵的隆起或位移。

在南孔箱涵修復(fù)完成后，北孔箱涵單孔運(yùn)行的3個(gè)月里，所堵漏修復(fù)的部位一直承受北孔箱涵運(yùn)行時(shí)的7～10 m的水位壓力，未再出現(xiàn)任何滲水現(xiàn)象。說明修復(fù)取得了成功。

4 結(jié)語

通過上海市某段污水輸送老箱涵的修復(fù)，對運(yùn)行中的大型雙孔污水箱涵的修復(fù)進(jìn)行了嘗試，并取得了較好的修復(fù)效果。

（1）充分利用雙孔箱涵的優(yōu)勢，通過運(yùn)行切換，逐次對各孔箱涵實(shí)施修復(fù)，能夠做到不影響污水的正常輸送。另外，通過本次修復(fù)工程的實(shí)施也能看出，在大型污水輸送干管的建設(shè)中采用雙管模式，既能提高運(yùn)行的安全性，也將為后續(xù)維修工作帶來極大方便。

（2）通過依次進(jìn)行砌筑臨時(shí)壓力井、箱涵頂部開孔、潛水員水下封堵等，對雙孔箱涵發(fā)生較大滲漏的中隔墻伸縮縫進(jìn)行水下封堵，將待修復(fù)的一孔箱涵與運(yùn)行中的另一孔箱涵完全隔離，獲得相對較好的作業(yè)環(huán)境，使修復(fù)工作能順利開展并保證修復(fù)的質(zhì)量。但水下封堵工作具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施前必須制定詳細(xì)的方案、相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案以及與運(yùn)行部門的信息溝通機(jī)制，在各項(xiàng)安全防護(hù)措施均到位后方能進(jìn)行，實(shí)施過程中要保持與運(yùn)行部門的信息通暢。

（3）在本體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度尚好的情況下，采用兩側(cè)帶鋸齒的“Ω”型橡膠止水帶、不銹鋼壓條、不銹鋼化學(xué)螺栓組合的外貼止水帶，對大口徑排水管道或箱涵中滲漏的伸縮縫進(jìn)行封閉修復(fù)，堵漏效果較好，且滿足抗污水腐蝕的性能要求，并使伸縮縫具有一定的柔性。

（4）在外部對箱涵底部土體進(jìn)行加固，可以有效防止箱涵的進(jìn)一步沉降。相對在箱涵內(nèi)鉆孔向外注漿的方式，可以不用破壞箱涵的結(jié)構(gòu)，但在土體加固過程中，要結(jié)合第三方監(jiān)測做好壓力的控制，防止箱涵的隆起或位移。

圖9 箱涵底部土體加固布置圖（單位：mm）