舒 琦 郑禹霖 许文杰

(上海市城市排水有限公司，上海 200033)

1 市政设施的现状

1.1 修复市政设施的必要性

排水市政设施耐久性方面的缺陷随着时间的推移逐渐地暴露出来，管道(箱涵)内部腐蚀较为普遍，尤其是重力流管涵存在气相空间的内顶部，受硫化氢气体腐蚀的情况最为严重。

当腐蚀程度较轻时，仅腐蚀混凝土保护层，未发生钢筋锈蚀，管道总体情况仍处可控的安全状态。仅在局部区域(如，地面荷载较大、邻近工程施工影响及管道自身存在缺陷等的情况下)，会发生小范围低程度的隐患情况，如，点状、线状的开裂或破损。由于管道内无压，地下水会向管道内渗入。由于破损较轻，渗入水量较小，地面无明显征兆。因此，除内部排查外，此类情况一般较难被发现。当腐蚀程度较重时(管节内钢筋发生锈蚀、断裂)，管道就处于不可控的不完全状态了。管节钢筋腐蚀后，管节仅靠未腐蚀部分混凝土及钢筋承载，结构承载力大幅降低，在地面各类震动、加载、卸载等各种外部因素的诱导下，极易发生管道整体垮塌，将造成非常严重的事故，危及排水管线的运行及周边环境的安全。一般来说，管道垮塌将经历地面沉降、开裂及塌陷等的过程，但整个过程有时会在较短的时间内突发，很难在日常巡检中发现，也仅能通过系统的内部排查，及时掌握管道腐蚀情况，尽早进行修复。

由于各条管线多位于市中心，一般情况下无可开挖的外修条件，且考虑到修复的效果，通常宜在管道内部进行修复，但是往往内部修复牵涉到运行配合等，如无运行工况条件，开挖施工影响又大，只能权衡利弊选择最为合理的方式修复。

1.2 导致市政设施渗漏的原因

排水管网经过长时间的腐蚀和过久的使用,包括管道中一些垃圾的堆积,以及水中的一些酸碱度等的影响，会导致地下管道慢慢被腐蚀，然后逐渐出现漏水的现象。这是一种相对来说比较正常的现象,因为管道和井在长久使用很多年之后，都会存在漏水的情况。而且在城市发展过程中,高层建筑、地铁工程，包括市政工程中的市政管道穿越、深基坑开挖或者桩基施工等都会引起周围地基中地下水位和应力场的改变,导致周围土体的变形,从而对周围环境产生较大的影响。尤其需要重视的一个问题就是土体的侧向位移对其周围桩基产生不利影响,土体在周围的侧向位移往往会导致周围桩基在施工过程中产生侧向位移与其他附加的应力与弯矩,甚至有可能会直接导致市政设施的结构性损坏。

1.3 排水公司市政设施的现状

根据上海市排水管理条列(2010年9月17日修正)《市和区、县排水管理职责分工暂行规定》(沪水务[2002]77号)和《关于本市排水管道运行养护维修分工的实施意见》(沪水务[2005]212号)规定,排水公司所管理的污水管网分别为市属市管公共排水系统内的污水输送干线(合流一期,污水二期(含南线东段),污水三期,南干线,(新)西干线,合流一期支线中穿越苏州河的倒虹管(包括河道两侧的倒虹井、检修井等,共10条)。上海市共有合流一期、污水二期、污水三期、西干线四大支流的污水运输干线,总长近218km(其中包含的附属设施:闸门井、阀阀口口洞洞、透气井、倒虹管等),同时兼管苏建六支流等其他支流约200km。市属排水公司与各区地方水务(排水)以主干管连接第一口接入井为界限,接入井上游为区排水养护管理。总长近218km(包含附属设施:闸门井、闸阀井、透气井、倒虹管等),同时兼管苏建六支流等其他支线约200km。市属排水公司与各区地方水务(排水)以主干管连接第一口接入井为界限,接入井上游为区排水养护管理。

