非開挖修復技術在大型排水箱涵修復中的應用

王志全

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

上海市南區污水輸送干線（以下簡稱為“南干線”）是上海市中心城區建設的第一條污水輸送干線，全長約32 km，上世紀70年代初建成通水，使用已超過45 a，接近設計壽命，近年來因箱涵破損造成的應急搶修事件逐年增加，且現狀結構性損壞狀況較為嚴重，存在較大安全隱患。其中南干線1號泵站至3號泵站間的塘子涇路段受周邊建設條件限制，不具備另外選線新建的可行性，需采用非開挖修復技術對老箱涵進行修復。

箱涵非開挖修復過程中，會遇到以下問題：如何確保南干線運行不受影響；如何確保箱涵內襯修復質量；如何確保箱涵伸縮縫修復質量。本文根據工程實例，對上述問題進行了梳理總結。

1 工程概況

塘子涇路段路面平均標高4.36 m，箱涵頂板絕對標高3.08 m，平均埋深1.28 m，箱涵內凈尺寸2 200 mm×2 000 mm，箱涵修復總長度480 m。箱涵受檢斷面頂板混凝土強度均滿足原設計強度等級C23要求，頂板實測厚度損失量在1.3~6.9 cm范圍內，厚度損失率為5%~27.6%（板厚25 cm），頂板底部混凝土腐蝕較嚴重，混凝土保護層厚度明顯減少，推測橫向鋼筋開始腐蝕，依據《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》，腐蝕程度為Ⅲ級重度腐蝕。

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

2 施工技術

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

2.1 臨排管道鋪設

塘子涇段涉及南干線1#泵站和世博污水納管泵站，為確保箱涵修復期間對南干線的運行不造成影響，工程對兩座泵站進行了流量分析。同時考慮到排水安全，臨排設計規模按照近3年日高峰流量計算，為南干線1#泵站、世博污水納管泵站2座泵站流量的疊加，合計日高峰流量為11.3萬m3/d，并配置備用泵，以應對極端天氣及施工期間地區水量的增長。根據流量計算，臨排管道采用2根DN800 mm的鋼管，在現有人行道采用明管鋪設，過路口采用埋地鋪設。在修復段上游新建兩座臨泵井，選用潛水泵2用1備，下游現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，需對排水箱涵進行封堵。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，以確保封堵嚴密。封堵時按照一層混合泥一層道板進行，交叉疊起，分3次封堵，待下層強度養護達標時再封堵上一層。如圖2所示，封堵時，內嵌DN800的鋼管在堵頭內，平時關閉堵頭上DN800預流管的盲板，汛期或應急時接入DN800鋼管進行臨時排放。最上層封堵時留有減壓預留孔，需等封堵好且達到保養要求后，再封堵預留孔。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

為保證施工作業環境良好以及作業人員的健康安全，箱涵修復前先對箱涵進行清淤處理，處理完成后將箱涵內壁四周鑿毛洗凈。如圖3所示，在頂板鑿除酥松層時增加臨時支撐措施，臨時支撐由上下兩塊鋼板組成，中間通過螺桿連接，并可以通過擰動螺桿調節高低。臨時支撐設置在鑿毛區前后兩側，擰動螺桿使頂部鋼板貼緊頂板，避免鑿毛施工時振動引起前后頂板塌落。

圖3 臨時支撐示意圖

2.3.1 頂板修復

箱涵頂板底部混凝土鋼筋及粗骨料外露，為Ⅲ級重度腐蝕。工程對頂板修復采用植筋→焊接鋼筋網片→噴涂高強砂漿進行處理。噴涂高強砂漿時采用連續式攪拌機在井上攪拌高強砂漿，噴漿機噴頭與頂板面要保持垂直，噴頭距噴射面距離保持10cm為宜。噴涂中如發現砂漿表面干斑、松散、下墜、滑移或裂紋時要及時清除補噴。

2.3.2 伸縮縫修復

塘子涇段箱涵伸縮縫較多且混凝土結構腐蝕嚴重，傳統的伸縮縫修復方法需破壞原混凝土結構及中埋式橡膠止水帶，并重新布設一根中埋式橡膠止水帶，對原混凝土結構的破壞大，且對腐蝕嚴重、結構承載力損失嚴重、伸縮縫位置漏水嚴重的混凝土結構破壞不當容易產生漏砂、塌方等安全隱患。為避免發生安全事故，工程采用伸縮縫非破壞修復技術，即在原有老箱涵中埋式止水帶外側再貼一條止水帶，并用雙組份聚硫密封膠嵌縫的修復方式，保留伸縮縫的使用功能。

如圖4所示，伸縮縫非破壞修復結構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入伸縮縫；防水層是在堵漏層基礎上，再外貼一條橡膠止水帶，起到雙重保障，即地下水不滲漏進箱涵內、箱涵內的污水不漏出影響環境。如圖5所示，外貼橡膠止水帶中間凸起部結構能夠保持伸縮縫位置的結構延展收縮性。

圖5 外貼止水帶詳圖（單位：cm）

2.3.3 不銹鋼內襯

排水箱涵頂板及伸縮縫修復完成后，開始安裝不銹鋼內襯。如圖6所示，內襯安裝順序為先側板后頂板，側板通過不銹鋼錨固鋼板與箱涵側壁連接固定，底端通過不銹鋼錨栓固定在箱涵底板上；頂板沿側板的頂端滑入限定的裝配位置，焊接頂板和側板的接縫進行固定，并在不銹鋼頂板上開孔埋入鍍鋅管作為灌漿時的觀測管。不銹鋼內襯安裝完成后，對箱涵底板進行鋪鋼筋網，澆筑無機防腐砂漿修復。

圖6 不銹鋼內襯示意圖

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

圖7 不銹鋼側板灌漿示意圖

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，第二次澆筑至觀測管流出連續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，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 結語

大型排水箱涵不停運修復主要涉及臨排管道鋪設和箱涵修復。臨排管道鋪設時，不同工程背景的項目會涉及各種各樣運行問題、交通問題和管線搬遷等問題，需要建設單位會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政府部門批復的排水管道臨時封堵許可，掘路、占路執照等批復文件，為臨排管道順利實施提供條件。

南干線塘子涇段排水箱涵修復采用的是不銹鋼內襯及伸縮縫非破壞修復技術。采用不銹鋼板作為內襯，修復后的箱涵截面損失小，且流動阻力小；易于安裝和后續灌漿，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構，內襯結構強度高，使用壽命久。采用伸縮縫非破壞修復技術對原有結構破壞小，施工步驟少，修復效果好。此箱涵修復方式在工程實踐中獲得了良好的效果，可供相似工程參考與借鑒。