穿地塊雨水箱涵積澇問題分析

常 迪 （合肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230041）

0 前言

解決歷史遺留的積澇點(diǎn)，提標(biāo)雨水主排系統(tǒng)可大大減少雨水箱涵穿越的小區(qū)及周邊學(xué)校、工業(yè)企業(yè)區(qū)域的雨天積澇現(xiàn)象，必將大幅提升居民居住舒適度和整體生活水平。

1 項(xiàng)目背景

廬陽工業(yè)園榮城花園小區(qū)（南苑）的積澇問題由來已久。該小區(qū)地勢較低，上游匯水面積大，每遇暴雨天氣，小區(qū)經(jīng)常積澇，一樓住戶經(jīng)常受淹。區(qū)域的主要排水箱涵建設(shè)于小區(qū)道路下，當(dāng)時(shí)排水建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低。為了解決居民的內(nèi)澇問題，《合肥市城市內(nèi)澇治理二期工程》中按照三年一遇的排水標(biāo)準(zhǔn)重新改建了下游箱涵出口，新建了鐵路過水涵B6500H2000。內(nèi)澇治理工程實(shí)施在即，將解決出口箱涵高程和斷面較小的問題，可以減小榮城花園積澇的頻率，但沒有徹底消除榮城花園積澇的隱患。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 榮城花園雨水箱涵系統(tǒng)分析

榮城花園小區(qū)及周邊道路現(xiàn)狀管網(wǎng)建設(shè)年代較早，現(xiàn)狀箱涵B2600H2000，自連水路與靈溪路交口，南經(jīng)耀遠(yuǎn)路、凌湖路，進(jìn)入榮城花園（南苑）小區(qū)。后沿著小區(qū)內(nèi)道路穿越圍墻后變?yōu)殡p孔B4500H1500箱涵，如圖1。通過鐵路涵，進(jìn)入阜陽北路雨水箱涵，最終進(jìn)入板橋河。榮城花園現(xiàn)在的主排箱涵尺寸小于內(nèi)澇治理工程要新建的B6500H2000的鋼筋混凝土箱涵的一半，而且其上游區(qū)域如清河路、連水路、耀遠(yuǎn)路、淮北路也存在易澇點(diǎn)。

靈溪路上現(xiàn)狀箱涵位于快車道上，道路西側(cè)，距離中心線約3.75m，榮城花園小區(qū)內(nèi)，箱涵基本完全位于小區(qū)道路下，見圖1。

圖1 現(xiàn)狀箱涵路線示意圖

現(xiàn)狀管網(wǎng)當(dāng)年的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期1～1.5年(暴雨公式m取2）。按照室外排水規(guī)范（2016版），現(xiàn)狀管網(wǎng)重現(xiàn)期已經(jīng)不足一年一遇。現(xiàn)行《合肥市城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》保留箱涵并沿靈溪路、淮北路新建雨水箱涵B3000H2000—B4500H2000一道。

2.2 雨水箱涵結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

經(jīng)調(diào)閱設(shè)計(jì)資料，該箱涵為2006年設(shè)計(jì)，箱涵側(cè)墻為砂漿磚砌體結(jié)構(gòu)，頂板為鋼筋混凝土板及預(yù)制蓋板結(jié)構(gòu)，底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

根據(jù)《靈溪路雨水箱涵結(jié)構(gòu)安全檢測報(bào)告》，現(xiàn)狀箱涵存在病害可從三個(gè)方面進(jìn)行考慮，一是可見的外觀病害，二是通過各種檢測方法檢測到的結(jié)構(gòu)本身存在的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及耐久性問題，三是箱涵所處的環(huán)境對其耐久性的影響。

2.2.1 現(xiàn)狀箱涵存在的外觀病害

①頂板混凝土受侵蝕、剝落、露筋、鋼筋銹蝕，縱向開裂；

②頂板、側(cè)墻混凝土裂縫及滲水；

③磚砌側(cè)墻局部破損，砂漿脫落，墻體表層存在大量結(jié)晶物，過往排水洞口封堵處砌筑質(zhì)量較差；

④涵體變形縫接縫不嚴(yán)，開裂滲水。

2.2.2 現(xiàn)狀箱涵結(jié)構(gòu)存在的問題

①頂板混凝土抗壓強(qiáng)度普遍低于設(shè)計(jì)值，按現(xiàn)場檢測結(jié)果推定的頂板混凝土強(qiáng)度等級在C20～C30之間均有分布；

②側(cè)墻砌筑砂漿及砌筑磚抗壓強(qiáng)度較低，砂漿抗壓強(qiáng)度按照檢測結(jié)果推定等級小于M2.5，砌筑磚抗壓強(qiáng)度按照檢測結(jié)果推定等級均低于MU7.5，存在安全隱患；

2.2.3 現(xiàn)狀箱涵所處環(huán)境

現(xiàn)狀箱涵部分位于靈溪路車行道下，埋深較大，覆土約在1.458～4.872m之間，部分位于榮城花園小區(qū)內(nèi)主路下，覆土約在1.232～2.565m 之間。

