蘇州河沿岸山西路橋等局部岸段防汛墻滲漏點修復(fù)方案

(上海和昶水務(wù)工程設(shè)計有限公司，上海 200232)

堤防是防洪擋潮的主要工程設(shè)施。城市地區(qū)的堤防通常分為市區(qū)和郊區(qū)兩部分，市區(qū)段堤防習(xí)慣稱防汛墻，郊區(qū)段堤防習(xí)慣稱為江堤或駁岸。蘇州河是上海地區(qū)重要的航道，從黃浦江蘇州河口至滬蘇邊界，堤防總長度為117km，其中市區(qū)段防汛墻長度為34km，目前按50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，郊區(qū)段防汛墻長度為83km，部分岸段按照50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，另有部分岸段仍以河口建閘前1974年批準(zhǔn)的防御100年一遇潮位標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防[1]。為保證城市安定和人民生命財產(chǎn)安全，一旦出現(xiàn)險情或隱患，應(yīng)以盡快恢復(fù)防汛功能為第一要務(wù)。

1 基本情況

1.1 蘇州河防汛墻現(xiàn)狀

蘇州河市區(qū)段兩岸的防汛體系由于建設(shè)年代不同、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不一，加固改造后防汛墻現(xiàn)狀情況比較復(fù)雜。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，蘇州河兩岸沿線從北新涇至河口段防汛墻結(jié)構(gòu)型式共有130多種[2]，按照不同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和墻身結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，常見的有漿砌塊石重力式、斜坡式、高樁承臺式、低樁承臺式、拉錨板樁式、L型鋼筋混凝土直立式等。蘇州河規(guī)劃設(shè)計水位為4.79m，加安全超高確定其防汛墻的墻頂高程為5.20m，二級擋墻中第一級擋墻墻頂高程為3.50 m。

1.2 2005—2015年蘇州河防汛墻出險情況

據(jù)了解，歷年來防汛部門頻繁組織防汛搶險和除險加固工作，而蘇州河現(xiàn)有防汛墻出現(xiàn)最普遍的就是滲漏問題[3]。隨著蘇州河上跨河橋梁建設(shè)不斷進(jìn)行，橋梁與防汛墻連接段未按規(guī)范施工，或以往橋堍連接處因沉降不均、基礎(chǔ)薄弱等原因?qū)е铝朔姥磯Φ木植堪抖螡B透水現(xiàn)象日益明顯。2005—2015年蘇州河防汛墻出險岸段見下表。

2005—2015年蘇州河防汛墻出險實例表

2 局部岸段防汛墻出險及原因分析

2.1 險情位置及情況介紹

2015年11月25日蘇州河市區(qū)段高水位監(jiān)測以及堤防巡查反饋情況表明，蘇州河沿線(含河口段)共有三處防汛墻滲漏點亟需修復(fù)處理，分別為山西路橋東側(cè)、鎮(zhèn)坪路橋東側(cè)和祁連山路橋西側(cè)，具體情況如下：

2.1.1 山西路橋東側(cè)

山西路橋是一座人行橋，結(jié)構(gòu)為變截面鋼筋混凝土疊合雙鉸鋼構(gòu)造。巡查發(fā)現(xiàn)蘇州河北岸山西路橋東側(cè)段防汛墻高潮位(≥4.00m)時墻后沿人行橋底腳處冒水，高潮位時瞬間水頭達(dá)到5cm以上。冒水位置如圖1所示。

2.1.2 鎮(zhèn)坪路橋東側(cè)

鎮(zhèn)坪路橋與地鐵軌交7號線距離較近，險情發(fā)生在蘇州河南岸鎮(zhèn)坪路橋東側(cè)，橋臺與防汛墻之間有一道接縫，在高潮位時蘇州河水沿接縫處滲出，長度約為4m，高潮位時瞬間水頭高達(dá)4～2cm。險情位置如圖2所示。

2.1.3 祁連山路橋西側(cè)

