蔣 瞳 瞳

(合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概況及現(xiàn)狀

某新開(kāi)發(fā)區(qū)一條主干道路于2012年竣工完成，布設(shè)的污水管網(wǎng)工程隨道路建設(shè)也一并建成。2015年在W31污水檢查井處出現(xiàn)路面開(kāi)裂及塌陷，2017年初W35污水檢查井處路面突發(fā)塌陷，險(xiǎn)情擴(kuò)大升級(jí)。W31和W35井塌陷范圍主要為現(xiàn)狀道路及其綠化帶，其位置分別位于××大道與××路交口東側(cè)約150 m和330 m處，地面影響范圍以檢查井為中心，沿管道方向縱向發(fā)展30 m，合計(jì)長(zhǎng)度約100 m，破壞面積超過(guò)300 m2，最嚴(yán)重處塌落深度將近1 m(見(jiàn)圖1)。

現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坍塌的路面下面埋設(shè)該新區(qū)的主干污水管道，污水管道已近乎不通。現(xiàn)狀判斷，污水管道已經(jīng)發(fā)生了破壞。現(xiàn)場(chǎng)還發(fā)現(xiàn)位于W39污水檢查井下游有一座污水提升泵。該泵站因設(shè)備損壞，無(wú)法正常運(yùn)行，并且壓力出水管也已破壞。污水沿管道流至此泵站后，直接排入臨近水溝內(nèi)。

道路的坍塌給行車安全、行人安全帶來(lái)隱患；并對(duì)路燈、燃?xì)夤艿绕渌姓O(shè)施帶來(lái)?yè)p壞。污水管道的破壞，使新區(qū)生活污水不能得到正常排放與處理，污水無(wú)法正常收集，另一方面雨水進(jìn)入污水管道內(nèi)，混流的雨污水又被直接抽排至臨近溝渠，給周邊水環(huán)境帶來(lái)污染。因此，必須盡快對(duì)此段污水管的破壞情況、受損范圍進(jìn)行更深入全面的調(diào)查，對(duì)污水提升泵站是否仍能正常運(yùn)行進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)管道及泵站的破壞程度給出客觀評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上提出修復(fù)方案。

2 工程問(wèn)題調(diào)查與分析

工程問(wèn)題調(diào)查首先要確定調(diào)查范圍及內(nèi)容，考慮到該主干道路是按獨(dú)立分項(xiàng)工程施工建設(shè)完成，因此將該道路建設(shè)的起點(diǎn)及終點(diǎn)為調(diào)查的范圍，全長(zhǎng)4.15 km。調(diào)查的內(nèi)容為，收集原設(shè)計(jì)工程數(shù)據(jù)，工程地質(zhì)勘察資料，現(xiàn)狀污水管道的斷裂、破壞、錯(cuò)位、淤塞等問(wèn)題探查，道路方面主要是，坍塌的范圍與深度，隱蔽在地面下的空洞分布及范圍等數(shù)據(jù)。

2.1 對(duì)原設(shè)計(jì)的調(diào)查

本工程2012年完成施工圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)文件表明：該工程管道管徑d400～d1 000，埋深4 m～8 m，管材有鋼筋混凝土管和PE雙壁波紋管，全長(zhǎng)4.15 km。

破壞的兩處管道都為d800管徑，鋼筋混凝土管，埋深7.07 m～7.24 m，設(shè)計(jì)為機(jī)械頂管施工。

2.2 委托檢測(cè)單位的調(diào)查

專業(yè)的檢測(cè)公司采用CCTV機(jī)器人對(duì)工程范圍內(nèi)管道破壞情況進(jìn)行檢測(cè)，其中1管段～3管段(W30～W35)由于淤堵嚴(yán)重未做管道內(nèi)部檢測(cè)。4管段～32管段(W39～州來(lái)路口)的檢查結(jié)果，分為結(jié)構(gòu)缺陷和功能缺陷。其中存在結(jié)構(gòu)缺陷2級(jí)4處，1級(jí)缺陷1處；功能缺陷1級(jí)3處，3級(jí)3處，4級(jí)14處。

提出的報(bào)告結(jié)論：1號(hào)～3號(hào)(W30～W35)井段急需進(jìn)行處理，7號(hào)～8號(hào)(W45～W47)井段破裂需修復(fù)處理，4號(hào)～26號(hào)及27號(hào)～32號(hào)(W39～以后)井段需進(jìn)行清淤養(yǎng)護(hù)。

