中成路暗渠塌陷處理方案分析

朱必方，高焱哲

(廣州市宏濤水務勘測設計有限公司，廣州 510405)

1 工程概況

中成路暗渠[1]位于中成路與沙河涌交匯處，主要解決中成路跨沙河涌的交通，暗渠為舊漿砌石擋土墻上加鋼筋混凝土蓋板形式，暗渠道路經(jīng)過多次改造。

2008年出現(xiàn)過1次險情[2]，道路中間位置坍塌范圍為3～5 m2，深度為2～3 m，后采用回填塊石混凝土進行處理。2017年4月27日出現(xiàn)了第2次險情，道路南側花壇位置坍塌呈長條形，范圍為6～10 m2，深度為2～5 m，隨后采用暗渠內部四周架設支撐及外部充填灌漿處理。2017年6月4日，發(fā)現(xiàn)第2次險情處西側路面坍塌呈圓形，坍塌范圍為20～30 m2，深度為2～6 m，造成暗渠行洪不暢(見圖1所示)。第2次、第3次險情現(xiàn)場照片如圖2所示。

圖1 3次險情位置示意

圖2 第2次(左)、第3次(右)險情示意

2 暗渠結構及處置方案

2.1 暗渠結構

通過衛(wèi)星歷史圖片對比摸查，圖3左為2000年險情示意，顯示中成路下游為明渠，中成路上游為260 m長暗渠，暗渠段上游為明渠；圖3中為2009年險情示意，顯示中成路下游為暗渠，并且下游暗渠線位已經(jīng)明顯外東改移，中成路上游全為暗渠，已無明渠；圖3右為2010年險情示意，顯示中成路下游為暗渠，中成路上游已揭蓋復涌。通過3張衛(wèi)星圖片對比可以了解，由于白天鵝2期及廣州凈水有限公司(京溪凈水廠)的建設，沙河涌中成路段上游、下游均進行過河涌建設，但均未對沙河涌中成路暗渠進行改造。

圖3 衛(wèi)星歷史示意

該段基本無維護，為此，作業(yè)人員使用長管呼吸器、安全繩進入暗渠，粗略量測暗渠尺寸、位置、周邊匯入的排水口。經(jīng)摸查，暗渠前段為2010年新開段，新開段尾端以70°～80°轉折接回舊沙河涌暗渠(內尺寸2.0 m×2.3 m)，出口為白天鵝2期改道整體涵箱[3]結構。舊沙河涌暗渠為舊漿砌石擋土墻加蓋板型式，出現(xiàn)多處石塊脫落、局部倒塌，第3次險情位置幾乎阻斷了暗渠過流斷面。

根據(jù)暗渠摸查情況，初步繪制了暗渠平面關系示意(見圖4)。坍塌位置上游存在舊河涌暗渠段(圖4中黃色虛粗線)及2010年新開段(圖4中藍色粗線)，坍塌位置下游舊暗渠已被白天鵝花園2期建設時填埋(圖4中黃色虛細線)并新建了改道段(圖4中粉色線)。

2.2 處置方案確定

由于多處石塊脫落、局部倒塌，并且3次險情位置距離近、險情相隔時間變短，舊暗渠原位置復建施工風險高。舊暗渠位置東側北面為奧邦輪胎市場的主要入口，經(jīng)過東側中成路去天河區(qū)的大拖車、貨車、轎車等各種車輛川流不息，新暗渠位置選擇在東側影響大；舊暗渠位置東側南面距離白天鵝二期上部主體結構為7.2 m，無法滿足新暗渠布設寬度及安全距離要求。

舊暗渠位置西側北面為東院小區(qū)上部主體結構為17.2 m，南面距離白天鵝一期上部主體結構約為56.0 m，新暗渠位置選擇在西側可行。

綜合考慮新暗渠各位置的布設，并結合下述施工導流[4]、交通疏解[5]等方面，按滿足遠期規(guī)劃行洪及補水要求在舊暗渠西側新建6.0 m(凈寬)×3.5 m(凈高)的暗渠(見圖5所示)。

圖5 新暗渠位置示意

3 施工導流和交通疏解

中成路暗渠距離耙齒瀝水庫1.5 km，集水面積為2.86 km2(含耙齒瀝水庫2.04 km2)，汛期流量為24.1 m3/s(含耙齒瀝水庫下泄流量7.7 m3/s)。中成路段沙河涌位于廣州凈水有限公司(京溪凈水廠)尾水口下游約500 m，實際尾水流量約為1.0 m3/s。

采用圍堰將新舊河涌分段圍護，使沙河涌新河道水流及舊河涌水流通過埋設混凝土管的施工導流方式。

為了減小汛期施工導流流量[6]，耙齒瀝水庫通過放水涵提前放水至汛限水位來保證水庫大雨時不泄洪，施工導流設計流量為24.1+1-7.7=17.4 m3/s(其中舊河涌流量為5.0 m3/s，2010年整治端河涌流量為12.4 m3/s)，考慮埋設管長為10 m，上游最大水深為4.8 m，下游水深為3.0 m，埋設涵管[7]底坡為1/1 000，管身糙率取為0.014，暗渠上下游渠道過流面積為9.0 m2，經(jīng)計算采用2根直徑為1.5 m的鋼筋混凝土埋管，滿足施工設計流量為17.4 m3/s要求。

