城市市政暗涵缺陷整治實踐

文／黃少輝 中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司 天津 300074

1、工程概況

A 河道位于某街道中部，流域面積約為6.29km，河長4.17km，比降7.4‰。其中，上游市政暗涵尺寸為A2.0x2.43～A4.9x3.3m，平均埋深4.2m，暗涵全長977.6m，匯水面積約52.25ha。

圖1 暗涵匯水面積

暗涵內(nèi)部共計查出隱患50 處。其中，功能性缺陷23處，其中，變徑1 處、樹根侵入1 處、異物侵入6 處、淤積15 處；結(jié)構(gòu)性缺陷27 處，其中滲漏6 處、麻面2 處、露筋8 處、破裂1 處、基墻掏空5 處、墻體垮塌1 處、砂漿流失1 處、伸縮縫封堵?lián)p壞3 處；漿砌石疏松3 處、土體松散4 處。

暗涵總體安全等級為I 級，運行維護設(shè)施安全等級為II 級。

2、暗涵內(nèi)外部特征調(diào)查

2.1 暗涵結(jié)構(gòu)及子單元安全評級情況

根據(jù)暗涵檢測報告，暗涵共劃分為22 個子單元，除2、7,15 至22 單元為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，其余單元均為漿砌石邊墻加鋼筋混凝土頂板。

2.2 涵內(nèi)水質(zhì)現(xiàn)狀

晴天小量污水，雨天合流制排水。

2.3 涵內(nèi)排水情況

上游源頭地塊共8 個，已完成清源地塊4 個，清源施工中的地塊4 個，暗涵出口設(shè)置總口，現(xiàn)狀基本5年一遇的降雨重現(xiàn)期要求，無明顯區(qū)域內(nèi)澇情況。根據(jù)暗涵檢測報告，已查明排口共25 個，其中，合流排口8 個，雨水排口17 個，詳見。

2.4 沿線其他情況

所屬道路情況：市政主干道，雙向10 車道。

與建筑關(guān)系：無上蓋建筑，與建筑外墻距離均在10m以上。

與綠化關(guān)系：基本沿暗涵兩側(cè)敷設(shè)，行道樹數(shù)量約500 棵，胸徑約20～60cm。

重要構(gòu)筑物：暗涵沿線途經(jīng)一座地鐵車站（地上站），兩個地鐵區(qū)間及三座人行天橋。

綜合管線情況：除常規(guī)的市政管線外，還涉及涉密管線。

地鐵安保區(qū)：全線位于地鐵安保區(qū)內(nèi)。

周邊用地情況：商業(yè)及居住用地。

已有規(guī)劃描述：定位不變，規(guī)劃予以保留。

表1 暗涵基本信息

表2 暗涵排口基本信息

3、總體目標

在國家、省、市三級城市黑臭水體治理實施方案和污水處理提質(zhì)增效的行動方案已編制的背景下，暗涵缺陷將如何深化細化上層次提出的建設(shè)策略和方針，在往年工程的基礎(chǔ)上，并與上層次規(guī)劃形成統(tǒng)一的合力，制定系統(tǒng)化的暗涵整治方案，做到因地制宜，一涵一策。針對暗涵現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)隱患等級、涵內(nèi)排口及上游清源地塊推進等因素，在往年已有工作基礎(chǔ)上，根據(jù)提質(zhì)增效行動方案收官年的相關(guān)要求，市政暗涵缺陷整治的總體目標如下：（1）消除含污排口，杜絕污水直排。（2）重塑暗涵斷面，恢復暗涵過流斷面。（3）消除暗涵缺陷，保證安全使用。

4、技術(shù)路線

針對片區(qū)現(xiàn)狀的內(nèi)澇積水形式、開發(fā)強度和已有生態(tài)建設(shè)基礎(chǔ)，秉承循序漸進和科學謀劃的原則，本次方案研究確定了市政暗涵缺陷整治的技術(shù)路線為：

