中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院 江苏南京 210000
摘要：随着污水管道运行周期的增长，前期设计或施工中存在的隐患慢慢暴露出来，如管道脱节、检查井下沉等，进而造成周边地面的塌方。本文结合某市污水管道和检查井下沉案例，分析了造成地面下沉的原因，并结合修复处理的工程实例，总结了几种修复方法，为以后处理类似工程问题提供一些参考，也为新建污水工程在施工管理中积累经验，减少隐患。
关键词：污水管道 检查井 下沉 高压旋喷桩 逆作法 基坑支护
0 引言
随着物质生活水平的提升，人们对环境的要求也越来越高，各个城市对环境保护的也越来越重视。经过最近十多年在污水工程上大力的建设，污水管网覆盖面也越来越广。在污水管网运行过程中，也出现了一些问题，其中较为普遍的就是污水管道或检查井处地面塌陷问题，轻则影响污水管网正常运行，重则引起周边建构造物以及行车的安全。本文结合实际工程案例，对此类问题进行了深入分析，总结了几种修复方法，也为新建工程实施提供该问题的控制对策。
1 污水管道上部下沉修复措施及防控对策
污水管道主要施工方式有三种：开挖、牵引和顶管方式，常见的管材有塑料管、钢筋混凝土管、球墨管以及钢管。开挖施工常用于管道埋设较浅、管径相对较小的工程，管材以塑料管为主，如PVC-U直壁管，HDPE双壁波纹管，HDPE缠绕管等。牵引施工主要用于管道埋深较深，管径在DN600以下，管材以PE实壁管为主。顶管施工用于管道埋设较深，管径在DN600以上，管材以钢筋混凝土为主。因为污水管道工程都为地下隐蔽工程，由于前期在污水管道设计和施工管理过程中经验不足，施工期间留下的隐患很难在完工后发现，一般会在运行几年内逐渐暴露出来，不仅修复难度大成本高，也给社会造成不良影响。因此有必要对造成问题的原因进行剖析，在源头上做好控制。
1.1工程案例一
（1）案例简述和修复措施
某公路边绿化带内发生地面塌陷（图1），此处下部埋设有DN400污水重力管，埋深2.8m左右，原采用开挖施工方式，原管材为HDPE双壁波纹管。因管道邻近公路，为确保开挖不影响公路安全，本工程修复采用钢板桩支护后开挖进行管道更换修复，图2所示。
（2）原因分析
现场开挖后发现管道有破损，周边土体流失，因此造成管道上方地面塌陷。管道在埋设时采用挖机调运过程中，容易碰擦管道，会造成对管道的破环。回填材料中存在带尖角的石块，在压实过程中也会破坏管道。
（3）防控对策
1）对做好对管材的质量控制，从出厂到现场接收及检测都需做好把控，对不满足设计要求的材料，坚决不予使用。
2）管道吊装及埋设过程中，机械和人工互相配合，防止对管道碰擦损坏。
3）管道回填材料应严格把关，选择合格的回填材料，不得用含砖块或其他尖锐材料。回填压实过程中，在满足压实度的同时也应重视对管道的保护。
4）对管道接口以及与检查井的连接应重点控制。
1.2工程案例二
（1）案例简述和修复措施
某城市污水泵站进水管道地面发生塌陷（图3）。污水管道管径为DN1000，埋深7m左右，原管道采用顶管施工。此处为进泵站前管道，深度大、污水量高，因此修复难度大。
本方案利用前后检查井，进行翻水施工，但因水量较大，无法完全进行断水。根据地质情况和管道周边土体的侵蚀破坏情况，采用直径800的钻孔灌注桩围护结构，外侧实施直径600的高压旋喷桩止水帷幕，在两端实施导流井，安装完新管道后再对老管道进行挖除替换，做法详见图4和图5。管道下部土体长期受污水侵蚀，已经淤化失去承载力，针对这一情况采用压密注浆方案对管基进行加固处理。现场按此方案成功对下沉对管道进行了更换修复，目前运行状况良好。
（2）原因分析
根据现场开挖后情况和原相关单位提供的信息，管道上部土体塌陷的原因是管道接口处脱节，加上此处污水水位变化频繁，造成土体流失。而管道接口脱节的原因是在原管道实施过程中，此处因流砂未能一次顶进到位，而是采用双向顶管在此接通，未留设检查井，管道接口密封不严实，随着管道运行，接口处土体随污水不断冲刷而流失，造成了后期的塌陷事故。
（3）防控对策
1）顶管应根据所在土层和地下水位情况选择合理机械和顶进方式。
2）顶管管材选用专用管道，及能满足要求的接头形式。
