雨水管非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)研究

上海機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部 上海 201202

1 工程概況

某地道地基已經(jīng)過(guò)堆載處理，共有東西2 條地道，西側(cè)地道全長(zhǎng)568 m，東側(cè)地道全長(zhǎng)294 m（遠(yuǎn)期預(yù)留）。雨水管在地道最深處W7段和E4段從底板下橫穿2 條地道，并沿地道向南延伸，見(jiàn)圖1。

圖1 地道雨水管位置平面示意

W7段和E4段為地道遮光段，長(zhǎng)度38 m，底板厚度1.1 m，墻板厚度1 m，光柵梁0.8 m×0.6 m，間距3 m。W7段和E4段無(wú)地基加固，設(shè)有3 排共36 根Φ800 mm鉆孔灌注抗拔樁，底板下的DN800雨水管有鋼筋混凝土加固措施，落低井寬度為0.3 m，如圖2所示。

本工程所修復(fù)的雨水管材質(zhì)為球墨鑄鐵，底板結(jié)構(gòu)內(nèi)外采用軟接頭連接，其余采用承插式接頭，彎頭采用45°彎頭。雨水管埋深約9 m，下有厚20 cm中粗砂墊層，位于黏質(zhì)粉土層。

圖2 西側(cè)地道W7段雨水管處剖面

2 雨水管損壞情況及原因分析

地道工程竣工1 年之后，從與雨水管相通的泵站中發(fā)現(xiàn)抽出大量泥沙，并且在W7段結(jié)構(gòu)邊地表發(fā)現(xiàn)一個(gè)Φ0.8 m的塌陷洞口，從而判斷雨水管可能損壞。通過(guò)在地道底板上重新開(kāi)設(shè)工作井，切割開(kāi)雨水管，進(jìn)入管內(nèi)發(fā)現(xiàn)最西面的雨水管軟接頭已損壞，橡膠頂部被撕裂且結(jié)構(gòu)內(nèi)外雨水管有輕度錯(cuò)位，其余3 個(gè)軟接頭也有損壞（圖3）。

圖3 雨水管接頭處損壞情況（由西至東）

根據(jù)損壞的情況，推斷雨水管橡膠軟接頭外側(cè)的鋼套管在填土后發(fā)生變形或移位，未起到有效的保護(hù)作用，在上方9 m深回填土的重壓下軟接頭橡膠頂部撕裂，導(dǎo)致周?chē)巴岭S地下水涌入雨水管，并加劇了軟接頭的損壞，而非差異沉降造成。

經(jīng)過(guò)對(duì)4 個(gè)接頭損壞情況的觀察，發(fā)現(xiàn)2 條地道間的接頭損壞情況較外側(cè)2 個(gè)接頭要好很多。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，中間的2 個(gè)接頭四周分別被工法圍護(hù)和水泥土攪拌樁包圍，與外界水系一定程度地隔離了，從而推斷地下水的含量也是影響雨水管損壞情況的重要因素之一。

3 雨水管修復(fù)技術(shù)[1-6]

探明損壞情況以及損壞原因后，擬訂了開(kāi)挖和非開(kāi)挖2 種修復(fù)方案來(lái)進(jìn)行修復(fù)。開(kāi)挖修復(fù)法為重新打設(shè)圍護(hù)，然后開(kāi)挖至雨水管底，對(duì)雨水管接頭進(jìn)行徹底的修復(fù)；非開(kāi)挖修復(fù)法為利用工作井，鉆入雨水管采用內(nèi)襯鋼套筒的方法對(duì)軟接頭進(jìn)行修補(bǔ)。開(kāi)挖修復(fù)法的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證修復(fù)質(zhì)量，缺點(diǎn)是費(fèi)用較高、工期長(zhǎng)；非開(kāi)挖法的優(yōu)點(diǎn)是影響小、工期短、費(fèi)用低，缺點(diǎn)是修復(fù)質(zhì)量受施工現(xiàn)場(chǎng)條件影響且修復(fù)后過(guò)水截面變小。由于地道已移交給運(yùn)行單位，故選擇了安全性和可操作性更強(qiáng)的非開(kāi)挖修復(fù)方案。

非開(kāi)挖修復(fù)方案施工流程：開(kāi)鑿工作井→CCTV檢測(cè)→清淤→內(nèi)襯修復(fù)→高壓旋噴管底加固→塌陷土體翻挖→工作井恢復(fù)

3.1 工作井開(kāi)鑿

為盡量減少對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，開(kāi)鑿主要采用人工風(fēng)鎬打鑿混凝土和氧氣切割鋼筋相結(jié)合的方法。雨水管采用砂輪切割機(jī)切割。

工作井尺寸1.6 m×0.8 m，雨水管修復(fù)后恢復(fù)成0.7 m×0.7 m的檢修井，故開(kāi)鑿時(shí)根據(jù)規(guī)范要求預(yù)留鋼筋連接長(zhǎng)度，鋼筋采用擠壓套筒連接?；炷链蜩彽膶?shí)際尺寸為1.8 m×0.8 m，橫向Φ28 mm、Φ25 mm的鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度15 cm，縱向Φ15 mm的鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度20 cm（過(guò)程中先彎起以留出工作面）。

3.2 內(nèi)襯修復(fù)

