大型合流污水管不斷流原位改造技術在城市地下通道建設中的應用

王 森

1. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080；2. 上海建筑逆作法工程技術研究中心 上海 200080

在上海市黃浦區中山南路董家渡路區域，現狀有1根DN1 800 mm合流管橫穿中山南路，管底標高約為－1.352 m，埋深約為5.1 m，老管道長約29 m。根據合流管使用、管理部門相關要求，最終確定DN1 800 mm合流圓管新建為1.8 m×1.5 m矩形混凝土箱涵且與中山南路通道共板。雨污排水管道直徑大，標高可調幅度有限，又在不斷流情況下完成原位管道的新建，對箱涵設計與施工產生較大影響[1-4]。

1 工程概況

根據施工需要，提前對董家渡路以北DN2 000 mm污水管，以及東西兩側DN1 200 mm合流管進行改排，以滿足主通道開挖。董家渡路以北3根流量較大的管道均已完成改排，在箱涵施工階段無需考慮；董家渡路由西向東為DN1 800 mm合流管，南側3根DN800 mm地面排水的合流管在施工階段排水需結合本次新建箱涵工程施工（圖1）。

本次新建箱涵工程中，改建東雨29#井長約3 m，寬約3.6 m，井深約6.66 m；新建西雨31#特殊井長約2.8 m，寬約3.5 m，井深約6.4 m；西雨31-1#井為騎跨在箱涵中部的新建檢查井；新建DN1 800 mm箱涵長度約29 m，寬度約1.8 m，高度約1.5 m（圖2）。在施工過程中，將利用原DN1 800 mm圓管作為臨排系統中部分管道的流水通道。

2 工程難點

1）原管位與通道結構標高沖突，原位保護困難。董家渡路路面標高決定了通道結構頂板以及底板的標高，與DN1 800 mm管道標高沖突，必須新建為1 800 mm×1 500 mm的箱涵形式以滿足標高。

2）地質復雜，地下障礙物多。董家渡路靠近軌交4號線修復段，地下障礙物多，部分障礙物在物探資料中尚無法準確反映。

3）通水流量大，改造階段需保持不斷流。DN1 800 mm合流管收集中山南路南北兩側雨污水主管的排水，除此之外還負責處理董家渡路西側兩邊地塊的排水及路面雨水，改造期間需保證不斷流。

4）水下封堵風險大，技術難度高。箱涵施工過程中及最后通水割接都需進行水下作業，屬于重大風險源，技術難度高，需委托專業分包單位作業。

圖1 施工前董家渡路排水系統

圖2 新建DN1 800箱涵及檢查井平面示意（單位：m）

3 主要技術措施

3.1 共板設計，等截面代換

主通道底板與原合流管標高沖突，施工單位、建設方在設計階段初期參與了方案討論，最終在保證排水有效截面積的同時又滿足了標高需求，新建矩形箱涵，同時將通道底板作為箱涵的頂板。該思路解決了箱涵施工一半的難題，同時為后面的工作開展指明方向。

3.2 設置樁基控制新建箱涵的沉降

新建箱涵作為獨立的排水結構，同時兼顧了主通道的底板基礎，若發生不均勻沉降，則會使排水系統滲漏對主通道縱向結構造成影響。因此，設計院根據土質情況計算，最終決定在箱涵下方均勻布置16根工程樁以控制箱涵的沉降。

3.3 利用既有管線，溢流法導流

在箱涵施工前期，項目部從各個方面對溢流法導流和泵房法調水進行了優缺點的比較。

3.3.1 泵房法

1）優點：利用水泵進行調水不受水位標高限制；將水泵放置在導流系統上游，管道直接通至下游即完成整個導流過程。

2）缺點：箱涵施工周期較長，24 h抽水費用高且水泵故障將對排水系統造成安全影響；水泵管道排至下游檢查井的布管線路將直接影響中山南路主路交通；需要導流的支管較多，設置多套設備方能保證施工期間不斷流。

3.3.2 溢流法

1）優點：排水系統貫通以后，在施工周期內不用擔心排水的通暢性，且暴雨臺風這種惡劣天氣也能滿足排水量的需求；所有排水系統管道位于道路下方，不影響現狀車輛通行；通過增設1處臨時檢查井，便能將所有支管流水接入，并通過1路管道流至臨排系統。

