[摘 要]通过对某污水分流井室破坏引起路面塌陷事故的分析，阐述此类管道的抢修方法。并提出预防发生此类事故的措施，对类似工程可以起到借鉴作用。
[关键词]路面塌陷；事故抢修；污水井室
0引 言
近年来全国各城市路面塌陷事故有不断增多的趋势，据北京地下管线综合管理研究中心与中国城市规划协会地下管线专业委员会共同发布的《2018年10月-2019年9月全国地下管线事故分析报告》，2018年10月-2019年9月，公开新闻中可收集到的全国路面塌陷事故共142起。一般路面塌陷范围小则几米，大则几十米。给市民出行带来极大安全隐患，经过媒体的关注造成非常不好的社会影响。路面塌陷原因非常复杂，有水文地质、施工扰动、地下管线破损、路面荷载过大、过度开采地下水、施工质量等，根据统计，地下污水管线破损占比最大。
地下污水管线破损多与管线老化有关。随着城市化的不断推进，城市越来越大，原有设计的污水管线负荷不能满足要求，常常超负荷运行，容易导致管线系统破损，导致水土流失引起地基掏空造成地面塌陷。而地下污水管线停水又对工业生产和居民生活造成大面积影响，在不能停水的情况下，导致抢修的难度非常大。现通过对某污水分流井室破坏引起路面塌陷事故的分析，提出快速处理方法，总结预防经验，以避免类似事故在其它工程中发生。
1塌陷路面现场情况
2019年10月某日凌晨，某城市I级主干路，双向8车道，道路宽度约60米，在交叉十字路口西北侧靠人行道非机动车道与机动车道之间路面突发塌陷，无人员伤亡。塌陷口呈椭圆形，直径约为4米，深度约为7米，坑底有水声无水冒出。
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图1无人机航拍图（一） 图2无人机航拍图（二）
探明坑底有污水分流井（W9-1）一座，井盖上回填土约7米，井上游进水管1.35米，下游出水管1.8米，约有2.5米跌水高度。坑边离人行道3米。人行道上埋有自来水供水管及电缆。
2塌陷原因
塌陷发生后，参建五方紧急组织专家论证会，邀请三位专家现场查勘并对塌陷原因进行初步分析。经与会各方研讨分析，原因为：由于塌陷点下的污水分流井（W9-1）污水量较大，并有约2.5米跌水落差，水井的预制盖板缝隙渗漏，形成污水渗蚀，掏空井室上层回填土，土层脱落形成冲击，导致井室盖板和侧壁破损，路基失去支撑，而最终导致路面塌陷。
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图3分流井室破坏示意图
3处理方法
由于塌陷坑深度为7米，周边为道路，坑壁几乎垂直，需要对坑边四周放坡开挖卸载及支护，边坡支护措施拟采用挂网喷射混凝土支护和基坑拉森钢板桩支护方案。塌陷坑洞四周放坡开挖卸载并做好支护后，采用长臂挖机对坑底塌落的泥土及沥青碎块进行清理，清理完成后进一步探明情况，然后对堵塞的 W9-1污水分流井室和排污管道进行疏通清淤，疏通完成后根据实际情况采取进一步抢救措施，拟对W9-1污水分流井重新加固。
3.1现场隔离围护与交通导流
因塌陷地点在道路上，为了避免塌陷进一步扩大，保证车辆和行人安全以及抢险施工有足够的工作面，所以需对现场进行隔离围护。
首先，在塌陷洞口周围 1 米范围内，用挡板进行隔离围护，待封闭好道路，划分出施工区，准备进行机械作业时再拆除该围护。其次，与交警等相关部门紧急沟通协调，征得同意后，对出现险情的区域路段半幅车道进行封闭围护，采用 2.5 米高夹心棉彩钢板围挡+钢立柱进行封闭，在路口设施工出入口，并设置门卫室安排门卫 24 小时值班，避免无关人员进入危险区域，并对相关路口的交通车流进行导流。
3.2二级放坡开挖卸载+挂网喷射混凝土支护和基坑拉森钢板桩支护
根据现场情况，首先用一块1.4厚4*6米的钢板封住破损的W9-1污水分流井室侧墙，然后在钢板外侧浇筑混凝土，用途有二：一是避免更多的回填土掉落跌水井室；二是可以作为后期浇筑新分流井室侧墙的侧模。混凝土浇筑完成达到允许强度后对坑洞边坡采用二级放坡+挂网喷射混凝土支护和拉森钢板桩支护。
坑洞南北两侧边坡开挖土方卸载，开挖分两级阶梯放坡，第一级从塌陷坑洞边路面往下挖，深度为3.0m，放坡系数为1:1.25，阶梯台宽 2m；第二级从3.0m处至基坑底，深度3.6m，坡系数为1:1.25。铺设双向钢筋 HRB335φ8@200㎜、插入HRB400φ16@2000㎜，锚固钢筋；沿边坡设 PVC 泄水管φ50@2000 ㎜梅花布设。喷射100厚C15细石砼。
塌陷坑洞西侧人行道和东侧的部位，采用拉森钢板桩支护。钢板桩采用SP-IV型拉森钢板桩，围檩与每根钢板桩之间空隙须打入木楔抵紧，转角设置专用构件。SP-IV 型拉森钢板桩长度为12米，入土深度为5米，外露挡土长度为7米，坑洞两侧支护长度为15米。两侧钢板桩之间，距离最南侧7米处设置一道钢支撑进行对顶，钢支撑采用φ609钢管。
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图4坑洞边坡开挖及支护平面图
