何 寧

（深圳市羅湖區(qū)水務(wù)局，深圳 518000）

隨著城市發(fā)展，城市中原有歷史自然水系空間［1］也不斷遭遇侵占， 尤其是局部流域尺度的小型水系遭到嚴重破壞。 目前，我國大部分城市歷史水系存在污水亂排、功能衰退、水體黑臭、水生態(tài)破壞、掩埋暗渠化、規(guī)劃不成熟、缺乏區(qū)域整合綜合調(diào)研等問題［2-5］。 在城市建設(shè)過程中，大多數(shù)城市地下渠道通過加蓋和硬化等重塑原有水系歷經(jīng)人工干預(yù)改造而形成［6］，地下渠道作為一種雨水排水渠道，在城市防洪排澇中發(fā)揮著重要作用，但也存在許多問題：城市地下渠道內(nèi)部環(huán)境封閉，傳統(tǒng)工程技術(shù)手段難以獲取渠道內(nèi)部信息；城市地下渠道也是城市污水排放的載體，會給區(qū)域水環(huán)境治理帶來巨大的挑戰(zhàn)；部分暗涵與周邊建筑物私接較為嚴重；部分暗渠缺乏管理規(guī)劃；暗渠主體及附屬結(jié)構(gòu)在長期使用過程中容易出現(xiàn)病害， 降低工程項目的使用價值。 因此為保障工程的長期運維，對暗渠暗涵結(jié)構(gòu)進行針對性的檢查、監(jiān)測、病害評估及后期加固修復(fù)具有非常重要的意義。

深圳筆架山河先后歷經(jīng)數(shù)次河道渠化、 蓋板加設(shè)和箱涵段改造工程， 其中城市建成區(qū)河道約5.77km，暗渠覆蓋率約90%以上。 本文以筆架山河暗渠暗涵作為研究對象， 通過對其日常維護中檢測情況進行梳理， 對該工程暗渠暗涵主體部分及附屬結(jié)構(gòu)區(qū)域的247處缺陷點（段）和病害進行統(tǒng)計歸類，查明并分析病害的成因，進行針對性地治理，消除結(jié)構(gòu)隱患，確保工程在后續(xù)的運行中發(fā)揮長久效益，并為類似工程的修復(fù)治理提供技術(shù)參考。

1 工程概況

工程位于深圳市羅湖區(qū)， 筆架山河位于深圳中部，發(fā)源于筆架山，屬于布吉河一級支流，深圳河二級支流，河道全長約9.06km，流域面積約11.54km2。其中暗渠覆蓋段占全段的90%以上， 覆蓋段主要集中在羅湖區(qū)。

擬建工程針對筆架山河覆蓋段和羅湖區(qū)其他小型河流或暗渠（涵）的零散隱患點治理，共計247處。筆架山河覆蓋段除險加固工程的平面劃分A，B，C，D共4段。 仙水湖、蘭科中心排洪渠等隱患點治理為點對點治理，分布在羅湖區(qū)各小型河流或暗渠（涵）沿線上，如圖1。

圖1 筆架山河等暗渠暗涵隱患整治工程平面布置

2 工程缺陷病害分類及其成因

2.1 工程缺陷病害分類

根據(jù)DL/T5251—2010 《水工混凝土建筑物缺陷檢測和評估技術(shù)規(guī)程》，水工混凝土建筑物的缺陷按其對結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性影響程度的大小可分為以下4類：

表1 水工混凝土建筑物缺陷分級

根據(jù)對深圳市筆架山河日常維護報告中檢測情況進行梳理， 對筆架山河等暗渠暗涵247處缺陷點（段）進行治理，包括188鋼筋裸露（16個Ⅰ類、172個Ⅱ類），44非鋼筋裸露 （包含21處結(jié)構(gòu)開裂，15 處松散脫落，8處擋墻滲水。 分為42個Ⅱ類，1個Ⅲ類，1個Ⅳ類），5隱患段 （檢測報告未分級），10零散隱患點（未分級）。