2 损坏情况及修复方法和建议

2.1 检查井收口处渗水

检查井是通过烧结实心砖堆砌及水泥抹面组装而成,自身密封性一般，对于各种酸碱性物质的防腐蚀和抵抗作用效果也不佳,由于其本身属于高度刚性的构筑物，其承受压力的能力比较好,但是当建筑中产生土壤沉降或者发生地质灾害时往往会导致井体发生崩塌。之前的镀锌钢管排水系统给水管因内壁有大量结垢,生锈而直接引起地下水质“二次污染”,现在的排水系统管道大都被称为钢筋混凝土管，属于双臂缠绕式排水系统管与砖砌井，钢筋混凝土井之间的连接方式属于高度刚性的连接,不能均匀进行沉降,连接处很容易发生开裂而造成缝隙,从而导致大量地下水直接渗透到井体内。如图1所示。

图1 管道接口修复

2.2 检查井内部漏水

检查井内部有地下水渗漏的问题，主要表现在检查井底渗漏与检查井及管道接口处渗漏。沿江路位于江边,地表水丰富,土体密实性较差,检查井渗漏造成污水和地表水相互连通。为了确保该管道能正常使用,并且不发生地表水和污水串流的问题,应尽快采取有效措施,修复有问题的检查井。

对检查井具有渗漏的地方,由人工在检查井内部采用聚氨酯实施嵌缝堵漏后,进行注浆加固检查井周边土体,砌筑流槽,再进行砂浆找平处理,涂抹底涂,最后实施光固化内衬修复。此工艺具有见效快，对周边环境影响小的优点。

注浆浆液的扩散范围一般为注浆管外各边，考虑到在井内注浆过程中,渗漏处会受到注浆的压力而使得浆液回流到检查井内部,因此必须先对检查井渗漏处实施聚氨酯封堵止水处理。这样即对检查井周边土体进行了加固,同时确保了注浆不会对检查井造成损坏。

为了确保光固化材料和井壁的贴合性良好,在对井壁砂浆进行找平和清除处理后,在井壁上抹一层防水底漆,确保井壁在潮湿的环境中可以直接进行光固化施工,且不会影响到施工质量。该施工采用紫外灯照射树脂材料,使其固化,不产生废水、废料,对环境无影响。固化后材料近透明状,肉眼可确定固化效果。对固化效果不良的地方,可复照,保证施工质量。(如图2、图3、图4所示)且不影响施工质量。为确保检查井的修复效果,根据以上因素进行综合考虑,对检查井加设流槽,防止井底和管口的渗漏,最后采用光固化内衬对检查井进行加固防腐修复。

2.3 管道或箱涵漏水(可内修)

根据现场探查箱涵内损坏的程度尺寸，配合进行钢内衬制作,同时针对损坏处堵漏后的情况,采用每孔箱涵损坏处一周加固钢内衬,宽度大于裂缝,采用二

图2 光固化后的井壁

图3 光固化后的井壁

图4 光固化后的井壁

片加止水带安装,采用柔性接头,具有一定的伸拉性,起到再次开裂也确保不漏水的作用。因此在箱涵裂缝接头处采用304不锈钢做压板和氯丁橡胶作止水衬垫,并用化学螺栓固定在井壁上。在箱涵内开裂损坏处全部堵漏完成后,对损坏裂缝处进行钢内衬衬托安装。钢内衬尺寸和制作由制作单位专业制作,采用不锈钢板做压板,每条裂缝内采用二块钢板做压板(80*10*2片),内垫采用10mm*270mm氯丁橡胶做衬垫,并用M12不锈钢螺栓固定在箱涵上，这样可达到衬托作用,即使开裂也不会漏水。在钢内衬安装完成后,用环氧树脂均涂一次,避免钢内衬和管壁接头处被污水侵蚀造成腐烂，达到长期堵漏加固效果。钢内衬安装的效果有助于管裂支撑处柔性接头,氯丁橡胶垫拉伸率比较好、耐腐,箱涵再度开裂也不会产生漏水，能达到止水的效果。如图5、图6所示。

