中心城區(qū)軌交站點(diǎn)施工區(qū)域合流總管遷改及加固設(shè)計(jì)

姚陳玨

（上海錦興市政設(shè)計(jì)咨詢有限公司，上海市 200125）

0 引 言

隨著城市規(guī)模的快速擴(kuò)展，超大城市軌道交通的建設(shè)需求不斷增強(qiáng)，而中心城區(qū)因市政管線復(fù)雜，地上、地下建構(gòu)筑物眾多且交通通行不能中斷，故軌道交通區(qū)間段基本都以盾構(gòu)隧道形式進(jìn)行建設(shè)，但軌交站點(diǎn)及其出入口等不可避免的需采用大開挖施工。在軌交站點(diǎn)基坑開挖施工前，需合理解決地下管線與地鐵車站關(guān)系[1]，對施工范圍內(nèi)的市政公用管線進(jìn)行遷改，以確保軌交站點(diǎn)施工不至于影響周邊居民和企事業(yè)單位的正常生產(chǎn)和生活。

因排水管道采用重力排水，受限于排水方向及接入點(diǎn)標(biāo)高，埋設(shè)較深，且敷設(shè)范圍廣，同時排水工程常設(shè)有配套附屬設(shè)施及構(gòu)筑物，增加了遷改難度[2]。本文以上海市軌道交通14 號線工程東新路站施工區(qū)域的合流總管臨時排水方案設(shè)計(jì)為例，介紹明挖軌交站點(diǎn)大開挖施工前進(jìn)行排水管道遷改和臨時排水的必要性，通過方案研究，確定并優(yōu)化實(shí)施方案，體現(xiàn)工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為其他類似工程的總管遷改和臨時排水工程的實(shí)施提供借鑒。

1 總體工程概況

上海軌交14 號線于2016 年11 月全面開工建設(shè)，2021 年12 月30 日開通運(yùn)營，線路西起嘉定區(qū)封浜站，途經(jīng)嘉定區(qū)、普陀區(qū)、靜安區(qū)、黃浦區(qū)和浦東新區(qū)，終點(diǎn)止于浦東新區(qū)桂橋路站，是聯(lián)系上海市中心和東西部地區(qū)的便捷通道。14 號線位于普陀區(qū)共有一座5 座車站，分別為真光路站、銅川路站、真如站、中寧路站和東新路站。

東新路站位于武寧路下，騎跨東新路，與凱旋北路、普雄路斜交，為地下二層一島一側(cè)式站臺車站，與軌道交通3、4 號線曹楊路站采用通道換乘，見圖1。車站主體規(guī)模470.1 m×28.51 m，站臺中心處頂板覆土約3.67 m，底板埋深約18.9 m。車站共設(shè)7 個出入口、3 座消防專用出入口、4 組共10 座風(fēng)亭，其中7號出入口預(yù)留。

圖1 軌交14 號線東新路站體位置示意圖

2 臨時排水工程實(shí)施方案

2.1 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)概況

軌道交通14 號線工程東新路站所在區(qū)域?qū)傥鋵幣潘到y(tǒng)，排水體制為合流制。東新路站及其出入口均采用明挖施工，武寧路（凱旋北路—普雄路）下方的φ2400 現(xiàn)狀合流污水管道均位于軌交站點(diǎn)施工影響范圍內(nèi)。

武寧排水系統(tǒng)服務(wù)范圍：東與大光復(fù)西、萬航排水系統(tǒng)接壤，西面和北面分別與銅川（東）、曹楊排水系統(tǒng)相接，南面與林家巷排水系統(tǒng)為鄰，總服務(wù)面積約為274 hm2，見圖2。雨水系統(tǒng)原規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：P=1 a，綜合徑流系數(shù)為0.6。污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：綜合生活污水量標(biāo)準(zhǔn)330 L/P·d；截流倍數(shù)為3；地下水滲入量按地區(qū)旱流污水量的10%計(jì)算。

圖2 現(xiàn)狀武寧排水系統(tǒng)總體方案示意圖

現(xiàn)狀武寧排水系統(tǒng)φ1000-φ2400 合流總管沿武寧路自西向東敷設(shè)，在武寧路、普雄路路口與普雄路φ1200-φ2200 合流總管匯合后，改為2.8 m×2.4 m合流污水箱涵接至路口西南角的武寧合流污水泵站。根據(jù)規(guī)劃，武寧排水系統(tǒng)屬于蘇州河深層調(diào)蓄隧道服務(wù)范圍，系統(tǒng)內(nèi)總管、泵站等排水設(shè)施均基本維持現(xiàn)狀，通過在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置二三級管道將超過現(xiàn)狀武寧系統(tǒng)排水能力的合流污水輸送至蘇州河深層調(diào)蓄隧道進(jìn)行調(diào)蓄的方式，實(shí)現(xiàn)武寧排水系統(tǒng)的提標(biāo)和溢流污染控制。

