暗渠在城市排水防澇工程中的應(yīng)用

孟 宇

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

隨著暴雨等極端天氣的增多，加之老城區(qū)排水防澇基礎(chǔ)設(shè)施改造滯后，應(yīng)急管理能力不足，沈陽(yáng)市內(nèi)澇問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重影響了城市運(yùn)行和市民生產(chǎn)生活。

為保證沈陽(yáng)市區(qū)排水防澇安全，沈陽(yáng)市委、市政府開(kāi)展了為期三年的沈陽(yáng)市排水防澇補(bǔ)短板行動(dòng)，通過(guò)疏通現(xiàn)有排水管道、改造泵站、提高下游出口北運(yùn)河排水能力等，緩解市區(qū)排水壓力，其中提高下游出口的排水流量是排水防澇補(bǔ)短板行動(dòng)一期工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 工程概況

根據(jù)城市排水需求，北運(yùn)河渠首三面閘排水流量要從21m3/s提高到72m3/s。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有溝渠過(guò)流能力評(píng)估，要求改造后的三面閘下游南、北干渠排水流量分別達(dá)到34、38m3/s，而現(xiàn)狀南干渠下游排澇能力只有11m3/s，經(jīng)過(guò)深入研究探討，在丁香湖位置對(duì)南干渠進(jìn)行分流，分走流量23m3/s。

丁香湖位于沈陽(yáng)市西北部，占地總面積為4.1km2，其中水域面積3.1km2，是沈陽(yáng)市區(qū)內(nèi)最大的城中湖，是市民休閑、娛樂(lè)、旅游的重要聚集地之一。

2 工程布置

為減少征占地和對(duì)周邊環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)階段對(duì)南干渠排水流量分流方案進(jìn)行了大量的研究，選擇3個(gè)方案進(jìn)行比選，詳見(jiàn)表1，東、西兩條暗渠位置如圖1所示。

表1 三種分流方案對(duì)比表

圖1 丁香湖東、西兩條暗渠排水路線示意圖

通過(guò)3種方案的對(duì)比，方案2對(duì)現(xiàn)狀丁香湖公園景觀造成破壞，短期內(nèi)難以恢復(fù)，對(duì)公園影響較大，因此不被采用；方案3對(duì)湖區(qū)污染風(fēng)險(xiǎn)較大，一旦污染湖水，對(duì)周?chē)h(huán)境和百姓生活將帶來(lái)嚴(yán)重影響，同時(shí)和國(guó)家倡導(dǎo)的青山綠水政策不相符，因此也不被采用；方案1雖然在投資上有所增加，但在公園景觀不被破壞的前提下，還能利用暗渠建成后的平臺(tái)進(jìn)行景觀再規(guī)劃，增加了丁香湖的娛樂(lè)、休閑、景觀效益，綜上考慮，南干渠分流采用丁香湖暗渠西線方案。

3 分段分區(qū)設(shè)計(jì)方案

丁香湖暗渠西線工程設(shè)計(jì)排水流量為23m3/s，新建暗渠全長(zhǎng)3333m，沿丁香湖西側(cè)岸邊布置，進(jìn)口位于南干渠，進(jìn)口設(shè)置節(jié)制閘，進(jìn)口底高程為38.13m，暗渠于樁號(hào)1+290至1+340處穿越沈陽(yáng)三環(huán)高速，于樁號(hào)3+160至3+333處穿越丁香湖公園，與八家子排干相連接，出口底高程為36.87m。暗渠工程主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)。

結(jié)合排水線路的現(xiàn)狀和復(fù)雜的地形結(jié)構(gòu)和已建工程情況，將暗渠分成過(guò)路段、標(biāo)準(zhǔn)段和樁基段，分段分區(qū)研究設(shè)計(jì)方案。

過(guò)路段暗渠樁號(hào)：0+000～0+100、3+120～3+184.52，共計(jì)164.52m，斷面凈空尺寸為B×H=5.0m×1.7m，雙孔結(jié)構(gòu)鋼筋砼整體現(xiàn)澆暗渠，頂板、底板、邊墻及中墻厚0.45m。過(guò)路段暗渠底地基承載力不得低于160kPa。過(guò)路段暗渠汽車(chē)通行限重20t，工程建成后，應(yīng)設(shè)置限重標(biāo)識(shí)。

標(biāo)準(zhǔn)段暗渠樁號(hào)：0+100～0+460、1+090～1+340、2+230～3+120、3+184.52～3+333，共計(jì)1648.48m，斷面凈空尺寸為B×H=5.0m×1.7m，雙孔結(jié)構(gòu)鋼筋砼整體現(xiàn)澆暗渠，頂板、邊墻及中墻厚0.4m，底板厚0.45m。標(biāo)準(zhǔn)段暗渠底地基承載力不得低于120kPa。標(biāo)準(zhǔn)段暗渠汽車(chē)通行限重5t，工程建成后，應(yīng)設(shè)置限重標(biāo)識(shí)。