3）顶进过程中遇到问题，应多方协商，制定有效的处理方案，不留隐患。
4）顶管结束后应对管道和孔壁之间进行水泥浆液置换，防止有空洞导致管道发生不均匀沉降进而造成脱节。
2 检查井下沉修复措施及防控对策
污水检查井主要施工方式有：开挖、沉井和逆作法等方式，常见的井身材料有砌体和钢筋混凝土结构。开挖施工常用于管道埋设较浅，周边有放坡空间；沉井结构用于管道埋设较深或用于管道牵引、顶管工作井和接收井处。逆作法用于空间较小，周边对基坑要求较高的部位。检查井长期受污水浸泡，水位的变化也大，对井身材料的侵蚀非常严重，因此需要严格把控检查井的制作质量。另外检查井多位于道路下方，在汽车荷载的冲击下，不断引起井座和井身的震动，进而造成井座或井周沉降，甚至井破环，影响道路行车安全[1]。
对于引起检查井处地面下沉，有多种原因，因此制定相应的修复方案前应先摸清问题所在，有针对性的进行修复施工。
2.1工程案例一
（1）案例简述和修复措施
某道路上污水检查井处路面塌陷，混凝土板块下部完全脱空（图6）。污水管道管径为DN500，埋深5m左右，原管道采用牵引施工。若采用普通开挖施工方式，则需要较大的作业面，对交通影响较大；另外采用降水容易引起周边道路和房屋的安全。
本修复方案采用双排高压旋喷桩做止水帷幕，内部采用砖砌逆作法实施支护结构，开挖至管道下部后，浇筑钢筋混凝土底板和井壁，并对管道下部土体采用压密注浆加固，详见图7。
（2）原因分析
制定本次修复方案前，对塌陷原因做了排查，主要原因是因为管道和检查井连接处脱开以及底板渗漏透水，因此需要开挖至井底板处，挖除原检查井后再新建检查井，做好管道和井壁的接口处理。
另外，片区内存在许多类似的病害，主要原因是该片区内分布较厚的流砂土、在检查井井底板浇筑时，缺少降水或土体加固措施，加上地下水位偏高，容易在底板成型时就形成砂眼等病害，在后期管道运行时，水土流失严重，造成井体下沉。
（3）防控对策
1）管道和检查井的连接应作为施工重点进行管理。
2）对于砂土、粉土等土质中施工检查井，要做好降水措施，降水有困难的因实施止水帷幕，如采用高压旋喷桩进行土体加固和止水，能够有效减小流砂等病害，进而确保检查井的施工质量。
2.1工程案例二
（1）案例简述和修复措施
检查井周边路面沉降和开裂在很多城市中普遍存在，沉降量在1cm到5cm左右，主要表现为检查井周围道路沥青面层产生下沉变形，严重的情况下还有可能出现破损与开裂现象（图8）。
此类问题的修复方案为挖出井周下部回填不密实的土层，改用如石灰土、水泥土或石屑惨水泥等改良过的回填材料进行重新压实，井座井盖更换五防井盖。
（2）原因分析
检查井与基坑之间往往空间较小，采用素土回填很难达到压实度要求，因此道路经过长时间使用后，势必同周边板块发生不均匀沉降。另外早期实施的检查井多为砖砌井，井框支座与砖砌井筒联系往往不牢或有空隙，长期受振动荷载反复作用，给井盖和井框以垂直和水平的冲击力，在井座外边沿的棱角处易产生应力集中，在支座外边沿形成裂缝源，裂缝迅速向上发展，在发生位移的支座外边沿上方形成弧形裂纹。弧形裂纹延伸和不同弧形裂纹连接，伴以井框上的路面结构震动碎裂，井口的路面破坏更加严重。
（3）防控对策
1）采用整体较好的五防井盖，处理后井座下部基层。
2）选用易压实的回填材料，对地下水位较高的地区，适当掺入水泥。
3 结语
通过对污水管道和检查井下沉案例的分析和修复方法的介绍，为以后处理类似工程问题提供一些参考。对正常运行的污水管道或检查井进行修复，会涉及到污水调度、交通管制等问题，实施难度高成本大，容易造成不良影响。本文对几类常见的病害，提出了防控对策，为以后新建污水工程在设计和施工管理中积累经验，以期减少不必要的修复工作。
参考文献：
[1]弓秦生, 温永滨等. 排水检查井口处路面开裂与下沉问题分析与对策[ J] . 给水排水, 2008, (12):101-103.
论文作者:许敏钟,隆佳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/18
标签：管道论文; 污水论文; 工程论文; 案例论文; 原因论文; 对策论文; 管材论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;