圖2 技術(shù)路線

5、方案論證

5.1 對于評級為Ⅲ、Ⅳ級（中等及輕微）的子單元

根據(jù)檢測報告關(guān)于此類子單元的描述，子單元自身整體結(jié)構(gòu)較安全，材料雖有局部劣化，結(jié)構(gòu)輕微損傷但未影響承載能力，暫無垮塌隱患。方案根據(jù)各子單元中的不同類型的隱患點，提出針對性的局部修復措施，具體如表3。

表3 Ⅲ、Ⅳ級缺陷點處理措施

上述缺陷點可根據(jù)輕重緩急進行修復，修復完成后，建議由日常運管單位對其進行定期監(jiān)測，如缺陷擴大，及時采取相應措施。

5.2 對于評級Ⅰ、Ⅱ級（嚴重）的子單元

根據(jù)檢測報告關(guān)于此類子單元的描述，主要存在以下問題：（1）過流能力嚴重不足。（2）結(jié)構(gòu)整體破損嚴重，承載能力嚴重不足，變形、位移明顯超出設(shè)計允許范圍，整體穩(wěn)定性和安全性嚴重不符合國家有關(guān)標準要求。（3）材料嚴重劣化，結(jié)構(gòu)嚴重損壞。（4）存在危害程度分級為Ⅰ、Ⅱ級的缺陷、隱患。

為此，對于安全評級為Ⅰ、Ⅱ級的子單元，建議立即開展修復。經(jīng)現(xiàn)場踏勘及暗涵規(guī)劃定位的復核，該暗涵不適合采用復明的生態(tài)化處理。在暗涵現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)承載力、使用壽命無法量化評估的情況下，結(jié)合前期調(diào)研過程中與業(yè)主單位、各綜合管線產(chǎn)權(quán)單位、規(guī)劃、道路交通及綠化等相關(guān)政府部門對接，了解相關(guān)單位的基本訴求，并全面梳理分析確定暗涵現(xiàn)有污水或合流排口可在岸上解決的前提下，根據(jù)建設(shè)條件，本次整段修復方案共比選論證了臨時、永臨結(jié)合和永久三大類共6 種修復方案。

圖3 暗涵整治方案論證

（1）臨時加固方案

根據(jù)內(nèi)部修復工藝、內(nèi)襯加固體的厚度等不同，提出了3 種方案。

1）內(nèi)襯箱涵。由于原箱涵的結(jié)構(gòu)不滿足相關(guān)要求，因此在不考慮原箱涵的結(jié)構(gòu)承載力情況下，根據(jù)現(xiàn)狀暗涵跨徑情況，經(jīng)復核計算，需在現(xiàn)狀暗涵內(nèi)襯一個壁厚在200～350mm 之間的加固體?？紤]現(xiàn)狀暗涵規(guī)模較小，非汛期作業(yè)時間較短，為加快在有限空間內(nèi)施工速度，方案在內(nèi)襯加固體進行了全鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、型鋼骨架結(jié)構(gòu)及型鋼頂板和鋼筋混凝土底板側(cè)墻的混合結(jié)構(gòu)。

型鋼雖然施工工期較快，但其易受環(huán)境腐蝕影響；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雖然存在工期較長，頂板混凝土澆筑較困難等問題，但結(jié)合臨時加固的時效性和造價等因素，建議采取全鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2）掛網(wǎng)噴混凝土。即在暗涵內(nèi)部掛鋼筋網(wǎng)，采用設(shè)備對墻面噴涂漿液形成一層薄薄的保護層。掛網(wǎng)噴混凝土只是對箱涵內(nèi)部表面進行了修復和微小的補強，本身噴混凝土厚度為80～100mm，其對結(jié)構(gòu)強度的增加非常有限，結(jié)構(gòu)安全仍然依靠原結(jié)構(gòu)體，無法保證箱涵結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)安全隱患依然存在。

3）內(nèi)襯管道。根據(jù)現(xiàn)狀暗涵內(nèi)部尺寸和施工的要求，在暗涵內(nèi)完成全線抹面后，內(nèi)部放置d1500 管，并采用砂漿等填充材料，灌漿填實。