3 改造方案研究

3.1 相關(guān)道路分析

靈溪路、清河路、連水路、耀遠(yuǎn)路、凌湖路規(guī)劃紅線均為30m，15m快車道已經(jīng)建成，規(guī)劃的7.5m人行道現(xiàn)狀已按2～4m建成。清河路、耀遠(yuǎn)路南邊兩側(cè)規(guī)劃有10m綠線，連水路南邊兩側(cè)規(guī)劃有15m綠線，靈溪路隨路段不同單側(cè)或兩側(cè)設(shè)有綠線。靈溪路為工業(yè)園區(qū)重要的南北方向次干道，交通量較大。

3.2 系統(tǒng)方案比選

方案一：現(xiàn)狀靈溪路快車道的箱涵破除新建，同時(shí)在另外半幅車道新建B3000H2000—B4500H2000箱涵進(jìn)入將實(shí)施的B6500H2000箱涵。進(jìn)入小區(qū)后，小區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀箱涵因空間有限原位破除新建，在小區(qū)原位新增B6500H2000箱涵。

方案二：不再利用靈溪路與榮城花園小區(qū)交口的凌湖路穿地塊箱涵，讓外水不再進(jìn)入小區(qū)，自凌湖路口沿靈溪路新增雨水主管至淮北路，接入將實(shí)施的箱涵。在箱涵進(jìn)入小區(qū)前為實(shí)現(xiàn)雨水提標(biāo)，在靈溪路西側(cè)綠線內(nèi)頂管新建雨水管道。

考慮到現(xiàn)狀箱涵位于市政道路快車道下和榮城花園小區(qū)道路下，埋設(shè)較深，如破除將極大的影響小區(qū)和道路交通出行，對箱涵的改造主要利用內(nèi)部加固，少數(shù)局部頂板開裂處破除更換。

方案比選如下表所示。

經(jīng)綜合比選，為減少對居民和企業(yè)的影響，節(jié)約工程造價(jià)，本次推薦方案二。

3.3 管網(wǎng)提標(biāo)方案

雨水提標(biāo)工程按照內(nèi)澇治理工程的三年一遇重現(xiàn)期進(jìn)行計(jì)算，自清河路至淮北路由北向南沿靈溪路增設(shè)提標(biāo)管道。結(jié)合周邊三處積澇點(diǎn)，清河路自道路相對最低點(diǎn)積澇點(diǎn)處改造雨水管，連水路自低點(diǎn)處北側(cè)綠線內(nèi)增設(shè)提標(biāo)管，淮北路自鐵路涵積水點(diǎn)改造，耀遠(yuǎn)路最低點(diǎn)處增設(shè)雨水口，如圖2所示。

圖2 雨水改造系統(tǒng)圖

管網(wǎng)提標(biāo)方案自北向南，為以下幾個(gè)路段：

①清河路（靈溪路以西)：此段匯水面積約 13.5hm2，設(shè)計(jì)流量 2.3m3/s，而現(xiàn)狀僅為d500管徑，積澇隱患大。現(xiàn)狀雨水管沿清河路向東穿越崗地排放，若維持原走向，因距離排口較遠(yuǎn)，提標(biāo)近期無法解決。本工程順應(yīng)現(xiàn)狀地勢，將清河路西側(cè)雨水沿靈溪路向南截流，出口隨本工程一次解決。因現(xiàn)狀道路為瀝青道路，四十五中工業(yè)園校區(qū)距離交口不遠(yuǎn)，為減少道路開挖和對學(xué)校交通的影響，為清河路設(shè)計(jì)雙排雨水管道，北側(cè)d1400，南側(cè)d1000，過路頂管實(shí)施。

②靈溪路（清河路至連水路）：在道路西側(cè)現(xiàn)狀綠線（高壓走廊）內(nèi)新建頂管d1600。

③連水路（靈溪路以西）：此段道路相對最低點(diǎn)處匯水面積97.8 hm2，設(shè)計(jì)流量12m3/s，連水路現(xiàn)狀d2000雨水管通行能力約5m3/s，本次規(guī)劃路北新增d2200雨水管道一道。新建管位位于道路中心線北約20m處綠線內(nèi)。連水路最低點(diǎn)處雨水口加密并改造雨水口連接管。

④靈溪路（連水路至耀遠(yuǎn)路）：連水路交口其上游匯水面積約121.9 hm2，設(shè)計(jì)流量15.1m3/s，耀遠(yuǎn)路交口上游匯水面積約152.4 hm2，設(shè)計(jì)流量17.16m3/s，現(xiàn)狀箱涵加固后經(jīng)計(jì)算新增d2200管道即可滿足要求，頂管實(shí)施。