武寧合流污水泵站建成于1997 年，內(nèi)設(shè)雨水泵房和截流泵房，雨水泵房設(shè)計(jì)流量為14.16 m3/s，截流泵房設(shè)計(jì)流量為1.50 m3/s。雨水及超過截流倍數(shù)的合流污水經(jīng)泵提升后排入蘇州河，旱流污水和雨天截流污水經(jīng)泵提升后接入合流一期污水總管，最終至竹園污水處理廠處理后排放長江。

2.2 合流污水總管永久遷改

武寧路φ2400 合流總管是區(qū)域最重要的雨水、污水輸送通道，為確保區(qū)域雨污水排水安全，該合流總管在任何時候都需保持暢通。根據(jù)軌交14 號線東新路站點(diǎn)總體設(shè)計(jì)，武寧路（凱旋北路—普雄路）φ2400 合流總管均位于站點(diǎn)的正上方，現(xiàn)狀合流總管埋深約6 m，地鐵頂板覆土不足4 m。因此，現(xiàn)狀合流總管不僅位于軌交站點(diǎn)施工開挖范圍內(nèi)，且標(biāo)高與站體沖突，為避免地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)因排水管道的存在而不能封閉，導(dǎo)致無法開挖施工[3]，需將合流總管永久遷改至站體外或采取臨時排水措施，見圖3。

圖3 東新路站點(diǎn)與合流污水總管的相關(guān)關(guān)系

在東新路站點(diǎn)基坑開挖前，先期將武寧路（凱旋北路—普雄路）φ2400 合流管永久搬遷至站體東側(cè)。為盡可能減少總管遷改對現(xiàn)狀道路交通通行的影響，永久遷改起自凱旋北路南側(cè)，止于普雄路北側(cè)，不涉及跨路施工，除路口局部管段采用開槽埋管法施工外，其余均采用頂管法施工。此外，考慮到站體的阻隔，為便于武寧路南側(cè)地塊合流污水的排放，站體主體結(jié)構(gòu)建成后，在其上方淺埋一根DN1200合流管道，作為南側(cè)地塊的合流污水收集管道，見圖4。

圖4 φ2400 合流管永久搬遷方案示意圖

2.3 局部節(jié)點(diǎn)加固及臨排必要性

根據(jù)軌交14 號線東新路站點(diǎn)總體設(shè)計(jì)，武寧路、普雄路口的φ2400 合流管及檢查井位于14 號線東新路站盾構(gòu)推進(jìn)線路上方，且位于東新路站南端頭井加固范圍內(nèi)，見圖5。該處φ2400 合流管埋深約為6.5 m，管底距盾構(gòu)頂約為6.0 m。

圖5 普雄路節(jié)點(diǎn)總管與站點(diǎn)施工影響分析圖

根據(jù)施工籌劃，在完成合流總管的永久遷改及場地內(nèi)其他管線、設(shè)施的搬遷后，即進(jìn)行地鐵站點(diǎn)開挖施工。一旦站點(diǎn)開始開挖，隨著地下土體的擾動，可能導(dǎo)致φ2400 鋼筋混凝土排水管接口錯位、滲漏等，造成水土流失，從而引起路面沉降甚至地面塌陷，由此產(chǎn)生的后果是地面交通癱瘓、地下管線斷損、周邊居民樓墻體開裂等，對區(qū)域交通、沿線居民帶來不良影響；且φ2400 合流總管遭到破壞的話，其上游地區(qū)的排水都將受到影響，區(qū)域內(nèi)排水設(shè)施無法正常運(yùn)行，對整個區(qū)域的環(huán)境造成巨大破壞。

此外，埋設(shè)在地下水位較高、周圍土質(zhì)較松散的砂性土中的管道，管道的滲漏、破裂等會加劇周邊土體的流失，不僅影響周邊道路交通，還將嚴(yán)重影響軌道交通線路的運(yùn)營安全。因此，在站體端頭井加固及地鐵盾構(gòu)推進(jìn)前對φ2400 合流總管及檢查井進(jìn)行預(yù)加固保護(hù)是十分必要的，且在預(yù)加固前須采取臨時排水措施，保證區(qū)域排水通暢，確保上游及沿線居民排水不受影響。

2.4 內(nèi)襯加固方案

東新路站南側(cè)站點(diǎn)端頭井加固范圍內(nèi)的φ2400合流管及檢查井均為鋼筋混凝土材質(zhì)，結(jié)構(gòu)較完整，對其進(jìn)行預(yù)加固主要為防止因站體施工產(chǎn)生不均勻沉降，造成管道接口脫節(jié)。設(shè)計(jì)中，從總體技術(shù)及經(jīng)濟(jì)合理性比較，擬對合流檢查井采用不銹鋼板整體內(nèi)襯的方式進(jìn)行預(yù)加固，同時對檢查井上、下游各5 m長管道采用不銹鋼管片整體內(nèi)襯，并與檢查井內(nèi)的不銹鋼板相連接，形成整體，以避免管道與檢查井連接處的不均勻沉降，防止管口脫節(jié)。內(nèi)襯不銹鋼板（管片）采用20 mm 厚304 不銹鋼，管片與管片之間采用對接焊縫。