此方案主要存在管道搬運、管道接駁、回填料壓實等問題，且對過流斷面削減嚴重（按2x2.4m 漿砌石暗涵內(nèi)套d1500 雨水管、坡度為3‰、滿流情況下，管道過流能僅為暗涵40%左右）。

因在占道、綠化遷移協(xié)調(diào)周期不確定的情況下，綜合考慮近期臨時加固方案的工期、投資、使用壽命、施工難度及后期下涵管養(yǎng)維護的難度，建議采取內(nèi)襯箱涵的修復方案。

經(jīng)復核計算，暗涵在5年和100年降雨重現(xiàn)期下分別有34.1%和79.5%的節(jié)點出現(xiàn)超載。內(nèi)襯后雖能有效解決了暗涵結(jié)構(gòu)存在重大安全隱患帶來的問題運行風險及其帶來的不良影響，但卻縮減了暗涵的過流斷面，加大片區(qū)內(nèi)澇積水風險。

（2）永臨結(jié)合修復方案

針對暗涵內(nèi)襯后帶來的中下游管渠超載、高水位運行及施工作業(yè)面需占用市政主干道2～3 車道帶來的交通疏解壓力等情況，方案計劃占用1 個車行道，沿暗涵超載、高水位段敷設(shè)d1500 分流管，長度約600m，埋深約4.5m。分流管實施后，經(jīng)復核計算，暗涵在5年和100年降雨重現(xiàn)期下節(jié)點超載比例降至6.8%和22.7%，超載節(jié)點多為現(xiàn)狀倒坡段。分流管實施后，暗涵均未發(fā)生冒溢，基本可以恢復現(xiàn)狀5年一遇的降雨重現(xiàn)期的要求。

（3）永久修復方案

即對安全評級為Ⅰ、Ⅱ級的子單元進行廢除重建，根據(jù)的管渠位置的不同，提出了車行道下異位新建和原位重建2種方案。1）沿市政主干道進行箱涵新建，長度約570m，尺寸A2.5x2.5～A4.9x3.3，平均埋深約4.7m，并對原暗涵雨水口進行改接，原暗涵根據(jù)地面開孔情況選用素砼、地面注漿、石粉渣等材料進行回填廢除。喬木遷移約18棵。2）按原箱涵線位進行拆除重建，長度約550m，尺寸A2.5x2.5～A4.9x3.3，平均埋深5.1m。喬木遷移約320棵。

車行道下異位新建存在的主要問題是占用市政主干道2～3 個車道給原本交通繁忙的道路帶來更大的交通疏解壓力。原位拆除重建最主要的需對320 棵行道樹的遷移，再者是暗涵周邊綜合管道眾多，綜合管線基本沒有遷改的空間，且局部段緊貼人行天橋的下部結(jié)構(gòu)，施工風險高。

綜合考慮施工安全性、工期、工程投資、占道及綠化遷移等因素，永久修復方案建議采用車行道異位新建較為可行。

6、預期效果

圍繞暗涵嚴重的結(jié)構(gòu)隱患，建議進行對其開挖翻建，可同步解決暗涵結(jié)構(gòu)隱患、污水直排及過流斷面問題。若近期建設(shè)條件不具備，可臨時加固我們建議在現(xiàn)狀暗涵內(nèi)部進行內(nèi)襯，輔以長期的監(jiān)測，確保運行安全。

通過對暗涵缺陷整治，同時可對現(xiàn)狀內(nèi)部排口進行全面梳理，并在已有地塊正本清源、市政錯混接整改等工程的助力下，能有效解決暗涵市政總口打開。

結(jié)語：

現(xiàn)階段技術(shù)手段無法量化評估的情況下，建議采取施工質(zhì)量較易得到保證永久的修復方案。若在占道、綠化遷移、管線遷改等前置環(huán)節(jié)無法得到明確時間節(jié)點情況下，基于暗涵建設(shè)的迫切性及必要性，建議可采取永臨結(jié)合的修復方案，即近期先行對暗涵進行臨時內(nèi)襯加固，同步推進占道等相關(guān)審批及分流管敷設(shè)，在解決暗涵缺陷、總口打開的同時，確保滿足現(xiàn)狀及規(guī)劃的雨水排放需求。