非開挖修復(fù)技術(shù)在大型排水箱涵修復(fù)中的應(yīng)用

王志全

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

上海市南區(qū)污水輸送干線（以下簡(jiǎn)稱為“南干線”）是上海市中心城區(qū)建設(shè)的第一條污水輸送干線，全長約32 km，上世紀(jì)70年代初建成通水，使用已超過45 a，接近設(shè)計(jì)壽命，近年來因箱涵破損造成的應(yīng)急搶修事件逐年增加，且現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)性損壞狀況較為嚴(yán)重，存在較大安全隱患。其中南干線1號(hào)泵站至3號(hào)泵站間的塘子涇路段受周邊建設(shè)條件限制，不具備另外選線新建的可行性，需采用非開挖修復(fù)技術(shù)對(duì)老箱涵進(jìn)行修復(fù)。

箱涵非開挖修復(fù)過程中，會(huì)遇到以下問題：如何確保南干線運(yùn)行不受影響；如何確保箱涵內(nèi)襯修復(fù)質(zhì)量；如何確保箱涵伸縮縫修復(fù)質(zhì)量。本文根據(jù)工程實(shí)例，對(duì)上述問題進(jìn)行了梳理總結(jié)。

1 工程概況

塘子涇路段路面平均標(biāo)高4.36 m，箱涵頂板絕對(duì)標(biāo)高3.08 m，平均埋深1.28 m，箱涵內(nèi)凈尺寸2 200 mm×2 000 mm，箱涵修復(fù)總長度480 m。箱涵受檢斷面頂板混凝土強(qiáng)度均滿足原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C23要求，頂板實(shí)測(cè)厚度損失量在1.3~6.9 cm范圍內(nèi)，厚度損失率為5%~27.6%（板厚25 cm），頂板底部混凝土腐蝕較嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層厚度明顯減少，推測(cè)橫向鋼筋開始腐蝕，依據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》，腐蝕程度為Ⅲ級(jí)重度腐蝕。

按上海市地貌類型圖，工程屬濱海平原地貌類型。該段為修復(fù)段，且開挖較淺，不受承壓水影響。

2 施工技術(shù)

塘子涇路段箱涵修復(fù)施工流程主要為臨排管道鋪設(shè)，箱涵封堵，箱涵修復(fù)。工程處于世博文化公園施工場(chǎng)地內(nèi)，除施工圍擋場(chǎng)地內(nèi)車輛通行外，不涉及交通組織。

2.1 臨排管道鋪設(shè)

塘子涇段涉及南干線1#泵站和世博污水納管泵站，為確保箱涵修復(fù)期間對(duì)南干線的運(yùn)行不造成影響，工程對(duì)兩座泵站進(jìn)行了流量分析。同時(shí)考慮到排水安全，臨排設(shè)計(jì)規(guī)模按照近3年日高峰流量計(jì)算，為南干線1#泵站、世博污水納管泵站2座泵站流量的疊加，合計(jì)日高峰流量為11.3萬m3/d，并配置備用泵，以應(yīng)對(duì)極端天氣及施工期間地區(qū)水量的增長。根據(jù)流量計(jì)算，臨排管道采用2根DN800 mm的鋼管，在現(xiàn)有人行道采用明管鋪設(shè)，過路口采用埋地鋪設(shè)。在修復(fù)段上游新建兩座臨泵井，選用潛水泵2用1備，下游現(xiàn)狀井改造作為入流井。塘子涇路段臨泵井布置縱斷面見圖1。

