大型合流污水管不断流原位改造技术在城市地下通道建设中的应用

王 森

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200080；2. 上海建筑逆作法工程技术研究中心 上海 200080

在上海市黄浦区中山南路董家渡路区域，现状有1根DN1 800 mm合流管横穿中山南路，管底标高约为－1.352 m，埋深约为5.1 m，老管道长约29 m。根据合流管使用、管理部门相关要求，最终确定DN1 800 mm合流圆管新建为1.8 m×1.5 m矩形混凝土箱涵且与中山南路通道共板。雨污排水管道直径大，标高可调幅度有限，又在不断流情况下完成原位管道的新建，对箱涵设计与施工产生较大影响[1-4]。

1 工程概况

根据施工需要，提前对董家渡路以北DN2 000 mm污水管，以及东西两侧DN1 200 mm合流管进行改排，以满足主通道开挖。董家渡路以北3根流量较大的管道均已完成改排，在箱涵施工阶段无需考虑；董家渡路由西向东为DN1 800 mm合流管，南侧3根DN800 mm地面排水的合流管在施工阶段排水需结合本次新建箱涵工程施工（图1）。

本次新建箱涵工程中，改建东雨29#井长约3 m，宽约3.6 m，井深约6.66 m；新建西雨31#特殊井长约2.8 m，宽约3.5 m，井深约6.4 m；西雨31-1#井为骑跨在箱涵中部的新建检查井；新建DN1 800 mm箱涵长度约29 m，宽度约1.8 m，高度约1.5 m（图2）。在施工过程中，将利用原DN1 800 mm圆管作为临排系统中部分管道的流水通道。

2 工程难点

1）原管位与通道结构标高冲突，原位保护困难。董家渡路路面标高决定了通道结构顶板以及底板的标高，与DN1 800 mm管道标高冲突，必须新建为1 800 mm×1 500 mm的箱涵形式以满足标高。

2）地质复杂，地下障碍物多。董家渡路靠近轨交4号线修复段，地下障碍物多，部分障碍物在物探资料中尚无法准确反映。

3）通水流量大，改造阶段需保持不断流。DN1 800 mm合流管收集中山南路南北两侧雨污水主管的排水，除此之外还负责处理董家渡路西侧两边地块的排水及路面雨水，改造期间需保证不断流。

4）水下封堵风险大，技术难度高。箱涵施工过程中及最后通水割接都需进行水下作业，属于重大风险源，技术难度高，需委托专业分包单位作业。

图1 施工前董家渡路排水系统

图2 新建DN1 800箱涵及检查井平面示意（单位：m）

3 主要技术措施

3.1 共板设计，等截面代换

主通道底板与原合流管标高冲突，施工单位、建设方在设计阶段初期参与了方案讨论，最终在保证排水有效截面积的同时又满足了标高需求，新建矩形箱涵，同时将通道底板作为箱涵的顶板。该思路解决了箱涵施工一半的难题，同时为后面的工作开展指明方向。

3.2 设置桩基控制新建箱涵的沉降

新建箱涵作为独立的排水结构，同时兼顾了主通道的底板基础，若发生不均匀沉降，则会使排水系统渗漏对主通道纵向结构造成影响。因此，设计院根据土质情况计算，最终决定在箱涵下方均匀布置16根工程桩以控制箱涵的沉降。

3.3 利用既有管线，溢流法导流

在箱涵施工前期，项目部从各个方面对溢流法导流和泵房法调水进行了优缺点的比较。

3.3.1 泵房法

1）优点：利用水泵进行调水不受水位标高限制；将水泵放置在导流系统上游，管道直接通至下游即完成整个导流过程。

2）缺点：箱涵施工周期较长，24 h抽水费用高且水泵故障将对排水系统造成安全影响；水泵管道排至下游检查井的布管线路将直接影响中山南路主路交通；需要导流的支管较多，设置多套设备方能保证施工期间不断流。

3.3.2 溢流法

1）优点：排水系统贯通以后，在施工周期内不用担心排水的通畅性，且暴雨台风这种恶劣天气也能满足排水量的需求；所有排水系统管道位于道路下方，不影响现状车辆通行；通过增设1处临时检查井，便能将所有支管流水接入，并通过1路管道流至临排系统。