2.5 臨時排水方案

對管道和檢查井的預(yù)加固作業(yè)需要在無水的條件下施工，因此預(yù)加固前需對管道進(jìn)行封堵，為保證武寧路、普雄路路口現(xiàn)狀合流總管的正常使用，需相應(yīng)采取臨時排水措施。因本段現(xiàn)狀合流總管埋深約6 m，在路口開挖施工難度大，難以采用重力流管道進(jìn)行臨時排水，且因施工周期較短，故采用臨泵進(jìn)行提升，接入下游合流總管，最終進(jìn)入武寧泵站，過路臨排管道采用淺敷鋼管。

（1）臨排流量

根據(jù)《上海市排水管道封堵臨時排水方案編制導(dǎo)則》（試行）（SSH/Z 10001—2016），按式（1）計(jì)算確定。

式中：QL為臨時排水措施設(shè)計(jì)流量，L/s；Qdr為截流井以前的旱流污水量，包括設(shè)計(jì)綜合生活污水量和設(shè)計(jì)工業(yè)廢水量，L/s；Qs為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；α1為流量折減系數(shù)，取1.0；α2為季節(jié)重要性系數(shù)，按汛期取1.2；α3為地區(qū)重要性系數(shù)，按重要地區(qū)取1.05；α4為管道重要性系數(shù)，取1.0；α5為封堵管道可恢復(fù)性影響系數(shù)，按汛期可恢復(fù)取1.0。

計(jì)算得到路口臨時排水流量見表1。

表1 合流管道臨時排水設(shè)計(jì)流量表

（2）臨排方案

為盡可能減少路口開挖施工，減輕對交通通行的影響，臨時排水泵坑盡可能結(jié)合現(xiàn)狀排水管道、檢查井設(shè)置，水泵均采用潛水軸流泵，且各型號水泵均倉庫冷備用一臺。臨排工程施工前，需做好相應(yīng)管段的臨時封堵，確保臨排期間無合流污水進(jìn)入擬預(yù)加固的檢查井和管道內(nèi)。

在武寧路、普雄路路口北側(cè)現(xiàn)狀φ2400 合流管道上新建4 座騎馬井，每座井內(nèi)均安裝一臺700QZ-70G-160 KW 潛水軸流泵，另在其中一座井內(nèi)安裝一臺500QZ-100G-75KW 潛水軸流泵一臺（輸送旱流污水）。在武寧路、普雄路路口東側(cè)現(xiàn)狀φ800 合流支管的兩座管檢查井內(nèi)各安裝一臺200QW360-6-11 潛水排污泵（輸送旱流污水）和一臺500QZ-100D-30KW 潛水軸流泵，見圖6。

圖6 合流總管臨時排水方案詳圖

在現(xiàn)狀站體施工圍場內(nèi)新建一座長3.0 m×寬3.0 m×高2.0 m 的鋼制集水池，臨時排水泵的DN200、DN500、DN700 出水管均單獨(dú)接入鋼制集水池內(nèi)，再通過管道重力流，由擬預(yù)加固的檢查井接入下游現(xiàn)狀φ2400 合流總管。

臨排工程實(shí)施期間，應(yīng)做好工程范圍內(nèi)的交通組織，避免影響區(qū)域居民的交通出行。為盡量減小施工期間對交通的影響，應(yīng)合理安排施工進(jìn)度，采用夜間快速施工，至少保證南北向雙向四車道通行；同時請專業(yè)交通設(shè)施單位在相關(guān)路口設(shè)置交通警示標(biāo)志標(biāo)線，并經(jīng)常與市、區(qū)交通主管部門溝通，嚴(yán)格按照交警主管部門要求，落實(shí)現(xiàn)場各項(xiàng)交通管理措施，排堵通暢，確保來往行人和車輛交通安全。

3 結(jié) 語

（1）城市中心城區(qū)軌道交通站點(diǎn)大規(guī)模開挖施工會不可避免的與現(xiàn)狀排水設(shè)施沖突，需合理設(shè)計(jì)排水方案，進(jìn)行排水管道的遷改。

（2）為確保軌交站點(diǎn)的施工安全及軌交運(yùn)營安全，并使得排水設(shè)施一直處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，建議對軌交站點(diǎn)端頭井加固范圍內(nèi)的排水管道、檢查井進(jìn)行預(yù)加固，不銹鋼板整體內(nèi)襯法是一種行之有效的加固方法。

（3）在進(jìn)行臨時排水方案設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分論證臨時排水的必要性和規(guī)模，在確保排水安全的前提下，節(jié)省工程投資。當(dāng)不能重力自流，需設(shè)置水泵提升時，建議盡可能利用現(xiàn)狀大型總管和檢查井設(shè)置泵站，組織臨時排水，更好地體現(xiàn)工程的經(jīng)濟(jì)、社會效益。