圖1 塘子涇路段臨泵井布置縱斷面圖（單位：mm）

2.2 箱涵封堵

臨排管道施工完成投入使用后，需對(duì)排水箱涵進(jìn)行封堵。封堵施工前，需先將封堵位置的積淤和垃圾清理干凈，并將管壁上粘附的污垢刷除干凈，以確保封堵嚴(yán)密。封堵時(shí)按照一層混合泥一層道板進(jìn)行，交叉疊起，分3次封堵，待下層強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)時(shí)再封堵上一層。如圖2所示，封堵時(shí)，內(nèi)嵌DN800的鋼管在堵頭內(nèi)，平時(shí)關(guān)閉堵頭上DN800預(yù)流管的盲板，汛期或應(yīng)急時(shí)接入DN800鋼管進(jìn)行臨時(shí)排放。最上層封堵時(shí)留有減壓預(yù)留孔，需等封堵好且達(dá)到保養(yǎng)要求后，再封堵預(yù)留孔。封堵完成后，在堵頭后面增加兩根20#槽鋼作為支撐，以增加堵頭水平抗力。

圖2 箱涵封堵截面圖

2.3 箱涵修復(fù)

為保證施工作業(yè)環(huán)境良好以及作業(yè)人員的健康安全，箱涵修復(fù)前先對(duì)箱涵進(jìn)行清淤處理，處理完成后將箱涵內(nèi)壁四周鑿毛洗凈。如圖3所示，在頂板鑿除酥松層時(shí)增加臨時(shí)支撐措施，臨時(shí)支撐由上下兩塊鋼板組成，中間通過螺桿連接，并可以通過擰動(dòng)螺桿調(diào)節(jié)高低。臨時(shí)支撐設(shè)置在鑿毛區(qū)前后兩側(cè)，擰動(dòng)螺桿使頂部鋼板貼緊頂板，避免鑿毛施工時(shí)振動(dòng)引起前后頂板塌落。

圖3 臨時(shí)支撐示意圖

2.3.1 頂板修復(fù)

箱涵頂板底部混凝土鋼筋及粗骨料外露，為Ⅲ級(jí)重度腐蝕。工程對(duì)頂板修復(fù)采用植筋→焊接鋼筋網(wǎng)片→噴涂高強(qiáng)砂漿進(jìn)行處理。噴涂高強(qiáng)砂漿時(shí)采用連續(xù)式攪拌機(jī)在井上攪拌高強(qiáng)砂漿，噴漿機(jī)噴頭與頂板面要保持垂直，噴頭距噴射面距離保持10cm為宜。噴涂中如發(fā)現(xiàn)砂漿表面干斑、松散、下墜、滑移或裂紋時(shí)要及時(shí)清除補(bǔ)噴。

2.3.2 伸縮縫修復(fù)

塘子涇段箱涵伸縮縫較多且混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重，傳統(tǒng)的伸縮縫修復(fù)方法需破壞原混凝土結(jié)構(gòu)及中埋式橡膠止水帶，并重新布設(shè)一根中埋式橡膠止水帶，對(duì)原混凝土結(jié)構(gòu)的破壞大，且對(duì)腐蝕嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)承載力損失嚴(yán)重、伸縮縫位置漏水嚴(yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)破壞不當(dāng)容易產(chǎn)生漏砂、塌方等安全隱患。為避免發(fā)生安全事故，工程采用伸縮縫非破壞修復(fù)技術(shù)，即在原有老箱涵中埋式止水帶外側(cè)再貼一條止水帶，并用雙組份聚硫密封膠嵌縫的修復(fù)方式，保留伸縮縫的使用功能。

如圖4所示，伸縮縫非破壞修復(fù)結(jié)構(gòu)包含堵漏層和防水層，堵漏層由聚氨酯水溶性堵漏劑層、瀝青麻絲層、原中埋橡膠止水帶層和快干水泥層組成；防水層由第一嵌縫層、橡膠止水帶層和第二嵌縫層組成。堵漏層和防水層之間設(shè)置泡沫板層以確保伸縮縫延展性。

圖4 塘子涇路段臨排縱斷面圖

堵漏層的作用是防止箱涵外的地下水進(jìn)入伸縮縫；防水層是在堵漏層基礎(chǔ)上，再外貼一條橡膠止水帶，起到雙重保障，即地下水不滲漏進(jìn)箱涵內(nèi)、箱涵內(nèi)的污水不漏出影響環(huán)境。如圖5所示，外貼橡膠止水帶中間凸起部結(jié)構(gòu)能夠保持伸縮縫位置的結(jié)構(gòu)延展收縮性。