2.2 工程典型缺陷危害分析

2.2.1 鋼筋裸露銹蝕

鋼筋混凝土保護層剝落露筋大都起于微小的細微裂縫， 初期形成的混凝土裂縫在水和侵蝕性氣體的長期作用下不斷碳化性能降低，逐漸加深加寬，裂縫擴展至鋼筋表面層時， 在水-氧氣聯(lián)合作用下，鋼筋表面的鈍化膜遭受侵蝕，破壞原有的穩(wěn)定性，鋼筋發(fā)生銹蝕。 銹蝕后的鋼筋體積會膨脹7～8倍，重新作用外層的混凝土， 加速裂縫的發(fā)展和保護層的剝落露筋。鋼筋長期裸露在惡劣環(huán)境中，極易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，隨著時間的推移銹蝕加劇，鋼筋有效截面面積和抗拉強度減弱，直接威脅到箱涵結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命。

2.2.2 結(jié)構(gòu)裂縫

結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生后的直接影響會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自身強度和剛度降低，并且可能產(chǎn)生應(yīng)力重分配加劇破壞。裂縫對耐久性的影響， 最主要的是加速混凝土中性化， 且結(jié)構(gòu)裂縫往往伴隨著次生破壞， 比如墻體滲水、土體松散空洞、墻體掏空等。

2.2.3 擋墻松散、脫落

墻基被長期的水流淘刷產(chǎn)生松散、脫落，逐漸擴大后會引起墻后水土流失，并伴隨結(jié)構(gòu)破壞、地陷坍塌等事故。

2.2.4 擋墻滲水

擋墻滲水，加速砂漿沖蝕破損，同時伴隨墻后土體的流失，繼而引發(fā)墻后土體松散、空洞，對墻體結(jié)構(gòu)及墻后土體及其不利。

2.2.5 隱患段

漿砌石結(jié)構(gòu)，表層保護層沖刷脫落，砂漿由表及里逐漸沖刷、丟失，對墻體結(jié)構(gòu)不利。 松園南小區(qū)停車場頂板存在鋼筋保護層偏薄，鋼筋外露銹蝕，且個別井蓋周邊鋼構(gòu)件銹蝕嚴重，上方為停車場，存在承載力不足的情況，存在較大的垮塌風(fēng)險。

2.2.6 零散隱患點

零散隱患點包括新田仔河、蘭科中心排洪渠、仙水湖、高澗河、庵坭坑、清水河及徑肚溝、橫排嶺水的渠底掏空、墻腳墻體淘刷、鋼筋裸露銹蝕的10 處隱患點的治理，其中渠底掏空4處，鋼筋裸露銹蝕4處，漿砌體淘刷1處，墻基掏空1處。

2.3 工程典型隱患成因分析

2.3.1 歷史原因

（1）在農(nóng)村城市化過程中，明渠改暗渠既無規(guī)劃，又無報建。深圳水系發(fā)達，河汊縱橫。深圳土地緊缺，為了興建廠房，把明渠改成了暗渠的情況較多，從而導(dǎo)致覆蓋河道在數(shù)量上增加。