2）缺点：在利用既有管道的基础上还需另设临时井和管道，部分检查井通过倒虹吸进行排水；临排系统涉及多次水下作业，风险较大。

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综合安全性、经济性、可实施性各方面要素，结合现场实际情况最终确定新建临排系统即溢流法导流的方案，也解决了箱涵施工时最后一个技术难题。

3.4 因地制宜，分段施工

施工前期对原有检查井和管道进行统计，并梳理整个排水系统，决定利用Y4#原检查井及一段老管道，整个临排系统需新增5处临时检查井，分别为L1～L3和L5～L6，并新增相关临管使整个临排系统贯通。通过L1～L6的流水路径，使施工阶段中山南路上的相关雨污水管最终全部临排至文庙泵站（图3）。

图3 DN1 800 mm合流管总体改排平面示意

为配合DN1 800 mm合流管施工，临排系统中的L1～L6检查井，各临时合流管井之间采用混凝土管或玻璃钢夹砂管连通，保证原中山南路雨污水通过临排管进入文庙泵站（图4）。

因为箱涵施工过程中，需保证整个排水系统的正常运行，又因交管部门提出箱涵施工必须分阶段实施以保证交通通行要求，故把整个施工分为2个阶段实施。

图4 临时管道系统纵断面流水示意

1）第1阶段：西雨31#～西雨31-1#及中间的规划管道围场施工，交通走向紧贴围挡绕行。西侧原合流管、北侧规划2路管道和南侧1根规划管利用L1～L6临排系统排水，南侧另一路排水利用原DN1 800 mm管道排水，过程中由专业队伍配合进行部分管道的封堵和凿通（图5）。

图5 第1阶段临排系统走向及交通方案

2）第2阶段：西雨31-1#（已完）～东雨29#及中间的规划管道围场施工，交通翻交后走向仍紧贴围挡绕行。西侧原合流管、北侧规划2路管道和南侧1根规划管利用L1～L6临排系统排水，南侧1路排水接入新建西雨31-1#，过程中由专业队伍配合进行部分管道的封堵和凿通（图6）。

图6 第2阶段临排系统走向及交通方案

3.5 泵站调峰与水下封堵措施进行改造段的封堵

在施工前主动与泵站积极沟通，汇报整个箱涵新建工程和临排方案，获得泵站的全力支持。过程中水下作业水位较高时由泵站协助开泵调低水位，水位满足施工要求时提前与泵站沟通，不得启停设备。泵站与现场建立响应的联动机制并有专人负责，配备对讲机，施工时现场按照泵站管理制度进行操作以保证安全。

在进行水下封堵作业时，根据专业单位多年的施工经验选用高效耐久的封堵材料，但由于水流动能较大无法一次性封堵完成。第1次施工时封堵预留一个口子作为泄水口，待封堵强度达到后再次下井封闭泄水口，整个封堵施工完成水流改道。

4 实施效果

结合原排水系统部分管道并新建5口临时检查井的溢流法，在整个箱涵施工过程中始终确保中山南路排水系统未出现断流的情况，同时，中山南路主道及董家渡路路口道路也通行顺畅。通过前期的设计优化，使箱涵结构与主通道共板，保证了中山南路董家渡路路口整体标高较为合理，景观效果最佳。

5 结语

原管位上新建箱涵在施工前需要考虑多方面的因素[5-7]，如施工时原排水系统的正常通水；箱涵基坑为纵向，往往直接隔断主干道交通通行，基坑宽度较大时只能采取分段施工的方案保证交通；施工前必须熟悉各个阶段的排水方向，并准确梳理需要凿通或封堵的部位；排水系统的施工安全必须考虑非汛期作业，特别是最终新老管道的接通。中山南路董家渡路箱涵施工时，综合考虑以上各个方面的不利影响因素，并在设计、施工两方面采用合理的技术措施，成功地实现了大型合流污水管在城市地下通道工程建设中的不断流原位改造。