險情位置位于祁連山路橋東側(cè)人行橋下，出險岸段全長約20m，距離防汛墻墻腳約40cm處有5個管涌點?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)管涌位置附近臨水面有一根管徑約為1000mm的混凝土排水管，據(jù)了解祁連山路橋西側(cè)防汛墻后為煙草公司用地，該排水管現(xiàn)為煙草公司專用。圖3為祁連山路橋西側(cè)橋臺附近防汛墻現(xiàn)狀。

圖1 山西路橋東側(cè)底腳位置處滲水 (單位:cm)

圖2 鎮(zhèn)坪路橋東側(cè)橋臺與防汛墻接縫處滲水

圖3 祁連山路橋西側(cè)橋臺附近防汛墻現(xiàn)狀

2.2 滲透水原因分析

造成防汛墻出險事件發(fā)生的因素有很多，如防汛墻自身結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性不足，或者在正常運行當(dāng)中遭受意外破壞等。根據(jù)現(xiàn)場排查分析，導(dǎo)致蘇州河山西路橋等岸段防汛墻滲透水的具體原因有以下幾個方面：

a.與山西路橋東側(cè)橋臺連接段的防汛墻為山西路橋建設(shè)時所建，連接處未設(shè)置止水帶，防汛墻與橋臺之間存在一條通縫；加之墻后地坪低于常水位，墻后回填土抗?jié)B性差，長久的潮水侵襲使墻后土體從縫隙內(nèi)不斷流失，逐漸形成一條橫向長約10m的進(jìn)出水通道，造成高潮位時水從人行橋底腳處冒出。分析表明，不排除有防汛墻基礎(chǔ)板樁存在脫榫和基礎(chǔ)板樁后側(cè)回填土未填密實的可能性。

b.鎮(zhèn)坪路橋東側(cè)4號橋墩與防汛墻之間未形成防滲封閉體系，變形縫處未設(shè)置止水帶。防汛墻底板與橋墩的連接面僅2m，當(dāng)高潮位時，蘇州河水由接縫處順著防汛墻底板及橋墩后邊線從混凝土地坪接縫中冒出，冒水路徑清晰可見。經(jīng)現(xiàn)場查勘分析，地面以下土體流失是導(dǎo)致墻面滲水的主要原因。

c.祁連山路橋西面臨水側(cè)有一管徑為1m的排水管，由于年久失修，封閉料脫落、缺失，且管道內(nèi)部還存在金屬套管，情況十分復(fù)雜，為該次修復(fù)工程實施的難點。防汛墻后約30m為該管道的連接井，井口頂標(biāo)高約為5.00m，管道井周邊道磚地坪出現(xiàn)多處冒沙、沉陷，現(xiàn)狀情況表明排水管道已經(jīng)存在脫節(jié)或斷裂險情。分析認(rèn)為墻后出現(xiàn)管涌、土體流失的主要原因是排水管損壞導(dǎo)致墻后土體被掏空從而形成冒水通道。

3 防汛墻修復(fù)原則和方法

3.1 修復(fù)原則

上海市蘇州河防汛墻滲漏處理的基本原則是“以堵為主，輔以疏導(dǎo)”。在制定處理措施之前，應(yīng)認(rèn)真剖析滲漏險情發(fā)生的原因、部位和危害程度，綜合考慮現(xiàn)狀條件等，從實際情況出發(fā)制定最利于施工的措施和方案。結(jié)合實際工程經(jīng)驗，具體做法是：

a.凡是具備條件的首先考慮在迎水面封堵，直接阻止?jié)B漏源頭。如在迎水面封堵有困難，且滲漏水并不影響堤防主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的，比如穿墻管線接口，也可以在背水面進(jìn)行堵漏，以減少或消除漏水。

b.如因滲漏引起基礎(chǔ)發(fā)生了不均勻沉降，應(yīng)先進(jìn)行基礎(chǔ)處理，再進(jìn)行滲漏封堵。

c.分析產(chǎn)生滲漏的具體原因，分別采取相應(yīng)的處理方式。

3.2 修復(fù)過程和方法

3.2.1 前期準(zhǔn)備工作

工程前期應(yīng)向有關(guān)單位或部門收集現(xiàn)有防汛墻、橋梁及道路等設(shè)施的設(shè)計資料，并搜集地下管線分布資料，并仔細(xì)復(fù)核，避免因盲目施工造成不必要的損失。