根据现场深陷的洞孔和箱涵损坏的情况,箱涵裂缝处周边土体流失松动,在箱涵内堵漏修复完成后,有可能土体松动会造成再次沉降,因此需要对箱涵损坏区域进行充填,增强土体的密实度和承载力。选择

图5 内修伸缩缝

图6 内修伸缩缝

采用黄沙充填,让黄沙随着流体充填土体空隙区域,慢慢充实,让黄沙充填后提高土体承载力,减少土体空隙比,然后再对沉降区域用黄沙回填夯实。

2.4 管道或箱涵漏水(外修三面)

施工步骤：基坑开挖围护—漏水点引流—变形缝清理及嵌缝—浇筑垫层混凝土—种植及绑扎钢筋—砼浇筑—安装止水带—砼二次浇筑—回填及绿化种植。整个施工过程中，对桥梁和箱涵进行沉降监测。

第一,围护结构完成后，对箱涵上部及箱涵两侧土方进行开挖，开挖面以箱涵中心线分两段分别开挖，每段开挖时，需停止输送。

第二,当开挖箱涵挖至漏点处，对漏点进行临时封堵，封堵材料采用油浸麻丝或快速水泥，如果水流较大，采用安装导流管后注入聚氨酯进行封堵。如图7所示。

第三,箱涵底部处理。基坑开挖后，立即对箱涵两侧围护基坑底部浇筑压水砼，浇筑厚度为0.8m混凝土C20，止水带安装完成后再浇筑0.2m封止水带混凝土。

第四，渗漏点临时处理。箱涵维修时，需清理原伸缩缝，对漏水处缝隙进行初步封堵。

第五，箱涵结构修复。本次箱涵伸缩缝的修复,采用外部修补的方法对泵房池壁、箱涵顶部及两侧进行了维修,在泵房池壁、箱涵外部进行维修,浇筑混凝土结构(C30,s6抗渗),中间预留5cm的伸缩缝,再用不锈钢板固定一条橡胶止水带,并在内部预留一根注浆管,再向伸缩缝内部注入聚氨酯,墙体与伸缩缝维修墙体的连接方法采用螺纹钢14植筋@15cm如图8所示。

承插式中线修复方案：中线箱涵完全缝(伸缩缝)采用的是承插式设计，修复方案采用在原来完全缝位置的顶部及两侧外包混凝土加固体的形式加固，加固体在强化止水的基础上须保留原接缝伸缩的功能。

本次箱涵修复的具体做法,如图9所示。

图7 箱涵外修止水带

图8 箱涵外修止水带

图9 中线箱涵加固平面图

2.5 管道或箱涵漏水(外修四面)

由于目前所掌握的修复方案限制于箱涵三面，对于底部的修复采用的是内水压平衡，运用高压旋喷桩或者MJS工法阻止底部水体渗漏，但实际上往往是底部最需要止水，大量的污水渗漏对于箱涵地基影响颇大，带走地面流沙层，直接影响土体承载力，间接导致管道或箱涵倾斜。

第一步，在箱涵两侧沿着伸缩缝两边开挖至管道底标高2m，之后三边形成围护桩，围护桩内侧做顶管工作墙，底部封底后形成小型顶管始发井。

第二步，在箱涵另一层沿着伸缩缝开挖至管底标高，同时形成顶管接收井(上述步骤如若节约成本且开挖深度小于5m时可采用摇管施工。摇管施工中所采用的是钢制护筒，自重较轻，且采取的是先摇管后出土的施工方法，所以不会出现类似的突沉现象)。

陪同我们参观的巴兹尔先生还讲了一段小掌故，当年蒙古国有关方面提出要赠捐渥巴锡纪念碑雕像给卡尔梅克共和国，希望安置在共和国首府埃里斯塔。几经讨论，最后市府同意安置在首府，但不是在市中心广场，而是选择较为偏僻的市郊一工业区的绿地上。

第三步，摇管机将钢筒安装至设计标高后，采用挖掘机将钢筒内的土取出，取土结束将井内渗水抽干后立即采用C35砼封底，厚度为100cm。

工作坑放样→摇管机安装→钢筒焊接沉设→开挖封底，如图10所示。

图10 摇管法施工工作井

随后采用微型顶管二次工法施工。

顶力计算，通常确定机械顶管总顶力，使用经验计算如式(1)。

F=πDoLfk+Nf

(1)

