城市主干排水廊道地下病害应急抢险及综合治理工程分析

城市主干排水廊道地下病害应急抢险及综合治理工程分析

唐霖辉 ,陈涛*  ,祝萍

四川省华地建设工程有限责任公司 四川成都610081

摘要：武胜县城市主干排水廊道地下病害（黄林溪公园段）塌陷坑位置，在平面上呈现为一“梨”型，东西宽8.1m，南北宽8.2m，深度约3.7m，整体表现为漏斗状。塌陷坑影响范围平面上呈东西向为长轴的椭圆形，面积达2500m2。本次抢险救灾方案设计根据防治目标分为地面和地下廊道加固两个部分，其中地下疏通初期支护是本次抢险救灾工程设计的首要目标，在保证地下排水廊道疏通的基础上，确保初期支护安全，然后开展地面塌陷治理工程。

关键词：排水廊道；廊道疏通；混凝土喷射

引言：

城市主干排水廊道地下病害应急抢险及综合治理工程是指针对城市主干排水廊道中出现的地下病害，进行紧急抢险和综合治理的工作。这可能涉及到地下病害的修复、加固或更换受损部件等。综合治理工程需要考虑长期效果和可持续性，除了抢险和治理工作，还应加强排水系统的维护和管理，定期进行巡查和检修，及时处理潜在问题，确保排水系统的正常运行。本文就武胜县城市主干排水廊道地下病害（黄林溪公园段）应急抢险及综合治理工程为例，剖析病害类型及相关治理措施。

1工程概况

根据本次调查成果，圈定了塌陷坑位置，在平面上呈现为一“梨”型，东西宽8.1m，南北宽8.2m，深度约3.7m，整体表现为漏斗状。塌陷坑影响范围平面上呈东西向为长轴的椭圆形，面积达2500m2。地面裂缝最大长度约26米（LF13），裂缝形态受地表基础设施的限制，在地砖路面上沿地砖展布，局部表现为锯齿状，在路沿石与停车场蜂巢土工格栅之间表现为直线状，在停车场蜂巢土工格栅内部表现为锯齿状，在沥青路面上多表现为弧形。裂隙主要表现为拉张裂缝，呈V字型张开，个别裂缝表现为下错型，总体显示了塌陷坑周边区域有一定的地面沉降变形特征。

图1地面塌陷与裂缝分布图

2病害成因

2.1病害原因

地下石拱涵管廊由于年久失修、地下水长期作用以及实际回填深度大于设计深度等原因，导致顶拱垮塌，回填物进入排水廊道。上部回填区形成脱空，使得脱空区上部回填土逐渐失稳，从下往上逐步塌落至脱空区，最终导致地表发生塌陷，形成塌陷坑。此外，回填土脱空后，脱空一侧的侧限降低，土压力不平衡，岩土体内部出现破裂面，回填土体失稳，从下往上出现沉降，逐渐扩展至地表，形成沉降裂缝。

2.2风险分析

目前地下排水廊道已经完全堵塞，污水水量较小，仅带走了部分细粒物质，堆积体结构相对稳定。然而，在降雨天气条件下，雨水进入排水廊道可能会增加流量，冲走大块碎石，因此在暴雨天气下，地下排水廊道中的部分堆积块石可能会被搬运至下游。需要特别注意的是，在施工期间清理部分堵塞堆积物后，堆积体纵向长度缩短，再加上暴雨天气雨水的进入，存在堆积体被冲开并搬运至下游的风险。

此外，地表塌陷坑周边存在许多裂缝，观测显示这些裂缝的长度有增加且有扩大的趋势。当前回填区内的塌陷堆积体在土体逐渐压实的作用下，沉降区域也在扩大。在后期的抢险过程中，如果排水廊道的堆积物在暴雨条件下被冲走，并且廊道初期支护未完成，可能存在塌陷堆积体再次塌落进入排水廊道的风险。这将导致上部再次形成新的脱空区域，进而引起地面沉降和塌陷坑的进一步扩大。

3工程治理方案

本次抢险救灾方案设计分为地面和地下廊道加固两个部分。首要目标是确保地下排水廊道的疏通和初期支护的安全，并随后进行地面塌陷治理工程。根据现场情况，地下排水廊道的应急抢险方案包含两种类型的加固设计：Ⅰ型衬砌段和Ⅱ型衬砌段。

