中成路暗渠塌陷处理方案分析

2022-05-13朱必方高焱哲

广东水利水电 2022年5期

朱必方，高焱哲

(广州市宏涛水务勘测设计有限公司，广州 510405)

1 工程概况

中成路暗渠[1]位于中成路与沙河涌交汇处，主要解决中成路跨沙河涌的交通，暗渠为旧浆砌石挡土墙上加钢筋混凝土盖板形式，暗渠道路经过多次改造。

2008年出现过1次险情[2]，道路中间位置坍塌范围为3～5 m2，深度为2～3 m，后采用回填块石混凝土进行处理。2017年4月27日出现了第2次险情，道路南侧花坛位置坍塌呈长条形，范围为6～10 m2，深度为2～5 m，随后采用暗渠内部四周架设支撑及外部充填灌浆处理。2017年6月4日，发现第2次险情处西侧路面坍塌呈圆形，坍塌范围为20～30 m2，深度为2～6 m，造成暗渠行洪不畅(见图1所示)。第2次、第3次险情现场照片如图2所示。

图1 3次险情位置示意

图2 第2次(左)、第3次(右)险情示意

2 暗渠结构及处置方案

2.1 暗渠结构

通过卫星历史图片对比摸查，图3左为2000年险情示意，显示中成路下游为明渠，中成路上游为260 m长暗渠，暗渠段上游为明渠；图3中为2009年险情示意，显示中成路下游为暗渠，并且下游暗渠线位已经明显外东改移，中成路上游全为暗渠，已无明渠；图3右为2010年险情示意，显示中成路下游为暗渠，中成路上游已揭盖复涌。通过3张卫星图片对比可以了解，由于白天鹅2期及广州净水有限公司(京溪净水厂)的建设，沙河涌中成路段上游、下游均进行过河涌建设，但均未对沙河涌中成路暗渠进行改造。

图3 卫星历史示意

该段基本无维护，为此，作业人员使用长管呼吸器、安全绳进入暗渠，粗略量测暗渠尺寸、位置、周边汇入的排水口。经摸查，暗渠前段为2010年新开段，新开段尾端以70°～80°转折接回旧沙河涌暗渠(内尺寸2.0 m×2.3 m)，出口为白天鹅2期改道整体涵箱[3]结构。旧沙河涌暗渠为旧浆砌石挡土墙加盖板型式，出现多处石块脱落、局部倒塌，第3次险情位置几乎阻断了暗渠过流断面。

根据暗渠摸查情况，初步绘制了暗渠平面关系示意(见图4)。坍塌位置上游存在旧河涌暗渠段(图4中黄色虚粗线)及2010年新开段(图4中蓝色粗线)，坍塌位置下游旧暗渠已被白天鹅花园2期建设时填埋(图4中黄色虚细线)并新建了改道段(图4中粉色线)。

2.2 处置方案确定

由于多处石块脱落、局部倒塌，并且3次险情位置距离近、险情相隔时间变短，旧暗渠原位置复建施工风险高。旧暗渠位置东侧北面为奥邦轮胎市场的主要入口，经过东侧中成路去天河区的大拖车、货车、轿车等各种车辆川流不息，新暗渠位置选择在东侧影响大；旧暗渠位置东侧南面距离白天鹅二期上部主体结构为7.2 m，无法满足新暗渠布设宽度及安全距离要求。

旧暗渠位置西侧北面为东院小区上部主体结构为17.2 m，南面距离白天鹅一期上部主体结构约为56.0 m，新暗渠位置选择在西侧可行。

综合考虑新暗渠各位置的布设，并结合下述施工导流[4]、交通疏解[5]等方面，按满足远期规划行洪及补水要求在旧暗渠西侧新建6.0 m(净宽)×3.5 m(净高)的暗渠(见图5所示)。

图5 新暗渠位置示意

3 施工导流和交通疏解

中成路暗渠距离耙齿沥水库1.5 km，集水面积为2.86 km2(含耙齿沥水库2.04 km2)，汛期流量为24.1 m3/s(含耙齿沥水库下泄流量7.7 m3/s)。中成路段沙河涌位于广州净水有限公司(京溪净水厂)尾水口下游约500 m，实际尾水流量约为1.0 m3/s。

采用围堰将新旧河涌分段围护，使沙河涌新河道水流及旧河涌水流通过埋设混凝土管的施工导流方式。

为了减小汛期施工导流流量[6]，耙齿沥水库通过放水涵提前放水至汛限水位来保证水库大雨时不泄洪，施工导流设计流量为24.1+1-7.7=17.4 m3/s(其中旧河涌流量为5.0 m3/s，2010年整治端河涌流量为12.4 m3/s)，考虑埋设管长为10 m，上游最大水深为4.8 m，下游水深为3.0 m，埋设涵管[7]底坡为1/1 000，管身糙率取为0.014，暗渠上下游渠道过流面积为9.0 m2，经计算采用2根直径为1.5 m的钢筋混凝土埋管，满足施工设计流量为17.4 m3/s要求。