由于蘇州河沿線地下管線分布密集，加之年代久遠(yuǎn)，沿岸防汛墻幾經(jīng)改造，已與原設(shè)計結(jié)構(gòu)不相吻合，為了解現(xiàn)狀擋墻結(jié)構(gòu)型式以及現(xiàn)狀土壤地質(zhì)情況，有必要對蘇州河險情岸段的陸域進(jìn)行物探分析。此外，對于可能需要多部門配合的需盡早溝通以保證項目在實施過程中進(jìn)展順利。

3.2.2 變形縫修復(fù)

據(jù)了解，上海市防汛墻一般每隔15m設(shè)置一條寬度為20mm的變形縫，以防止防汛墻在外界因素作用下產(chǎn)生變形而導(dǎo)致開裂甚至破壞。變形縫修復(fù)方式可根據(jù)原有變形縫結(jié)構(gòu)的設(shè)置情況以及現(xiàn)場許可條件確定。如果變形縫結(jié)構(gòu)有不均勻沉降現(xiàn)象，應(yīng)先采用注漿方式進(jìn)行地基加固處理，再進(jìn)行變形縫的修復(fù)。

變形縫修復(fù)施工需選擇在低水位時進(jìn)行，按防汛墻斷面尺寸修復(fù)，施工順序應(yīng)先迎水側(cè)后背水側(cè)。防汛墻變形縫修復(fù)如圖4所示。

圖4 防汛墻變形縫修復(fù)斷面 (單位:mm)

首先將原變形縫內(nèi)的嵌縫料清理干凈，做到平整、干凈、干燥；然后采用人工方式用鐵鑿將瀝青麻絲(交互捻)嵌塞進(jìn)去，臨水面及背水面各嵌3～4道，內(nèi)、外口保留20mm空檔，并采用單組份聚氨酯密封膏封口；最后，將變形縫中間的縫隙采用聚氨酯發(fā)泡堵漏劑堵實。施工完畢后對接縫進(jìn)行全面檢查，如有漏刮、不平、下垂等及時修補(bǔ)整齊。

3.2.3 高聚物注漿堵漏

高聚物注漿技術(shù)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于高速公路病害處治、隧道脫空及滲漏處治、橋頭沉降處治、地基加固和堤壩除險加固等工程領(lǐng)域。其基本原理是按照一定配比，向病害處治區(qū)內(nèi)注射雙組份高聚物液體材料，材料迅速發(fā)生反應(yīng)后體積膨脹并形成泡沫狀固體，達(dá)到快速填充脫空、加固結(jié)構(gòu)、防滲堵漏、抬升等目的。

3.2.3.1 山西路橋東側(cè)

經(jīng)現(xiàn)場勘探確定，山西路橋段需注漿修復(fù)長度為16.5m，共布置鉆孔15個。首先，分別在墻后變形縫附近綠化帶各布置1個點，布點沿防汛墻0.5m，承臺板接縫間距30mm，孔徑25mm，深度2.5m，共3個點；然后沿著防汛墻1.5m在漏水嚴(yán)重的第1、2板塊之間均勻布點，布孔間距1m，孔徑25mm，深度2.5m，共12個點?？孜徊贾每筛鶕?jù)現(xiàn)場施工條件適當(dāng)調(diào)整。

3.2.3.2 祁連山路橋西側(cè)

祁連山路橋原設(shè)計防汛墻結(jié)構(gòu)型式為拉錨板樁式，為摸清老結(jié)構(gòu)情況，須對老結(jié)構(gòu)進(jìn)行開挖探查。首先在岸線中段位置垂直于防汛墻背面開挖一條槽溝，查明老結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)情況；另外在距離防汛墻2m左右位置平行于防汛墻再開一條槽溝，查明老結(jié)構(gòu)的錨桿位置，溝槽的尺寸寬約0.8m，深約1.0m，長度根據(jù)現(xiàn)場確定。為確保防汛安全，開挖探查前須將引橋墩兩側(cè)空檔處采用土袋子堤進(jìn)行封堵，子堤頂高程不低于4.20m，頂寬0.5m，子堤內(nèi)外側(cè)邊坡為1∶1。