圖5 外貼止水帶詳圖（單位：cm）

2.3.3 不銹鋼內(nèi)襯

排水箱涵頂板及伸縮縫修復(fù)完成后，開始安裝不銹鋼內(nèi)襯。如圖6所示，內(nèi)襯安裝順序?yàn)橄葌?cè)板后頂板，側(cè)板通過不銹鋼錨固鋼板與箱涵側(cè)壁連接固定，底端通過不銹鋼錨栓固定在箱涵底板上；頂板沿側(cè)板的頂端滑入限定的裝配位置，焊接頂板和側(cè)板的接縫進(jìn)行固定，并在不銹鋼頂板上開孔埋入鍍鋅管作為灌漿時(shí)的觀測(cè)管。不銹鋼內(nèi)襯安裝完成后，對(duì)箱涵底板進(jìn)行鋪鋼筋網(wǎng)，澆筑無機(jī)防腐砂漿修復(fù)。

圖6 不銹鋼內(nèi)襯示意圖

如圖7所示，不銹鋼側(cè)板采用分層澆筑，第一次澆筑高度為箱涵高度的一半，第二次澆筑高度為側(cè)板與頂板接縫位置。灌注時(shí)，兩側(cè)同時(shí)灌漿使兩側(cè)防腐砂漿液位均勻同步提升，灌漿的同時(shí)采用橡皮錘敲打傾聽回音來檢查灌漿是否密實(shí)。側(cè)板分層及兩側(cè)同步灌漿使灌漿更為密實(shí)，減小側(cè)板水平受力，使兩側(cè)壓力保持一致，減少不銹鋼內(nèi)襯的變形。

圖7 不銹鋼側(cè)板灌漿示意圖

如圖8所示，不銹鋼頂板采用分層澆筑，第一次澆筑至頂板和箱涵頂壁之間空隙通道的兩端的腋角，第二次澆筑至觀測(cè)管流出連續(xù)且不帶氣泡的防腐砂漿。不銹鋼頂板分次灌注能夠使砂漿得到充分流動(dòng)，砂漿中的氣泡能夠盡可能排出，且防止砂漿中的大顆粒集中在底部，避免砂漿層的強(qiáng)度在高度方向上差異較大。

圖8 不銹鋼頂板灌漿示意圖

3 結(jié)語

大型排水箱涵不停運(yùn)修復(fù)主要涉及臨排管道鋪設(shè)和箱涵修復(fù)。臨排管道鋪設(shè)時(shí)，不同工程背景的項(xiàng)目會(huì)涉及各種各樣運(yùn)行問題、交通問題和管線搬遷等問題，需要建設(shè)單位會(huì)同各參建單位提前做好排水流量分析、交通流量分析和管線排摸工作，確保能夠盡快的拿到相關(guān)政府部門批復(fù)的排水管道臨時(shí)封堵許可，掘路、占路執(zhí)照等批復(fù)文件，為臨排管道順利實(shí)施提供條件。

南干線塘子涇段排水箱涵修復(fù)采用的是不銹鋼內(nèi)襯及伸縮縫非破壞修復(fù)技術(shù)。采用不銹鋼板作為內(nèi)襯，修復(fù)后的箱涵截面損失小，且流動(dòng)阻力??；易于安裝和后續(xù)灌漿，且灌漿后的灌漿層和不銹鋼錨固鋼板形成類似鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，使用壽命久。采用伸縮縫非破壞修復(fù)技術(shù)對(duì)原有結(jié)構(gòu)破壞小，施工步驟少，修復(fù)效果好。此箱涵修復(fù)方式在工程實(shí)踐中獲得了良好的效果，可供相似工程參考與借鑒。