3.1Ⅰ型衬砌段

适用于石拱涵拱顶破坏段，包括石拱涵破坏段两侧范围不小于5-8m（具体长度根据清理坍方后的情况确定）。该段的加固方式采用初期支护和二衬的形式。初期支护是指在破坏段的周围设置临时支撑结构，以确保破坏段的稳定。而二衬则是在初期支护基础上，进行更为牢固的衬砌工作，以增强石拱涵的结构稳定性[1]。

3.2Ⅱ型衬砌段

适用于石拱涵未出现影响其功能的破坏，但经检测评估认为需要加固的段落。这种情况下，采用钢筋混凝土内衬的方式进行加固。内衬是指在石拱涵内部设置钢筋混凝土结构，以增强其承载能力和稳定性。

3.3地下疏通及支护工程

起始段距离混凝土箱涵（混凝土箱涵长300m，分左右两侧，单侧净空宽2.5m，高3.5m，中隔墙厚50cm）进洞口206m，底板清淤长度为88m（K0+206～K0+294）,箱涵堆积体开挖段为12m（K0+294～K0+300，K0+322-K0+328）,开挖及支护长度共计计为22m，其中K0+300～K0+305段为放坡开挖及支护， K0+305～K0+322段为分台阶开挖及支护。

4重点施工技术应用解析

4.1施工工艺流程

施工准备（洞内通风、水位监测、有害气体检测、测量放线、机具就位等）→混凝土涵洞段底板（K0+206～K0+294）清淤→箱涵内堆积体清理（K0+294～K0+300）→施做引流管（Ф146）→拱涵K0+300～K0+305段开挖及加固（拱架+小导管周边和超前注浆+喷锚支护）→拱涵K0+305～K0+322段分台阶开挖→拱涵K0+305～K0+322分台阶初期支护（拱架+超前小导管注浆+锚喷支护）→拱涵K0+322～K0+328段开挖→拱涵二次衬砌及壁后注浆→底板二次清理→施工完毕。

4.2开挖施工

K0+206～K0+294段采用人工清淤；因K0+294～K0+305，K0+322～K0+328段结构完好，故此段采用人工+小型挖掘机放坡分块开挖逐步清除；K0+294～K0+305段由于坍塌段拱涵围岩无自稳能力，为减少对危岩二次扰动，采用人工+小型挖掘机分上下台阶开挖，每循环开挖进尺为0.5～0.8m,上下台阶错开距离为4m，必须做到随挖随支。

4.3石拱涵施工

石拱涵K0+300～K0+305段：拱架制作（分4节冷弯）→施工放样→拱架安装（先拱脚后拱顶）→拱架拼装→纵向连接筋→锚喷支护→施做超前小导管。

石拱涵K0+305～K0+322段：拱架制作（分4节冷弯）→施工放样→上台阶拱弧开挖及拱架安装→纵向连接筋→上台阶锚喷支护→下台阶侧墙开挖及拱脚安装→侧墙喷锚支护→下台阶中部预留土开挖。

4.4混凝土喷射

喷射混凝土前应将施工缝进行清理，剔除疏松部分；拱顶喷射中出现的掉块应清除后方可继续喷射；对钢架连接位置、墙角等钢筋密集处应采取不同的喷射角度以保障连接钢板或主筋后面混凝土的密实。检查机具和风、水、电等管线路并试运转，对于作业区要具有良好的通风[2]。

喷射混凝土时应分片一次自下而上进行，一次喷射厚度为70～100mm，拱顶50～60mm。混凝土厚度较大时应分层喷射，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，喷射时应先用风、水清洗喷层表面。必须严格控制混合料质量，严禁使用回弹料。

喷头尽量垂直于受喷面，喷咀距离受喷面0.6～1.2m，喷头不停作环形移动，使喷层厚度均匀。若喷射中突然中断，将喷头迅速转离受喷面，以防高压风水冲洗尚未终凝的喷砼层。

结语：

在抢险过程中，需要采取紧急措施进行病害的清理和修复。这可能涉及到地下病害的修复、加固或更换受损部件等。除了抢险和清理工作，还需要进行综合治理工程，以提高排水系统的整体性能和可靠性。在整个抢险和治理过程中，要加强安全管理和风险控制，确保施工人员的安全，避免二次灾害的发生。

参考文献：

[1]赵红雷. 市政排水管道淤积物特性分析及清除方式探讨[J]. 工程建设与设计,2023,(07):120-122.

[2]黎波. 隧道工程混凝土喷射施工技术[J]. 黑龙江交通科技,2021,44(02):136-137.

第一作者简介：唐霖辉（1986.11.05），男，汉族，四川省广汉市人，工程师，大学本科；通讯作者：陈涛（1985.01—），男，汉族，四川成都人，工程师，工学学士。