2.3 工程地質(zhì)勘察調(diào)查

工程地質(zhì)勘察報(bào)告結(jié)論要點(diǎn)：該地段土性多為粉土和砂性土，土顆粒均勻，級(jí)配不良。剖面中的②層、④層為擾動(dòng)土層，分別位于道路結(jié)構(gòu)層下和管道上方，其為土顆粒流動(dòng)引起的；W31檢查井邊沿管道方向，約30 m范圍內(nèi)的勘探孔土質(zhì)異常，地表有裂縫發(fā)展，可能亦受擾動(dòng)。除了已發(fā)生的塌陷區(qū)段，沒(méi)有勘查到隱蔽在地面下的空洞。

2.4 原因分析

通過(guò)以上調(diào)查，可以分析出問(wèn)題的主要原因。我們認(rèn)為，路面結(jié)構(gòu)的塌陷由下部土顆粒流失，土體掏空引起，路面塌陷的本質(zhì)是由于管道破損而產(chǎn)生。而道路下原本填滿的土顆粒會(huì)流失，必須具備兩個(gè)條件，一個(gè)是推動(dòng)土顆粒運(yùn)動(dòng)的力，一個(gè)是土顆粒流走的空間，路面下的污水管道完全滿足了上述的條件，由此污水管道的修復(fù)是本問(wèn)題解決的核心。

從現(xiàn)場(chǎng)情況及地勘報(bào)告可以知道道路塌陷區(qū)主要沿污水管道縱向發(fā)展，而管道兩側(cè)的塌陷和土體擾動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于縱向，因此我們可以推定這次的道路塌陷原因是與污水管道密切相關(guān)的。地勘報(bào)告中揭示擾動(dòng)土層就在污水管道的上方，檢測(cè)報(bào)告中得知管道內(nèi)淤積大量泥砂，由此可以確定在本次塌陷事故中污水管道成為了土顆粒流失的通道。

從污水管道的相關(guān)資料中來(lái)看，還存在三方面的不利影響因素：

本次污水管道位于 ⑤1層粉細(xì)砂夾粉土，其構(gòu)成顆粒細(xì)小，粘粒含量低，在地下水位以下受擾動(dòng)后易形成流砂。

1)而此處正是地下水豐富地段，承壓水水位高于管頂2 m以上。

2)另外，本工程的兩處塌陷段都是采用頂管法施工，管材為F型接口的鋼筋混凝土預(yù)制管，管道下部直接為土弧基礎(chǔ)，當(dāng)管道下的土顆粒受到擾動(dòng)時(shí)管道接口容易變形錯(cuò)位。

根據(jù)本區(qū)域其他地市的多個(gè)工程案例來(lái)看，在此種條件下當(dāng)施工未對(duì)這些不利因素給予足夠的重視、控制不嚴(yán)，則很容易留下引起管道接口變形的隱患。例如頂管進(jìn)出工作井時(shí)，管道與洞口連接未作好留下縫隙；或是施工期降水反濾措施未做好，抽水時(shí)將細(xì)小土顆粒帶走，引起了管道接口的錯(cuò)位。

由于本場(chǎng)地土顆粒很細(xì)小，高處的地下水就會(huì)帶著土顆粒從這些管道接口的縫隙流入管道內(nèi)，管道內(nèi)的水又會(huì)帶著土顆粒向前流，在流速較慢處沉積下來(lái)。隨著管道上部的土顆粒不斷帶走，管道產(chǎn)生更大的變形，更多的土被帶走，道路下的土體大量被掏空，最終路面結(jié)構(gòu)層不能承受上部荷載而破壞塌陷。

3 修復(fù)方案

3.1 管道修復(fù)方案

方案一：在原W30和W36井旁新作頂管工作井，以其作為起始點(diǎn)另選路線頂管實(shí)施新的污水管段，再將新建管道與原有檢查井溝通?？紤]到與現(xiàn)狀污水管道銜接新建污水管道坡度采用0.008 3，管道仍采用d800的F型鋼筋混凝土管。W45～W47井段，埋深3.5 m，采用支護(hù)開(kāi)挖，重新更換管段的方法修復(fù)，經(jīng)復(fù)核管道直徑、坡度及管材可以保持不變。