樁基段暗渠樁號(hào)：0+460～1+090、1+340～2+230，共計(jì)1520m，斷面凈空尺寸為B×H=5.0m×1.7m，雙孔結(jié)構(gòu)鋼筋砼整體現(xiàn)澆暗渠，頂板厚0.35m，底板及邊墻厚0.4m、中墻厚0.5m。

4 技術(shù)難題解決方法

4.1 基礎(chǔ)處理方法

本工程的實(shí)施難度在于基礎(chǔ)處理，由于丁香湖西側(cè)沿線地形復(fù)雜，丁香湖是由采砂形成的深坑，邊坡多為采砂后留下的碎石，并且湖底較深，這樣的邊坡不容易穩(wěn)定，多會(huì)出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象?？紤]到地基沉降和邊坡穩(wěn)定的影響，選取樁基礎(chǔ)和拋石+回填山皮石方案，既節(jié)省了投資又能保證工程的安全。

對(duì)于暗渠基礎(chǔ)布線下岸坡較淺的位置，采用拋石+回填山皮石基礎(chǔ)處理方案，本方案是先進(jìn)行拋石，拋石至施工期水位線以上后，再進(jìn)行碎石回填，填筑至基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高程，其具體施工方法：采用推土機(jī)和挖掘機(jī)配合進(jìn)行拋石，方法為進(jìn)占法。用自卸汽車(chē)將石料運(yùn)至拋投現(xiàn)場(chǎng)，先用挖掘機(jī)進(jìn)行拋投至水面以上0.5m，然后由推土機(jī)將細(xì)骨料推平嵌縫，采用振力不小于40t的重型壓路機(jī)碾壓6～8遍。填筑壓實(shí)后進(jìn)行沉降檢測(cè)，采用沉降觀測(cè)法，以重型振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，當(dāng)壓實(shí)層頂面穩(wěn)定、無(wú)輪跡，可判為密實(shí)狀態(tài)。在檢測(cè)段選擇檢測(cè)點(diǎn)，用白灰做出明顯標(biāo)記，先記錄初始高程，然后用壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2遍，再觀測(cè)檢測(cè)點(diǎn)的高程，如沉降標(biāo)準(zhǔn)差小于3mm，可判定沉降穩(wěn)定，沉降滿(mǎn)足要求。沉降觀測(cè)檢測(cè)點(diǎn)的布設(shè)參照J(rèn)TG F10—2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》之填石路堤執(zhí)行(即每40m檢測(cè)一個(gè)斷面，每個(gè)斷面檢測(cè)5～9點(diǎn))。檢驗(yàn)合格后方可填筑碎石。如檢驗(yàn)后不符要求，查明原因，挖除重新拋填或繼續(xù)碾壓，直到合格。

對(duì)于暗渠基礎(chǔ)布線下岸坡較深的位置，采用樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，本方案先進(jìn)行基礎(chǔ)回填，回填料為粗砂，填筑至基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高程后，滿(mǎn)足設(shè)備進(jìn)場(chǎng)要求即可，然后進(jìn)行鉆孔、澆注灌注樁。

4.2 實(shí)施難題解決方法

在工程建設(shè)過(guò)程中，樁號(hào)為0+450～0+480段出現(xiàn)基礎(chǔ)壓實(shí)困難的情況，施工期間對(duì)本段回填了大量塊石，但仍出現(xiàn)基礎(chǔ)穩(wěn)定性差、沉降量大的情況，施工單位針對(duì)此次事件，首先對(duì)本段進(jìn)行強(qiáng)夯處理，經(jīng)過(guò)2次全區(qū)域強(qiáng)夯處理后，基礎(chǔ)仍然不穩(wěn)定、沉降量大，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)再次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀岸坡陡并且湖底很深，回填塊石多滑向湖底，如繼續(xù)填筑塊石，回填量很大，因此針對(duì)此段進(jìn)行了變更，基礎(chǔ)形式更改成樁基礎(chǔ)方案，確保了暗渠的穩(wěn)定性和安全性，其余段在施工過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)異常。通過(guò)工程的實(shí)施，驗(yàn)證了暗渠基礎(chǔ)制定的方案是合理可行的。

5 結(jié)語(yǔ)

丁香湖暗渠于2018年年底建設(shè)完成，是目前遼寧省規(guī)模最大的城市排水暗渠，利用暗渠頂部建設(shè)的城市慢行道，為人們提供了休閑、嬉戲的場(chǎng)所，暗渠已成為丁香湖景區(qū)的又一道風(fēng)景線。丁香湖暗渠工程解決了南干渠分流問(wèn)題，增加了下游出口的排水能力，為城市排水防澇治理工程提供了新思路。文章側(cè)重研究了暗渠在城市排水防澇工程中的應(yīng)用，根據(jù)排澇區(qū)域的實(shí)際特點(diǎn)，制定符合區(qū)域規(guī)劃的解決方案，對(duì)城市的未來(lái)發(fā)展提供基礎(chǔ)條件，該研究成果可為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)、施工提供參考和借鑒，對(duì)暗渠運(yùn)行管理、后期維護(hù)內(nèi)容涉及較少，還有待進(jìn)一步研究。