城市市政暗涵缺陷整治实践

文／黄少辉 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津 300074

1、工程概况

A 河道位于某街道中部，流域面积约为6.29km，河长4.17km，比降7.4‰。其中，上游市政暗涵尺寸为A2.0x2.43～A4.9x3.3m，平均埋深4.2m，暗涵全长977.6m，汇水面积约52.25ha。

图1 暗涵汇水面积

暗涵内部共计查出隐患50 处。其中，功能性缺陷23处，其中，变径1 处、树根侵入1 处、异物侵入6 处、淤积15 处；结构性缺陷27 处，其中渗漏6 处、麻面2 处、露筋8 处、破裂1 处、基墙掏空5 处、墙体垮塌1 处、砂浆流失1 处、伸缩缝封堵损坏3 处；浆砌石疏松3 处、土体松散4 处。

暗涵总体安全等级为I 级，运行维护设施安全等级为II 级。

2、暗涵内外部特征调查

2.1 暗涵结构及子单元安全评级情况

根据暗涵检测报告，暗涵共划分为22 个子单元，除2、7,15 至22 单元为钢筋混凝土结构外，其余单元均为浆砌石边墙加钢筋混凝土顶板。

2.2 涵内水质现状

晴天小量污水，雨天合流制排水。

2.3 涵内排水情况

上游源头地块共8 个，已完成清源地块4 个，清源施工中的地块4 个，暗涵出口设置总口，现状基本5年一遇的降雨重现期要求，无明显区域内涝情况。根据暗涵检测报告，已查明排口共25 个，其中，合流排口8 个，雨水排口17 个，详见。

2.4 沿线其他情况

所属道路情况：市政主干道，双向10 车道。

与建筑关系：无上盖建筑，与建筑外墙距离均在10m以上。

与绿化关系：基本沿暗涵两侧敷设，行道树数量约500 棵，胸径约20～60cm。

重要构筑物：暗涵沿线途经一座地铁车站（地上站），两个地铁区间及三座人行天桥。

综合管线情况：除常规的市政管线外，还涉及涉密管线。

地铁安保区：全线位于地铁安保区内。

周边用地情况：商业及居住用地。

已有规划描述：定位不变，规划予以保留。

表1 暗涵基本信息

表2 暗涵排口基本信息

3、总体目标

在国家、省、市三级城市黑臭水体治理实施方案和污水处理提质增效的行动方案已编制的背景下，暗涵缺陷将如何深化细化上层次提出的建设策略和方针，在往年工程的基础上，并与上层次规划形成统一的合力，制定系统化的暗涵整治方案，做到因地制宜，一涵一策。针对暗涵现状的结构隐患等级、涵内排口及上游清源地块推进等因素，在往年已有工作基础上，根据提质增效行动方案收官年的相关要求，市政暗涵缺陷整治的总体目标如下：（1）消除含污排口，杜绝污水直排。（2）重塑暗涵断面，恢复暗涵过流断面。（3）消除暗涵缺陷，保证安全使用。

4、技术路线

针对片区现状的内涝积水形式、开发强度和已有生态建设基础，秉承循序渐进和科学谋划的原则，本次方案研究确定了市政暗涵缺陷整治的技术路线为：

图2 技术路线

5、方案论证

5.1 对于评级为Ⅲ、Ⅳ级（中等及轻微）的子单元

根据检测报告关于此类子单元的描述，子单元自身整体结构较安全，材料虽有局部劣化，结构轻微损伤但未影响承载能力，暂无垮塌隐患。方案根据各子单元中的不同类型的隐患点，提出针对性的局部修复措施，具体如表3。

表3 Ⅲ、Ⅳ级缺陷点处理措施

上述缺陷点可根据轻重缓急进行修复，修复完成后，建议由日常运管单位对其进行定期监测，如缺陷扩大，及时采取相应措施。

5.2 对于评级Ⅰ、Ⅱ级（严重）的子单元

根据检测报告关于此类子单元的描述，主要存在以下问题：（1）过流能力严重不足。（2）结构整体破损严重，承载能力严重不足，变形、位移明显超出设计允许范围，整体稳定性和安全性严重不符合国家有关标准要求。（3）材料严重劣化，结构严重损坏。（4）存在危害程度分级为Ⅰ、Ⅱ级的缺陷、隐患。

为此，对于安全评级为Ⅰ、Ⅱ级的子单元，建议立即开展修复。经现场踏勘及暗涵规划定位的复核，该暗涵不适合采用复明的生态化处理。在暗涵现状结构承载力、使用寿命无法量化评估的情况下，结合前期调研过程中与业主单位、各综合管线产权单位、规划、道路交通及绿化等相关政府部门对接，了解相关单位的基本诉求，并全面梳理分析确定暗涵现有污水或合流排口可在岸上解决的前提下，根据建设条件，本次整段修复方案共比选论证了临时、永临结合和永久三大类共6 种修复方案。