對(duì)于W30～W36段的舊管道注漿填充防止土顆粒繼續(xù)流失，對(duì)上部道路帶來(lái)新的破壞；另外根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告確定擾動(dòng)土體范圍，對(duì)管道上部進(jìn)行注漿加固，并按原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)道路路面進(jìn)行恢復(fù)。方案一的建安費(fèi)為526.64萬(wàn)元。

方案二：W30～W36采用拉森鋼板樁支護(hù)開(kāi)挖，再于鋼板樁后壓密注漿增強(qiáng)封閉止水效果；在溝槽內(nèi)采用井點(diǎn)降水措施，將溝槽內(nèi)的地下水位降至槽底0.5 m以下，將損壞管道取出，再在原位重新鋪設(shè)管道，管道直徑、坡度及管材保持不變；以灰土分層夯實(shí)回填溝槽后，按原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)道路路面。W45～W47井段方案同上一致。方案二的建安費(fèi)為587.52萬(wàn)元。

方案一的優(yōu)點(diǎn)是施工難度低、進(jìn)度快，工程影響范圍小，工程造價(jià)更經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)是原有管道需封堵處理，隱蔽施工質(zhì)量不易控制。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是修復(fù)工作的簡(jiǎn)單直觀，可以為今后的城市發(fā)展保留更多的地下空間，但施工難度大，且工程造價(jià)也比方案一高76.75萬(wàn)元。

綜合以上因素，推薦方案一對(duì)W30～W36及W45～W47管段進(jìn)行修復(fù)。后期管線修復(fù)及施工時(shí)，需對(duì)管道進(jìn)出工作井處的土體采取注漿加固的措施，使其不易受擾動(dòng)，并且嚴(yán)格把控管道與洞口的連接質(zhì)量。另外，施工時(shí)應(yīng)采取合理可靠的降排水方案，做好反濾措施，以防塌方及涌土、流砂等危害人身安全或影響工程質(zhì)量的情況發(fā)生。

3.2 污水泵站修復(fù)方案

方案一：將泵池內(nèi)淤積泥砂清除后，檢查泵站結(jié)構(gòu)是否有裂縫或破損。若結(jié)構(gòu)無(wú)破損，則利用泵房原有結(jié)構(gòu)體，更換水泵等損壞的設(shè)備，水泵流量及揚(yáng)程與原設(shè)計(jì)保持一致，并且增設(shè)閘門井、粉碎性格柵機(jī)及溢流管道，在原位重新鋪設(shè)壓力管道，壓力管道直徑、埋深及管材保持不變。同時(shí)改造電控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守功能。方案一的建安費(fèi)為225.03萬(wàn)元。

方案二：若老泵站結(jié)構(gòu)損壞無(wú)法使用，則廢除新建設(shè)一座一體化泵站。一體化泵站規(guī)模與原設(shè)計(jì)保持一致；同時(shí)原位重新鋪設(shè)壓力管道，壓力管道直徑、埋深及管材保持不變。方案二的建安費(fèi)為395.67萬(wàn)元。

方案一利用原有泵站結(jié)構(gòu)只更換水泵等損壞設(shè)備，并對(duì)原設(shè)計(jì)的工藝和電氣設(shè)計(jì)升級(jí)改造，修復(fù)后不僅滿足原有功能，還能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的自動(dòng)化管理功能，且工程投資較經(jīng)濟(jì)；方案二工程總投資較高，但當(dāng)原結(jié)構(gòu)損壞不能使用時(shí)，該方案也具有施工速度快，后期管理自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)很合適的備選方案；建議根據(jù)結(jié)構(gòu)檢查情況確定最終選擇的方案。

4 方案實(shí)施及總結(jié)

本工程在實(shí)施工程中，采用了管道修復(fù)方案一與泵站修復(fù)方案一，目前該工程已按此方案修復(fù)。

總結(jié)本次工程修復(fù)問(wèn)題特點(diǎn)，就是需要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，路面塌陷是結(jié)果，也是比較容易看到的問(wèn)題，我們需要認(rèn)識(shí)到路面塌陷的真正原因是污水管道的破損，當(dāng)我們找到問(wèn)題的主因時(shí)，也就不難找到解決的方法，也只有這樣才能徹底解決問(wèn)題。