运行中双孔污水箱涵修复技术

白占伟

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

随着一系列大型污水输送干管工程的陆续建设，上海市中心城区的污水输送干管的框架网络已经基本形成。

建成的污水输送干管随着运行年限的增加，不可避免出现了一定程度的损坏。传统的管道修复方式均需采取水泵调水或敷设临管等临时排水措施，将待修复的管道完全断水，停止使用后实施修复。为保障城市污水输送，保证城市生活正常运行，日输送污水量在几十万至上百万立方米不等的干管，不可能通过采取临排措施在完全停止使用的情况下来对损坏的部位进行修复。因此，大型污水干管如何在不影响正常运行的情况下来实施修复，是排水从业者面临的亟待解决的问题。

图1 中隔墙伸缩缝涌流状渗漏

1 工程简介

上海市某段污水输送老箱涵为2-3 300 mm×3 300 mm的双孔箱涵，钢筋混凝土结构，每25 m设一伸缩缝，接口为上下企口式结构，全长约4.7 km。自1999年建成投入使用后，始终是北孔箱涵运行，南孔箱涵未启用，处于空置的状态。

2012年，对该段双孔老箱涵未投入运行的南孔箱涵的状况分两段进行了调查。第一段为“提升泵站—陈春港”，长约150 m，调查发现，在正常运行时，虽然一直是北孔单箱涵运行，但南孔箱涵却也一直处于满水状态，且有两条伸缩缝所处位置的地面经常出现污水冒溢现象。通过降低南孔箱涵水位，安排潜水员进入南孔箱涵内部进行调查，发现箱涵的结构强度情况尚好，但个别伸缩缝出现涌流、瀑布状飞溅等严重渗漏现象（见图1、图2）。经潜水员对150 m的8条伸缩缝处水深的测量结果，水深最深处和最浅处的水深相差885 mm（见图3）。据现场情况初步分析，该150 m段箱涵由于地面起伏较大的超限绿化覆土，导致箱涵的不均匀沉降，引起伸缩缝的拉开破坏，以致发生渗漏，并对基底产生不良影响，从而加剧沉降的发生，使伸缩缝的张口进一步扩展，使其发生较大渗漏。第二段为“陈春港—连通管”，长约4.5 km，调查发现，除个别伸缩缝出现轻微渗水外，箱涵的内壁、伸缩缝情况均较好。

图2 中隔墙伸缩缝瀑布状渗漏

图3 老箱涵（提升泵站—陈春港）约150 m箱涵沉降情况示意图

鉴于上述调查，发现箱涵存在不均匀沉降，部分伸缩缝渗漏严重，必须对箱涵进行针对性的修复。第一段的150 m箱涵是此次修复的重点，第二段的4.5 km箱涵整体情况较好，主要进行清淤以及渗水伸缩缝和内壁腐蚀处的修复。

2 技术难点

要对上述调查所发现的损坏实施修复，需解决以下技术难点。

（1）如何在不停止运行的情况下开展修复工作。该污水输送老箱涵设计规模为旱季160.58 m3/d，雨季33.44 m3/s，污水提升泵站高位井设计最高水位14.4 m。目前，北孔单箱涵的实际每天污水输送量为7～12 m3/s，提升泵站出水高位井运行水位在7～10 m。如此大的污水输送量，不可能在完全停止运行的情况下对箱涵的损坏部位实施修复。

（2）如何获得相对较好的修复工作环境，以保证修复的质量。目前虽是北孔单箱涵运行，但由于中隔墙几处伸缩缝严重渗漏，使得南孔箱涵也基本一直处于满水状态。在此种情况下，如何才能在首先进行修复工作的南孔箱涵得到相对干燥的工作环境，以保证修复工作的顺利开展，并获得较好的修复质量。

（3）针对发生渗漏的伸缩缝，如何既能达到堵漏的目的，又要具有抗污水腐蚀性能，同时使该伸缩缝仍保持一定的柔性。

（4）对已发生较大不均匀沉降的第一段约150 m箱涵，如何防止进一步沉降。

3 施工工艺流程

针对上述技术难点，制定了如图4所示的箱涵修复施工工序流程。

图4 箱涵修复施工工序流程

（1）通过运行切换，逐次对各孔箱涵实施修复。

将本次老箱涵修复分三个阶段进行。第一阶段：北孔箱涵运行，实施南孔箱涵修复；第二阶段：提升泵站出水切换至南孔箱涵，南孔箱涵运行，实施北孔箱涵修复；第三阶段：箱涵底部土体加固。如此，充分利用了双孔箱涵的优势，通过运行切换，逐次对各孔箱涵实施修复，能够不影响污水的正常输送。