⑤靈溪路（耀遠(yuǎn)路至凌湖路）：此段西側(cè)新建的d2200管道主要在現(xiàn)狀人行道上支護(hù)開挖施工。凌湖路交口北，納入凌湖公園的溢流管1000x1200（來源物探）。經(jīng)核算凌湖公園匯水面積約14hm2，水域面積（扣除小島 1.1 hm2）約6.5 hm2，陸域 7.5 hm2，設(shè)計(jì)納入最大流量約2.1m3/s。凌湖路交口上游匯水面積約 173.4 hm2，設(shè)計(jì)流量 18.1m3/s，現(xiàn)狀箱涵加固后新建d2600管道，可以將上游所有雨水截走，箱涵來水不再進(jìn)入榮城花園小區(qū)。榮城花園小區(qū)箱涵分流后現(xiàn)狀箱涵加固后仍滿足現(xiàn)行雨水標(biāo)準(zhǔn)。

⑥靈溪路（凌湖路至淮北路）：劉沖路交口上游匯水面積約179.3 hm2，設(shè)計(jì)流量約18.1m3/s，為順利避讓淮北路路口現(xiàn)狀供電排管、燃?xì)夤艿赖?，在紅線外開挖施工d2600-B5000H1500（淮北路交口）至已設(shè)計(jì)B6500H2000箱涵。

⑦淮北路（靈溪路以東）：淮北路最低點(diǎn)處為單箅雨水口，雨天易積澇。本次將雨水口加密，并增設(shè)雨水管道d600一道，加大現(xiàn)狀d1000出口為d1400。

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⑧耀遠(yuǎn)路（靈溪路以西）：最低點(diǎn)處在榮城花園北苑的南出口附近，為單箅雨水口，雨天積澇。本次改造最低點(diǎn)雨水口，并為耀遠(yuǎn)路預(yù)留提標(biāo)管道。

3.4 箱涵加固方案

維修加固以盡可能減少開挖工作面、減少對周圍的影響和投資以及施工方便為原則。在靈溪路快車道箱涵上進(jìn)行路面開挖加鋼板樁支護(hù)形式開挖投料口和工作坑?，F(xiàn)狀檢查井井筒作為施工期間的強(qiáng)制通風(fēng)口使用。

針對現(xiàn)狀箱涵存在病害等級及病害位置，箱涵維修加固措施主要采用了如下幾種方法。

3.4.1 箱涵蓋板加固

針對箱涵蓋板為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂板縱向開裂、混凝土局部剝落、鋼筋銹蝕相對嚴(yán)重以及快車道下、小區(qū)內(nèi)覆土較淺段，通過對蓋板的加固，提高其承載能力，增強(qiáng)其耐久性。加固方案鋼絞線網(wǎng)片——聚合物砂漿外加層加固箱涵預(yù)制蓋板。在清理混凝土和鋼筋外觀病害后，在蓋板底部施加預(yù)張緊鋼絞線網(wǎng)片——聚合物砂漿面層加固技術(shù)，使鋼絞線網(wǎng)片通過粘合強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度優(yōu)秀的滲透性聚合物砂漿附著，與原本的混凝土形成一體，共同承擔(dān)荷載作用下的彎矩和剪力。

3.4.2 自密實(shí)微膨脹混凝土側(cè)墻加固

針對箱涵側(cè)墻為粘土磚砌體且存在安全隱患的涵段，砌筑砂漿及砌筑磚抗壓強(qiáng)度較低（砂漿抗壓強(qiáng)度均低于5MPa，磚抗壓強(qiáng)度均低于 7.5 MPa），在原磚墻內(nèi)側(cè)澆筑20cm自密實(shí)微膨脹混凝土墻，與原側(cè)墻共同受力。詳見圖3。

3.4.3 頂板縱向開裂加固

對頂板縱向開裂的區(qū)段涵洞采用MU15砌體填實(shí)（此段主要為現(xiàn)狀箱涵進(jìn)入小區(qū)前的一段，位于綠線內(nèi)，新建涵洞分流后，該區(qū)段已不再承擔(dān)排水功能）。

圖3 自密實(shí)微膨脹混凝土側(cè)墻加固

3.4.4 頂板縱向開裂加固

對部分破損嚴(yán)重，加固困難的預(yù)制板蓋板開挖更換為現(xiàn)澆鋼筋混凝土蓋板。

另外，箱涵加固還進(jìn)行了混凝土破損修補(bǔ)、露筋缺陷修補(bǔ)、混凝土裂縫修補(bǔ)、滲漏點(diǎn)封堵、變形縫修補(bǔ)、磚砌側(cè)墻修補(bǔ)、脫落的磚砌側(cè)墻抹面等維修加固設(shè)計(jì)。

4 總結(jié)

本工程首先梳理了箱涵沿線的積澇點(diǎn)，按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將全線箱涵提標(biāo)，大大緩解榮城花園及沿線市政道路相關(guān)的積澇問題。本工程實(shí)施后，小區(qū)積澇問題沒有再出現(xiàn)。因原始地勢較低，小區(qū)內(nèi)埋設(shè)有市政主排箱涵，市政快車道下埋設(shè)箱涵的案例在城市中是普遍存在的。本文為解決類似的小區(qū)積澇問題，非開挖修復(fù)箱涵提供了一種思路，可為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。