在抢险中，同步对整个塌陷点周边进行监测。在基坑边坡顶部和基坑四个角布置水平位移及竖向位移监测点。在基坑周边人行道和道路适当位置布置沉降、裂缝监测点。本工程选用 DSZ3-A32X 水准仪进行竖向位移监测，选用南方 NTS-342R5A 全站仪进行水平位移监测，选用游标卡尺进行裂缝宽度监测。
3.3 W9-1污水井及管道疏通清淤
基坑支护完成后，然后拟对堵塞的污水井和排污管道进行疏通清淤，从 W9-1 污水井开始往下游管道进行疏通清淤，长度50米，中间分别有两个检查井，排污管的管径为1.8米。根据事先与水处理指挥部对接的信息，上游污水管道只能停排8小时，项目部决定分别从中间这两个检查井，分两组队伍，分别向两头疏通清淤。
清淤前，首先打开各检查井，用鼓风机通风约30分钟以上。再把有害气体探测仪放到井底10分钟后，提上来看各种有害气体的数值（CO\H2S\CH4 等）和氧气溶度，达到要求后清淤工人系好安全带下井作业。
3.4 W9-1 污水井修复加固
根据现场实际情况，对W9-1污水分流井进行修复。考虑到W9-1污水分流井年代久远，在东西两侧打拉森钢板桩过程中造成井室内部有多处裂纹，项目部经过研究决定重新制作井室。
如果采用普通的“支模板-绑钢筋-浇筑混凝土”工序，上游污水管道只能停排8小时，停水时间明显不够。项目部决定采取现场预制整体钢板分流井室，吊装就位后再浇筑混凝土的方案：采用四块1.4厚钢板加工、焊接成箱体，尺寸规格比污水井井壁四边最少小40cm，以可以吊装入水井内而不碰到进、出污水管管口为准。按照进出污水管的位置，在钢板箱体两壁上定位并切割圆孔，孔径按进、出污水管的内径。再按孔径大小加工两个个钢套筒，直径长度以能套入圆孔和污水管内50cm长为准。箱体加工后，井室与箱体之间设置纵横 HRB12@200的钢筋网片，作为剪力墙钢筋，绑扎钢筋的金属丝为 20-22＃的软铁丝，钢筋网片绑扎好后，在最上一格网片内横向水平插入 HRB18@500 的短钢筋，短钢筋长度略小于剪力墙厚并刚好卡住， 卡住固定好网片后， 吊入井室，选用70t汽车吊进行，吊点设在除氧水箱的四角，吊车布置在基坑北侧，然后对短钢筋与钢板的接触点焊接固定。固定好后，井室与箱体之间砼为早强型防水砼，强度等级为 C30。混凝土按一定厚度、顺序和方向分层浇注，混凝土分层浇注厚度不超过 40㎝。井室上方安装预制盖板。
最终，在清淤的同时，将原污水井室盖板打开，把新预制钢板井室和外挂网片吊装就位，现场焊接连接套筒，在钢板井室与旧分流井之间浇筑混凝土井室，预制钢板井室作为内模使用，永久留在新井室内。
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图5预制钢井室外挂钢筋网实物 图6分流井上、下游连接用套筒实物
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图7井室修复做法剖面图
3.5路面回填恢复
整个抢险工程施工完成后，经验收合格，污水井砼的强度达到设计规定的强度后回填。井周50cm宽范围内的回填材料，均采用无砂大孔混合料或低标号混凝土，并振捣密实。路面恢复按原设计图纸的要求进行土方回填与路面碎石层、水稳层和沥青混凝土面层的恢复施工。
4预防措施
基于路面塌陷，往往是没有及时发现地下管线破损导致路面下空洞这一观点，为及早发现道路下空洞隐患，必须加强地面空洞的探测。加大城市地质勘查资金的投入，查明路面塌陷隐患的空间分布特征，显得尤为必要。2016年12月，住房和城乡建设部标准定额研究所颁布了我国第一部《道路塌陷隐患雷达检测技术导则》（RISN-TG024-2016）。2018年3月，中国市政工程协会发布了协会团体标准《道路塌陷隐患雷达检测技术规范》（T/CMEA2-2018）。探地雷达能较为有效、快速、无损害地完成城市道路的安全隐患探测，应积极运用雷达检测技术对地下管线的分布和空洞检测进行探查，加强路面常态化巡查与监测，并及时进行处置，从而消除了安全隐患，以保障城市安全。
5结语
随着城市道路塌陷事故增多，道路塌陷治理成为了一个新难题。城市道路塌陷对市民安全、城市发展有严重危害，应最大限度避免其发生。污水管线的破损导致水土流失引起路面坍塌只是所有路面坍塌原因统计中占比最大的，事实上，发生塌陷的原因往往并不单一，而是多种因素相耦合的结果，在针对具体的事故时，应针对性研究。但值得强调的是，对于道路塌陷事故的治理，必须把预防放在首要地位，做到防微杜渐，并注重防治结合。
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论文作者:丁友国
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：污水论文; 路面论文; 钢板论文; 管线论文; 混凝土论文; 基坑论文; 钢筋论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;