施工前需對(duì)雨水管壁內(nèi)表面進(jìn)行清洗，清除表面垃圾，使修復(fù)的材料與原雨水管壁接觸充分、無(wú)空隙。

施工流程：鑿開(kāi)變形滲漏點(diǎn)→水玻璃和聚氨酯凝固損壞點(diǎn)上方土體→聚氨酯堵注→快干水泥補(bǔ)平→瀝青麻絲嵌縫→安裝O形橡膠止水帶及鋼套環(huán)

軟接頭鑿開(kāi)后立即用泵將水玻璃和聚氨酯混合物注入上方土體進(jìn)行初步封堵，防止土進(jìn)入雨水管，再進(jìn)一步用聚氨酯進(jìn)行堵漏，完成后鑿除多余部分用水泥補(bǔ)平，將兩邊O形橡膠止水帶放置到位，中間用瀝青麻絲填充，最后安裝鋼套環(huán)。鋼套環(huán)分上下2 片，左右兩邊各有1 個(gè)螺絲，安裝好后擰緊螺絲，將鋼套環(huán)上下?lián)蔚轿唬▓D4）。

鋼套環(huán)安裝完成后用遇水膨脹條填補(bǔ)邊上的縫隙，并找平邊上的坎，避免積淤。修復(fù)完成后雨水管過(guò)水?dāng)嗝姒?5 cm，過(guò)水?dāng)嗝婷娣e減少了12%（圖5）。

根據(jù)雨水管水流速度計(jì)算公式：Q=ω×V，其中Q為單位時(shí)間過(guò)水量，ω為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，V為水流速度。由此計(jì)算出面積減小后水流速度增加了14%。另考慮到雨水管修復(fù)后表面的粗糙程度改變對(duì)水流的影響，實(shí)際水流速度的增加約在18%左右。

圖4 雨水管橫斷面

圖5 雨水管縱斷面

3.3 高壓旋噴管底加固

為了防止結(jié)構(gòu)內(nèi)外后期可能的差異沉降以及塌陷滲漏造成的空洞對(duì)雨水管再次造成損壞，保證修復(fù)效果，對(duì)管底進(jìn)行高壓旋噴加固（圖6）。

圖6 高壓旋噴加固平面示意

雨水管接頭兩邊50 cm、距離結(jié)構(gòu)邊150 cm各打一根Φ1 200 mm高壓旋噴樁，采用P.O 42.5水泥。水泥摻量為25%，水灰比為0.7～1.0 ，高壓泵壓力5 MPa，提升速度不大于100 mm/min。

樁長(zhǎng)為6 m，雨水管上部2 m，雨水管下部3 m，雨水管中心標(biāo)高為-3.81 m。雨水管部位噴射壓力為上部和下部壓力的80%，且同時(shí)觀察壓力值有無(wú)異常、雨水管內(nèi)有無(wú)滲漏。

3.4 工作井恢復(fù)

雨水管修復(fù)完成后按照原設(shè)計(jì)配筋對(duì)底板進(jìn)行恢復(fù)，新鋼筋與既有鋼筋的連接采用A級(jí)擠壓套筒連接?；謴?fù)后在檢修井內(nèi)設(shè)置一把不銹鋼爬梯，并在井口蓋鑄鐵蓋板。

4 綜合物探

因雨水管及泵站中清運(yùn)的流砂方量較大，軟接頭周邊土體可能存在掏空現(xiàn)象，會(huì)對(duì)上方機(jī)場(chǎng)滑行跑道土面區(qū)造成安全隱患，故在注漿之后再對(duì)滲漏影響范圍進(jìn)行綜合物探，采用地質(zhì)雷達(dá)法、高密度電阻率法、跨孔電阻率CT法等多種方法相結(jié)合來(lái)達(dá)成探測(cè)目的。

地質(zhì)雷達(dá)是利用介質(zhì)間的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等電性差異分界面對(duì)高頻電磁波的反射來(lái)探測(cè)地下目標(biāo)體的。高密度電阻率法通過(guò)A、B電極向地下供電，從而得出記錄點(diǎn)的電阻率，進(jìn)行計(jì)算與分析，獲得地層中的電阻率分布來(lái)達(dá)成探測(cè)目的?？缈纂娮杪蔆T法是高密度電阻率法的一種技術(shù)改進(jìn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，布置雷達(dá)測(cè)線(xiàn)12 條，總長(zhǎng)度480 m，高密度電阻率法測(cè)線(xiàn)12 條，總長(zhǎng)度480 m，跨孔電阻率CT法測(cè)線(xiàn)2 對(duì)。通過(guò)上述方法進(jìn)行探測(cè)后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)雨水管軟接頭周?chē)嬖谕馏w空洞。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)地道底板下雨水管軟接頭損壞情況原因的分析，就2 種修復(fù)方案進(jìn)行了比選，最終采取了非開(kāi)挖修復(fù)的技術(shù)對(duì)雨水管進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)完成后，經(jīng)過(guò)半年時(shí)間的觀察，不再發(fā)現(xiàn)有漏水或者流砂的現(xiàn)象；同時(shí)非開(kāi)挖修復(fù)使得軟接頭處的過(guò)水?dāng)嗝鏈p少了5 cm，但雨水管本身管徑較大，對(duì)水流速度影響不大。綜上所述，非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)對(duì)損壞情況較輕微的雨水管軟接頭具有良好的效果。