老結(jié)構(gòu)情況查明后即進(jìn)行布孔注漿，由于地下排水管走向不明，可采用以下方式進(jìn)行：首先低水位時在迎水側(cè)對排水管外周面及板樁空洞處進(jìn)行水平向注漿，同時觀察排水管是否存在破壞現(xiàn)象。如排水管道未破壞，可在墻后布孔進(jìn)行豎向注漿，封堵沿線滲漏通道；若出現(xiàn)漏漿且無法封口的情況，說明排水管出現(xiàn)破裂，應(yīng)立即停止注漿并報相關(guān)單位立即處理。施工順序為先迎水側(cè)水平向注漿，墻后開挖溝槽探查，最后墻后布孔豎向注漿。祁連山南路橋西側(cè)防汛墻注漿孔布置見圖5。

圖5 祁連山南路橋西側(cè)防汛墻注漿孔布置示意圖

3.2.4 集水井導(dǎo)流

鎮(zhèn)坪路橋段變形縫修復(fù)時為防止地下水位過高，應(yīng)采用“堵與排相結(jié)合”的方式，可增設(shè)400mm×400mm×800mm集水井截漏，如圖6所示。集水井須緊貼鎮(zhèn)坪路橋4號橋墩與防汛墻底板布置，截留變形縫內(nèi)的滲漏水，并通過布置一根管徑為150mm、坡度i≥1%的UPVC排水管將集水引入附近的雨水井。集水井井底標(biāo)高與防汛墻底板墊層面標(biāo)高一致，頂面標(biāo)高與防汛墻底板頂標(biāo)高齊平。

圖6 鎮(zhèn)坪路橋段集水井布置(單位：mm)

3.2.5 地坪及綠化恢復(fù)

防汛墻修復(fù)完成后，須將路面及地坪恢復(fù)。另外山西路橋東側(cè)施工時需拆除東側(cè)一段綠化帶，修復(fù)完成后應(yīng)恢復(fù)綠化，還原優(yōu)美的環(huán)境面貌。

4 結(jié)論和建議

以蘇州河局部岸段防汛墻滲漏維修方案為例，基于“以堵為主，輔以疏導(dǎo)”原則，通過分析防汛墻出現(xiàn)滲漏的原因，根據(jù)現(xiàn)場情況制定方案，得出導(dǎo)致蘇州河山西路橋等3段防汛墻滲漏的原因主要包括：橋梁建設(shè)時橋臺與防汛墻連接處未設(shè)置止水帶；加上墻后回填土抗?jié)B性差，河水侵蝕作用下土體不斷流失形成透水縫；擋墻中的排水管破壞導(dǎo)致墻后出現(xiàn)管涌，土體被掏空并形成冒水通道。運用高聚物注漿技術(shù)處理蘇州河防汛墻滲漏問題，從實踐中證明該技術(shù)對解決堤防滲漏問題是有效的，從而為今后應(yīng)用該技術(shù)處理堤防的滲水問題提供相關(guān)借鑒。

[1] 上海市堤防(泵閘)設(shè)施管理處，等.上海市黃浦江和蘇州河堤防設(shè)施日常維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)指導(dǎo)工作手冊[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2014.11.

[2] 李珍明.上海蘇州河市區(qū)段防汛墻的加固改造[J].中國水利，2010(18):37-40.

[3] 陳鋒.上海地區(qū)防汛墻加固工程關(guān)鍵問題[J].水利水電科技進(jìn)展，2014(6):49-55.

[4] 顧相賢，陳峰，張月運.蘇州河環(huán)境綜合整治三期工程防汛墻的加固改造[J].城市道橋與防洪，2008(2):39-42.