而，

F—总顶力(kN);Do—管道外径(m);Dg—顶管机外径(mm);L—顶距;fk—管道外壁与土的单位面积平均阻力(kN/m2);Nf—顶管机的迎面阻力(kN);P—土仓压力(kN/m2)。

工作坑底板浇筑完成后，首先安装顶管后背。

微型顶管配套工作坑一般需要两座,推进坑与接收坑各一座。坑底采用1m厚钢筋混凝土作基坑底板,预留深50cm的集水坑一座;机械顶管井壁的后背是钢筒井;顶进坑后背部与机台间隙用三角铁焊接加固后方可进行顶管浇筑;后背墙采用钢筒,安装时在钢筒的中心和顶进管路之间的轴线应调整好,避免造成偏心或者受压。推进式机台,基地底座,激光经纬仪。按照管道的中心轴线分别安装了推进式机台的底座和发动机,并在上方安装徕卡导向仪。三次开孔,分别为导向孔、黑管孔、管道孔;开孔后安装镜面框进行止水止泥。先将先导管按照自动激光导向经纬坡度仪所指示设定的激光坡度顶端放进激光接收器电井,卸下激光导向连接头,开始与黑先导管进行连接。卸下导向头,开始连接黑管,顶进黑管。在坑内安装简易柴油机头,黑色水管先从顶端全部进入带有接收洞的坑后,然后把简易柴油机头全部进行安装好,徐徐地将其推进洞内,待简易柴油机头全部安装推进接收洞后,安装简易柴油机头时所使用的黑管是各种液压上排油管和各种高压下排水管。黑管、简易机头拆除。在对新型顶进式信号机头的一次推进中,在信号接收器基坑内部部分进行了黑色导管的重新拆除。树脂顶压混凝土输油管线在进行顶压推进顶出工作的运行过程中,各个环节输油管线都根据需要对每个油缸的液压推进和油缸回缩,安装一个大型液压传动油管和一个小型高压油管排污器。顶进深约1m的微波接收站基坑内部施工拆掉了一个出土外管,依次一个循环地连续完成了整个出土顶管的内部施工。

管线按设计的长度进行施工,在接收坑内的机头就可以进入。卸下管线出土机头,此段管线顶部完成。管道顶进完成后,用水不漏堵封管壁,防止渗漏泥浆，如图11所示。

图11 箱涵底部修复方法

在顶管完成后，在底部注浆孔四周注浆，压力控制在0.2MPa左右，在顶管孔的上部用M14@200螺栓相连与箱涵底部并在箱涵伸缩缝底部加固，具体如图12所示。

图12 箱涵底部修复方法

3 结论与建议

对比国际上市政科学技术的应用,我们仍然还存在以下几个主要方面的差异。

(1)在应用场景领域存在差距。环保应用方面(通过监测与处置水污染),降水工程应用方面(水平孔降水比垂直洞优于水平洞,在建筑地铁或深基坑时)。

(2)在非开挖设备的多功能性方面之间存在差距。例如，一台引导式钻机可以去除各种岩石、土质、复杂的地层、冷冻区,既能进行铺设,也能够修复管线。

(3)在施工过程中的许多工艺手段方面存在差距。一台成熟可靠的导向式钻机,既可以通过常规喷射钻入、泥浆流体循环,又可采用空气潜孔锤硬岩钻入、泥浆硬岩钻入、液动冲击回转硬岩钻入和齿轮钻头、刮刀钻头、双管套管钻入等。

(4)在大、超大型引导式钻井装置制造上有差异。目前这些类型的设备基本上都依赖于进口,只有中、小型设备才可以独立进行。

(5)企业高层次的研发能力与组织上有着较大的差距。其中包括技术上的高级专家、带头人尤其是实践者为数不多,创新成果仍然较少。鉴于市政建筑物修复技术已经被认为是国际上一项较成熟的技术,主要解决了结合城市建设而推广使用的问题。