（2）南北箱涵同时开孔，两侧潜水员同时对中隔墙进行水下临时封堵。

第一阶段南孔箱涵修复是本次修复的重中之重。为防止北孔箱涵运行的污水不断通过中隔墙渗漏的伸缩缝进入南孔箱涵，采取以下措施：首先，在临近渗漏严重的伸缩缝的南北孔箱涵顶部砌筑临时压力井，安装压力井盖板（水压试验要满足运行压力要求），并通过运行配合将箱涵内水位降低到顶板下0.5 m后在箱涵顶部开孔，如图5所示。其次，在污水量较小的夜间，通过运行配合，上游减量化运行，下游加大输送量以降低箱涵内水位，由两名潜水员通过南北两侧的临时压力井进入箱涵内部，利用水下堵漏材料（膨胀水泥、石棉、工程胶水等按一定比例混合调整而成）同时对临近的中隔墙伸缩缝进行临时封堵，如图6所示，封堵完成后，运行的北孔箱涵的污水将不会再进入南孔箱涵。最后，由潜水员对南孔箱涵进行清淤、通风，并彻底清理，如此就能达到相对较好的修复工作环境。

图5 南、北箱涵顶部砌筑的临时压力井

图6 潜水员即将下井进行水下封堵

图7 “Ω”型橡胶止水带详图（单位：mm）

（3）在箱涵内壁渗漏的伸缩缝处外贴橡胶止水带。

外贴止水带为两侧带锯齿的“Ω”型橡胶止水带（材质为氯丁橡胶）、不锈钢压条以及不锈钢化学螺栓的组合（如图7所示），其中橡胶止水带的“Ω”隆起部位的长度可根据伸缩缝变形张开后的实际宽度进行适当调整。橡胶止水带的锯齿部位在不锈钢化学螺栓和不锈钢压条的挤压下具有更好的水密性；氯丁橡胶和不锈钢均具备较强的抗污水腐蚀性能，“Ω”隆起部位既保证了伸缩缝具有一定的柔性，又为伸缩缝可能发生的进一步变形发展预留了一定余地。渗漏的伸缩缝完成外贴橡胶止水带后如图8所示。

图8 伸缩缝完成外贴止水带封堵后

（4）对发生较大不均匀沉降的第一段约150 m箱涵底部土体进行加固，防止进一步沉降。采取对该段箱涵8条伸缩缝处两侧各3 m范围内的底部土体进行加固，在箱涵两侧为两排φ800的高压旋喷桩（搭接200），箱涵底板下为三排斜打的压密注浆桩（如图9所示）。在土体加固过程中，要求作业人员要严格控制压力，并密切关注箱涵顶部标高的第三方监测数据，防止箱涵的隆起或位移。

在南孔箱涵修复完成后，北孔箱涵单孔运行的3个月里，所堵漏修复的部位一直承受北孔箱涵运行时的7～10 m的水位压力，未再出现任何渗水现象。说明修复取得了成功。

4 结语

通过上海市某段污水输送老箱涵的修复，对运行中的大型双孔污水箱涵的修复进行了尝试，并取得了较好的修复效果。

（1）充分利用双孔箱涵的优势，通过运行切换，逐次对各孔箱涵实施修复，能够做到不影响污水的正常输送。另外，通过本次修复工程的实施也能看出，在大型污水输送干管的建设中采用双管模式，既能提高运行的安全性，也将为后续维修工作带来极大方便。

（2）通过依次进行砌筑临时压力井、箱涵顶部开孔、潜水员水下封堵等，对双孔箱涵发生较大渗漏的中隔墙伸缩缝进行水下封堵，将待修复的一孔箱涵与运行中的另一孔箱涵完全隔离，获得相对较好的作业环境，使修复工作能顺利开展并保证修复的质量。但水下封堵工作具有较大的安全风险，实施前必须制定详细的方案、相应的应急预案以及与运行部门的信息沟通机制，在各项安全防护措施均到位后方能进行，实施过程中要保持与运行部门的信息通畅。

（3）在本体结构强度尚好的情况下，采用两侧带锯齿的“Ω”型橡胶止水带、不锈钢压条、不锈钢化学螺栓组合的外贴止水带，对大口径排水管道或箱涵中渗漏的伸缩缝进行封闭修复，堵漏效果较好，且满足抗污水腐蚀的性能要求，并使伸缩缝具有一定的柔性。

（4）在外部对箱涵底部土体进行加固，可以有效防止箱涵的进一步沉降。相对在箱涵内钻孔向外注浆的方式，可以不用破坏箱涵的结构，但在土体加固过程中，要结合第三方监测做好压力的控制，防止箱涵的隆起或位移。

图9 箱涵底部土体加固布置图（单位：mm）