图3 暗涵整治方案论证

（1）临时加固方案

根据内部修复工艺、内衬加固体的厚度等不同，提出了3 种方案。

1）内衬箱涵。由于原箱涵的结构不满足相关要求，因此在不考虑原箱涵的结构承载力情况下，根据现状暗涵跨径情况，经复核计算，需在现状暗涵内衬一个壁厚在200～350mm 之间的加固体。考虑现状暗涵规模较小，非汛期作业时间较短，为加快在有限空间内施工速度，方案在内衬加固体进行了全钢筋混凝土现浇结构、型钢骨架结构及型钢顶板和钢筋混凝土底板侧墙的混合结构。

型钢虽然施工工期较快，但其易受环境腐蚀影响；钢筋混凝土结构虽然存在工期较长，顶板混凝土浇筑较困难等问题，但结合临时加固的时效性和造价等因素，建议采取全钢筋混凝土现浇结构。

2）挂网喷混凝土。即在暗涵内部挂钢筋网，采用设备对墙面喷涂浆液形成一层薄薄的保护层。挂网喷混凝土只是对箱涵内部表面进行了修复和微小的补强，本身喷混凝土厚度为80～100mm，其对结构强度的增加非常有限，结构安全仍然依靠原结构体，无法保证箱涵结构安全，结构安全隐患依然存在。

3）内衬管道。根据现状暗涵内部尺寸和施工的要求，在暗涵内完成全线抹面后，内部放置d1500 管，并采用砂浆等填充材料，灌浆填实。

此方案主要存在管道搬运、管道接驳、回填料压实等问题，且对过流断面削减严重（按2x2.4m 浆砌石暗涵内套d1500 雨水管、坡度为3‰、满流情况下，管道过流能仅为暗涵40%左右）。

因在占道、绿化迁移协调周期不确定的情况下，综合考虑近期临时加固方案的工期、投资、使用寿命、施工难度及后期下涵管养维护的难度，建议采取内衬箱涵的修复方案。

经复核计算，暗涵在5年和100年降雨重现期下分别有34.1%和79.5%的节点出现超载。内衬后虽能有效解决了暗涵结构存在重大安全隐患带来的问题运行风险及其带来的不良影响，但却缩减了暗涵的过流断面，加大片区内涝积水风险。

（2）永临结合修复方案

针对暗涵内衬后带来的中下游管渠超载、高水位运行及施工作业面需占用市政主干道2～3 车道带来的交通疏解压力等情况，方案计划占用1 个车行道，沿暗涵超载、高水位段敷设d1500 分流管，长度约600m，埋深约4.5m。分流管实施后，经复核计算，暗涵在5年和100年降雨重现期下节点超载比例降至6.8%和22.7%，超载节点多为现状倒坡段。分流管实施后，暗涵均未发生冒溢，基本可以恢复现状5年一遇的降雨重现期的要求。

（3）永久修复方案

即对安全评级为Ⅰ、Ⅱ级的子单元进行废除重建，根据的管渠位置的不同，提出了车行道下异位新建和原位重建2种方案。1）沿市政主干道进行箱涵新建，长度约570m，尺寸A2.5x2.5～A4.9x3.3，平均埋深约4.7m，并对原暗涵雨水口进行改接，原暗涵根据地面开孔情况选用素砼、地面注浆、石粉渣等材料进行回填废除。乔木迁移约18棵。2）按原箱涵线位进行拆除重建，长度约550m，尺寸A2.5x2.5～A4.9x3.3，平均埋深5.1m。乔木迁移约320棵。

车行道下异位新建存在的主要问题是占用市政主干道2～3 个车道给原本交通繁忙的道路带来更大的交通疏解压力。原位拆除重建最主要的需对320 棵行道树的迁移，再者是暗涵周边综合管道众多，综合管线基本没有迁改的空间，且局部段紧贴人行天桥的下部结构，施工风险高。

综合考虑施工安全性、工期、工程投资、占道及绿化迁移等因素，永久修复方案建议采用车行道异位新建较为可行。

6、预期效果

围绕暗涵严重的结构隐患，建议进行对其开挖翻建，可同步解决暗涵结构隐患、污水直排及过流断面问题。若近期建设条件不具备，可临时加固我们建议在现状暗涵内部进行内衬，辅以长期的监测，确保运行安全。

通过对暗涵缺陷整治，同时可对现状内部排口进行全面梳理，并在已有地块正本清源、市政错混接整改等工程的助力下，能有效解决暗涵市政总口打开。

结语：

现阶段技术手段无法量化评估的情况下，建议采取施工质量较易得到保证永久的修复方案。若在占道、绿化迁移、管线迁改等前置环节无法得到明确时间节点情况下，基于暗涵建设的迫切性及必要性，建议可采取永临结合的修复方案，即近期先行对暗涵进行临时内衬加固，同步推进占道等相关审批及分流管敷设，在解决暗涵缺陷、总口打开的同时，确保满足现状及规划的雨水排放需求。