（2）修建箱涵時，沒有充分預(yù)計城市化進程如此之快，包括對箱涵的負載變化情況缺乏充分研究。

2.3.2 人為原因

（1）私自修建排放口。在人為私自修建這些部位附近，造成墻體局部垮塌的風(fēng)險極大。

（2）箱涵上方私自搭建。 為增加用地面積，河道周邊的很多居民在被覆蓋河道上及河道周邊違規(guī)建設(shè)住宅樓、工廠作坊等。

（3）人為排放污染物增加。很多污水未按相關(guān)標準進行處理，偷偷排入箱涵內(nèi)，使箱涵正常運行環(huán)境發(fā)生變化。

（4）箱涵內(nèi)橫穿管線。為提高供給量人為增加管線橫穿箱涵，使箱涵側(cè)墻受到不同程度的破壞，同時也削弱了箱涵的泄洪能力。

2.3.3 自身原因

（1）建設(shè)標準低。很多被覆蓋河道興建于20世紀90年代初，由于技術(shù)原因，建設(shè)標準低，年久老化，地下箱涵局部破壞造成土體坍塌。

（2）箱涵側(cè)墻受水體浸蝕加速自身老化。箱涵作為城市排水主要通道，長期處于浸泡之中。水泥混凝土或砂漿由于受環(huán)境水的物理和化學(xué)作用， 使硬化后的水泥石結(jié)構(gòu)逐步遭受破壞，強度降低。水泥石中的氫氧化鈣及其他成分， 能夠一定程度地溶解于水（特別是軟水）。水泥石中的氫氧化鈣、水化鋁酸鈣等堿性物質(zhì)與水中酸類和某些鹽類物質(zhì)反應(yīng)生成新的化合物，容易引起有害的內(nèi)應(yīng)力而破壞混凝土結(jié)構(gòu)，最明顯表現(xiàn)為箱涵側(cè)墻墻基淘空。

3 工程修復(fù)改造措施

3.1 工程修復(fù)整體方案

工程筆架山河覆蓋段除險加固方案和零散隱患治理點處理方案如表2。

表2 工程整體修復(fù)方案

3.2 關(guān)鍵部位工程修復(fù)措施

3.2.1 鋼筋裸露銹蝕處理

混凝土保護層是層內(nèi)混凝土和鋼筋免受物理與化學(xué)腐蝕的第一道防線。因此，對于現(xiàn)狀的保護層剝落、鋼筋銹蝕，采取處理措施：對已銹蝕的鋼筋進行化學(xué)除銹、除污，并恢復(fù)鋼筋保護層［7］。 本工程采用環(huán)氧樹脂砂漿抹面進行處理， 主要用以解決頂板或墻體鋼筋裸露銹蝕問題，恢復(fù)鋼筋保護層，對A類、B類和C類鋼筋分級進行阻銹，保護現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。 具體結(jié)構(gòu)型式如圖2。

圖2 環(huán)氧樹脂砂漿抹面

環(huán)氧樹脂砂漿抹面施工工藝流程為：

圖3 環(huán)氧樹脂砂漿抹面施工工藝

（1）基面處理。對于鋼筋裸露銹蝕部分進行除銹處理，清除混凝土表面的灰塵、乳皮、松動顆粒等，對于混凝土表面的油滯等污染物， 可用有機溶劑或燒堿等堿性溶劑洗刷去污。 打毛松散碳化鈣化表面直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。

（2）涂刷基液。在處理好的混凝土基層用毛刷均勻涂刷一薄層底層環(huán)氧基液。

（3）涂抹環(huán)氧砂漿。待基液初凝時用抹刀涂抹環(huán)氧砂漿，涂抹要邊壓實抹光，在保護層剝落鋼筋外露的區(qū)塊砂漿分2次填抹， 第1次填抹砂漿層至與原箱涵結(jié)構(gòu)面齊平；第2次涂抹砂漿與該區(qū)塊周圍的修補加強面一起涂抹施。

（4）養(yǎng)護。 箱涵內(nèi)部保持通風(fēng)養(yǎng)護。

對于A類鋼筋銹蝕隱患點， 結(jié)合本工程中Ⅰ、Ⅱ級安全隱患點的具體分布位置， 在鋼筋裸露銹蝕的區(qū)段范圍外擴1.5m，對鋼筋裸露部分進行處理、并用環(huán)氧樹脂砂漿抹面加固。 具體結(jié)構(gòu)形式如圖4。