第1期導流方案：圍蔽中成路南側道路險情位置及白天鵝2期花壇位置(見圖6上圖藍色)，坍塌暗渠兩側施打鋼板樁并架設支撐保障兩側安全后，采用小型挖機局部開挖坍塌位置并埋設2根直徑為1.5 m混凝土管(見圖6上圖綠色)，在新暗渠位置3邊施打鋼板樁并架設支撐進行下游鋼筋混凝土涵箱施工(見圖6上圖青色實線)。

第2期導流方案：圍蔽中成路北側道路及北側舊河涌(見圖6下圖藍色)，埋設直徑為1.2 m混凝土管(見圖6下圖綠色)，將舊河涌水流導流至2010年整治段河涌，截斷舊河涌3邊施打鋼板樁并架設支撐進行永久結構中游游段涵箱施工(見圖6下圖青色實線)。

圖6 施工導流及交通疏解示意

第3期導流方案：先埋設2根直徑為1.2 m混凝土管，將2010年整治段河涌水流導流至舊河涌，再截斷2010年整治段河涌進行永久結構上游游段涵箱施工。

中成路周邊有白天鵝花園、京溪小學、京溪公安宿舍、中人小區(qū)、千禧花園、諾亞互聯(lián)產(chǎn)業(yè)園等，為連接白云區(qū)京溪街和天河區(qū)元崗街重要交通要道。第1期利用中成路北側進行交通疏解(見圖6上圖深綠色)，保證最窄處8.0 m的通行寬度，第2期利用新建涵箱側中成路及白天鵝2期花壇位置進行交通疏解(見圖6下圖深綠色)，保證最窄處9.0 m的通行寬度。

該施工導流和交通方案緊密銜接，方便快捷，合理處理了汛期洪水導流及交通疏解問題。

4 管道保護方案

坍塌位置周邊管線[8]多，主要管線如下：直徑為1.2 m自來水鋼管，覆土層厚度為1.10～1.30 m；直徑為0.3 m PVC煤氣管，埋設深度為1.20～1.50 m；電力管為10 kV，埋設深度為1.10～1.30 m；2孔軍用光纖，埋設深度為1.20～1.80 m；直徑為0.8 m污水管，埋設深度為5.00～5.20 m；直徑為0.4 m雨水管，埋設深度為2.00～2.20 m；電信管溝為0.6 m×1.8 m，埋設深度為1.70～1.80 m；通訊線路燈線若干，埋設深度為0.20～1.00 m(見圖7所示)。

圖7 物探主要管線示意

4.1 “建基面上部擴大孔鋼管樁托換”保護直徑1.2 m給水管

中成路給水管屬于廣州市重要供水支管，遷改難度大，通過分析論證采取現(xiàn)位保護措施。

鑒于1.20 m的給水管覆土層厚度為1.10～1.30 m，暗渠結構底板深度約9.50 m，暗渠結構施工時給水管懸空高度約7.00～7.20 m，通過以下措施較好地解決了懸空對給水管影響。

采用小型鉆機對準擴大孔孔位(見圖8中藍色示意)鉆孔取樣判斷鋼管樁的適用性。挖除表層混凝土路面并開挖至給水管中心線高程，特別注意給水管周邊約1.0 m范圍采用人工開挖。預留給水管下梯形受力土體(圖8中紅色示意)，進行給水管兩側土體開挖至鋼管樁施打平臺高程(圖8中藍色水平線示意)，以保障周邊淺層開挖時給水管的支撐條件，梯形受力土體待托換后開挖?？紤]減小施打時的擠土效應[9]、減弱對周邊振動影響，并有利于預留土體[10]的安全穩(wěn)定支撐，采用部分擠土成樁、壁厚薄的敞口鋼管樁。預留土體2側施打4個直徑為0.8 m深度為5.1 m的擴大孔，減少直徑為0.5 m敞口鋼管樁[11]施打的摩檫反力約1 280 kN(樁周長1.57 m×側阻力標準值80 kPa×5.1 m×2)，方便了敞口鋼管樁的施打。

最后，洞挖[12]預留土體架設鋼支撐梁。擴大孔(直徑為0.8 m孔內施打直徑為0.5 m的鋼管樁)充分利用圓形土拱效應保留了給水管下預留土體的良好受力條件。擴大孔孔四周距離鋼管樁平均凈距為0.15 m使得鋼管樁周圍土體應力釋放，可以降低了托換后給水管下土體開挖對鋼管樁支撐結構的擾動，方便預留土體開挖并進行永久混凝土涵箱的施工。

4.2 外包后吊起保護處理煤氣管、電力、軍用光纖

搶險施工過程中的擾動及觸碰對煤氣管、電力、軍用光纖影響大，開挖過程中管線底懸空會影響管線的使用甚至產(chǎn)生破環(huán)，為此，管線采用外包吊起保護，避開管線位置施打鋼板樁支護，管線位置兩側鋼板樁架設支撐，在鋼板樁后側、管線上側利用兩側鋼板樁受力架設預制橫梁，預制橫梁上架設12 m長40b工字鋼，再采用大2號對開后的硬PVC管上下綁扎，需保護管線，利用PVC管對開后綁扎解決管線施工擾動或者碰撞問題，最后，綁扎好的硬PVC管每隔2 m利用鋼筋吊起在工字鋼上，工字鋼吊起解決管線懸空問題(見圖9)。

圖9 電力、煤氣、光纖保護處理示意

5 結語

該工程作為應急搶險項目于2017年8月實施，工程完工后經(jīng)歷了多次洪水考驗，說明對暗渠的處置方案是合理可行的。