2）缺點：在利用既有管道的基礎上還需另設臨時井和管道，部分檢查井通過倒虹吸進行排水；臨排系統涉及多次水下作業，風險較大。

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綜合安全性、經濟性、可實施性各方面要素，結合現場實際情況最終確定新建臨排系統即溢流法導流的方案，也解決了箱涵施工時最后一個技術難題。

3.4 因地制宜，分段施工

施工前期對原有檢查井和管道進行統計，并梳理整個排水系統，決定利用Y4#原檢查井及一段老管道，整個臨排系統需新增5處臨時檢查井，分別為L1～L3和L5～L6，并新增相關臨管使整個臨排系統貫通。通過L1～L6的流水路徑，使施工階段中山南路上的相關雨污水管最終全部臨排至文廟泵站（圖3）。

圖3 DN1 800 mm合流管總體改排平面示意

為配合DN1 800 mm合流管施工，臨排系統中的L1～L6檢查井，各臨時合流管井之間采用混凝土管或玻璃鋼夾砂管連通，保證原中山南路雨污水通過臨排管進入文廟泵站（圖4）。

因為箱涵施工過程中，需保證整個排水系統的正常運行，又因交管部門提出箱涵施工必須分階段實施以保證交通通行要求，故把整個施工分為2個階段實施。

圖4 臨時管道系統縱斷面流水示意

1）第1階段：西雨31#～西雨31-1#及中間的規劃管道圍場施工，交通走向緊貼圍擋繞行。西側原合流管、北側規劃2路管道和南側1根規劃管利用L1～L6臨排系統排水，南側另一路排水利用原DN1 800 mm管道排水，過程中由專業隊伍配合進行部分管道的封堵和鑿通（圖5）。

圖5 第1階段臨排系統走向及交通方案

2）第2階段：西雨31-1#（已完）～東雨29#及中間的規劃管道圍場施工，交通翻交后走向仍緊貼圍擋繞行。西側原合流管、北側規劃2路管道和南側1根規劃管利用L1～L6臨排系統排水，南側1路排水接入新建西雨31-1#，過程中由專業隊伍配合進行部分管道的封堵和鑿通（圖6）。

圖6 第2階段臨排系統走向及交通方案

3.5 泵站調峰與水下封堵措施進行改造段的封堵

在施工前主動與泵站積極溝通，匯報整個箱涵新建工程和臨排方案，獲得泵站的全力支持。過程中水下作業水位較高時由泵站協助開泵調低水位，水位滿足施工要求時提前與泵站溝通，不得啟停設備。泵站與現場建立響應的聯動機制并有專人負責，配備對講機，施工時現場按照泵站管理制度進行操作以保證安全。

在進行水下封堵作業時，根據專業單位多年的施工經驗選用高效耐久的封堵材料，但由于水流動能較大無法一次性封堵完成。第1次施工時封堵預留一個口子作為泄水口，待封堵強度達到后再次下井封閉泄水口，整個封堵施工完成水流改道。

4 實施效果

結合原排水系統部分管道并新建5口臨時檢查井的溢流法，在整個箱涵施工過程中始終確保中山南路排水系統未出現斷流的情況，同時，中山南路主道及董家渡路路口道路也通行順暢。通過前期的設計優化，使箱涵結構與主通道共板，保證了中山南路董家渡路路口整體標高較為合理，景觀效果最佳。

5 結語

原管位上新建箱涵在施工前需要考慮多方面的因素[5-7]，如施工時原排水系統的正常通水；箱涵基坑為縱向，往往直接隔斷主干道交通通行，基坑寬度較大時只能采取分段施工的方案保證交通；施工前必須熟悉各個階段的排水方向，并準確梳理需要鑿通或封堵的部位；排水系統的施工安全必須考慮非汛期作業，特別是最終新老管道的接通。中山南路董家渡路箱涵施工時，綜合考慮以上各個方面的不利影響因素，并在設計、施工兩方面采用合理的技術措施，成功地實現了大型合流污水管在城市地下通道工程建設中的不斷流原位改造。