第1期导流方案：围蔽中成路南侧道路险情位置及白天鹅2期花坛位置(见图6上图蓝色)，坍塌暗渠两侧施打钢板桩并架设支撑保障两侧安全后，采用小型挖机局部开挖坍塌位置并埋设2根直径为1.5 m混凝土管(见图6上图绿色)，在新暗渠位置3边施打钢板桩并架设支撑进行下游钢筋混凝土涵箱施工(见图6上图青色实线)。

第2期导流方案：围蔽中成路北侧道路及北侧旧河涌(见图6下图蓝色)，埋设直径为1.2 m混凝土管(见图6下图绿色)，将旧河涌水流导流至2010年整治段河涌，截断旧河涌3边施打钢板桩并架设支撑进行永久结构中游游段涵箱施工(见图6下图青色实线)。

图6 施工导流及交通疏解示意

第3期导流方案：先埋设2根直径为1.2 m混凝土管，将2010年整治段河涌水流导流至旧河涌，再截断2010年整治段河涌进行永久结构上游游段涵箱施工。

中成路周边有白天鹅花园、京溪小学、京溪公安宿舍、中人小区、千禧花园、诺亚互联产业园等，为连接白云区京溪街和天河区元岗街重要交通要道。第1期利用中成路北侧进行交通疏解(见图6上图深绿色)，保证最窄处8.0 m的通行宽度，第2期利用新建涵箱侧中成路及白天鹅2期花坛位置进行交通疏解(见图6下图深绿色)，保证最窄处9.0 m的通行宽度。

该施工导流和交通方案紧密衔接，方便快捷，合理处理了汛期洪水导流及交通疏解问题。

4 管道保护方案

坍塌位置周边管线[8]多，主要管线如下：直径为1.2 m自来水钢管，覆土层厚度为1.10～1.30 m；直径为0.3 m PVC煤气管，埋设深度为1.20～1.50 m；电力管为10 kV，埋设深度为1.10～1.30 m；2孔军用光纤，埋设深度为1.20～1.80 m；直径为0.8 m污水管，埋设深度为5.00～5.20 m；直径为0.4 m雨水管，埋设深度为2.00～2.20 m；电信管沟为0.6 m×1.8 m，埋设深度为1.70～1.80 m；通讯线路灯线若干，埋设深度为0.20～1.00 m(见图7所示)。

图7 物探主要管线示意

4.1 “建基面上部扩大孔钢管桩托换”保护直径1.2 m给水管

中成路给水管属于广州市重要供水支管，迁改难度大，通过分析论证采取现位保护措施。

鉴于1.20 m的给水管覆土层厚度为1.10～1.30 m，暗渠结构底板深度约9.50 m，暗渠结构施工时给水管悬空高度约7.00～7.20 m，通过以下措施较好地解决了悬空对给水管影响。

采用小型钻机对准扩大孔孔位(见图8中蓝色示意)钻孔取样判断钢管桩的适用性。挖除表层混凝土路面并开挖至给水管中心线高程，特别注意给水管周边约1.0 m范围采用人工开挖。预留给水管下梯形受力土体(图8中红色示意)，进行给水管两侧土体开挖至钢管桩施打平台高程(图8中蓝色水平线示意)，以保障周边浅层开挖时给水管的支撑条件，梯形受力土体待托换后开挖。考虑减小施打时的挤土效应[9]、减弱对周边振动影响，并有利于预留土体[10]的安全稳定支撑，采用部分挤土成桩、壁厚薄的敞口钢管桩。预留土体2侧施打4个直径为0.8 m深度为5.1 m的扩大孔，减少直径为0.5 m敞口钢管桩[11]施打的摩檫反力约1 280 kN(桩周长1.57 m×侧阻力标准值80 kPa×5.1 m×2)，方便了敞口钢管桩的施打。

最后，洞挖[12]预留土体架设钢支撑梁。扩大孔(直径为0.8 m孔内施打直径为0.5 m的钢管桩)充分利用圆形土拱效应保留了给水管下预留土体的良好受力条件。扩大孔孔四周距离钢管桩平均净距为0.15 m使得钢管桩周围土体应力释放，可以降低了托换后给水管下土体开挖对钢管桩支撑结构的扰动，方便预留土体开挖并进行永久混凝土涵箱的施工。

4.2 外包后吊起保护处理煤气管、电力、军用光纤

抢险施工过程中的扰动及触碰对煤气管、电力、军用光纤影响大，开挖过程中管线底悬空会影响管线的使用甚至产生破环，为此，管线采用外包吊起保护，避开管线位置施打钢板桩支护，管线位置两侧钢板桩架设支撑，在钢板桩后侧、管线上侧利用两侧钢板桩受力架设预制横梁，预制横梁上架设12 m长40b工字钢，再采用大2号对开后的硬PVC管上下绑扎，需保护管线，利用PVC管对开后绑扎解决管线施工扰动或者碰撞问题，最后，绑扎好的硬PVC管每隔2 m利用钢筋吊起在工字钢上，工字钢吊起解决管线悬空问题(见图9)。