圖4 A類鋼筋銹蝕剝落面處理示意圖

對于B 類鋼筋銹蝕隱患點，先對保護層剝落區(qū)進行環(huán)氧樹脂砂漿抹面，再粘貼碳纖維布1層進行加固。 具體結(jié)構(gòu)形式如圖5。

圖5 B類鋼筋銹蝕剝落面處理示意圖

對于C類鋼筋銹蝕隱患點，先對保護層剝落區(qū)進行環(huán)氧樹脂砂漿抹面， 再粘貼碳纖維布1層進行加固，再采用工字鋼鋼架進行整體加固。具體結(jié)構(gòu)形式如圖6。

圖6 C類鋼筋銹蝕剝落面處理示意圖

3.2.2 結(jié)構(gòu)裂縫處理

結(jié)構(gòu)裂縫處理依據(jù)裂縫的寬度，其中：

（1）裂縫寬度小于0.05mm的屬無害裂縫，無需處理。

（2）裂縫寬度小于0.15mm對結(jié)構(gòu)承載力無影響且漿材難以灌入的細而淺的裂縫， 深度未達到鋼筋表面的微細裂縫僅需進行表面封閉。

（3）裂縫寬度大于等于0.15mm的裂縫需及時進行加固處理，避免裂縫擴大，危害結(jié)構(gòu)安全。

本工程采用環(huán)氧樹脂壓力灌漿法。 具體結(jié)構(gòu)形式如圖7。

圖7 結(jié)構(gòu)裂縫壓漿處理示意圖

3.2.3 明渠擋墻松散、脫落處理

明渠擋墻松散、脫落處理具體措施為：

（1）對修補部位的松散混凝土進行小錘細鑿。鑿除部位毛刷刷凈沖洗，然后純水泥漿縱橫各刷一遍。

（2）支模，模板支設(shè)牢固并留設(shè)澆筑口和清理口。

（3）修補處表面接洽面涂刷一層42.5R水泥漿。采用C35微膨脹混凝土進行澆灌修復(fù)。

（4）拆模，用麻袋包密灑水養(yǎng)護，避免新舊混凝土結(jié)合處開裂。 砂紙打磨，使其平順。

3.2.4 暗渠擋墻隱患點處理

擋墻內(nèi)襯0.3m鋼筋混凝土護面， 護面與擋墻間不規(guī)則空隙采用C35混凝土填充，河床設(shè)1.0×1.0m護腳，頂部設(shè)0.5×0.5m橫撐梁2根，每處隱患點整治段3m。 混凝土均采用C35混凝土，如圖8。

圖8 暗渠擋墻隱患點處理

3.2.5 擋墻隱患段處理

3.2.5.1 漿砌石擋墻隱患段處理漿砌石結(jié)構(gòu)掉漿嚴重， 出現(xiàn)較大裂縫， 伴隨滲水，表層保護層沖刷脫落，采用鋼支撐支護結(jié)構(gòu)。

3.2.5.2 頂板隱患處理

BJS1+800～BJS1+750松園南小區(qū)停車場段箱涵頂板存在鋼筋保護層偏薄，鋼筋外露銹蝕。本工程采用對蓋板拆除重建的修復(fù)措施。 蓋板為預(yù)應(yīng)力空心板梁結(jié)構(gòu)，跨度22.4m。 下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，端承摩擦樁，直徑0.8m，樁長12m，以砂質(zhì)黏土層作為樁端持力層，雙排框架梁結(jié)構(gòu)型式，持力層為砂質(zhì)黏土層。 擋墻隱患段拆除重建縱斷面如圖9。

圖9 擋墻隱患段拆除重建縱斷面圖

4 結(jié)語

本工程對筆架山河等暗渠暗涵247處缺陷點進行病害分級和分型處理， 其中鋼筋裸露銹蝕缺陷點處理188處，非鋼筋裸露44處、5個隱患段和10處零散隱患點。

本工程的建設(shè)將有效地保障城市的環(huán)境， 保障城市排水系統(tǒng)正常運行， 避免水土流失環(huán)境污染等不良后果產(chǎn)生。對改善居民生活條件、提供市民健康水平具有十分重要的作用，對深圳市“海綿城市”“低碳城市”建設(shè)具有重要意義。