HDPE 速隔墊襯墊法在城市排水箱涵修復中的應用

王 斌，魏 強

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

隨著我國城市化快速推進，城市范圍快速擴張，部分城市基礎設施因超負荷運行、年久失修，使用過程出現部分隱患，城市排水箱涵就是其中之一。本工程中的箱涵斷面尺寸高4.5 m×寬5 m，因使用過程中年久失修，發生了嚴重的腐蝕、滲漏現象（見圖1），且部分涵段上部地面已改為城市道路及房屋建筑，受周邊環境及箱涵內空間限制，開挖修復基本不可能實現。非開挖修復傳統方法一般為內襯鋼筋混凝土修復，此法因鋼筋、混凝土用量大，受限于箱涵內空間限制，施工速度慢，施工難度大，且此法會侵占箱涵過流斷面，影響行洪。為保證施工安全，該排水箱涵修復只能在枯水期施工，工期短、任務重。經過查找相關資料及其它修復工藝，決定將市政排水管道非開挖修復中的HDPE 襯墊法施工技術應用于本工程箱涵修復。HDPE 速隔墊具有材料輕便、強度高、光滑耐腐蝕等突出優點[1]，但箱涵對比管道具有斷面尺寸大、注漿量大等特點，本文針對該工程施工過程中的特點，對其施工方法進行介紹。

圖1 箱涵現狀圖

1 工程概述

本工程中所述箱涵位于深圳市龍崗區，箱涵斷面尺寸：高4.5 m×寬5 m，該箱涵原來是一條河道，上游有一座小型水庫，在十年前因政府規劃改為暗涵，為鋼筋混凝土結構，部分涵段上部地面已改為城市道路及房屋建筑，箱涵周邊由于經濟發展已建成大量道路、工廠、居民區等，有大量的污水流入箱涵。

深圳市屬南亞熱帶海洋性季風氣候區，光照充足，氣候溫和濕潤，雨量充沛，多年平均降雨天數140 d。夏秋季節常受臺風影響，臺風是造成本區域災害性天氣的主要因素，該地區暴雨主要為臺風雨和鋒面雨，其中由臺風帶來的降雨量所占的比重較大，常形成暴雨災害。汛期箱涵除直接排放流域地面匯集流入的降水外，還承擔上游水庫泄洪水水量排放。

在十余年使用過程中箱涵壁發生了嚴重的腐蝕，原施工縫存在較大滲漏現象，如任其發展可能會造成箱涵背部脫空甚至影響涵身結構安全，存在較大安全隱患。針對該箱涵病害，經全面勘察及設計論證，結合施工現場實際情況，決定采用HDPE速隔墊襯墊法對此箱涵進行修復。

2 材料特性

HDPE 速隔墊屬于熱塑性高分子片材，具有延展性好，防滲耐腐蝕性好，光滑度高，采用獨特的V 型鍵錨固[1]。主要物理性能見表1。

表1 速格墊物理性能指標

高徽漿（灌漿料）主要由水泥、專用外加劑，并輔以多種礦物改性組分和高分子聚合物材料配合組成，具有低水膠比、高流動性、零泌水、微膨脹、耐久性好的特點，施工時，直接加水攪拌使用[2]。主要物理性能見表2。

表2 高徽漿灌漿料物理性能指標

3 施工方法介紹

3.1 施工準備

施工人員進入箱涵應佩戴專業勞動防護用品及通訊設備，設置專職安全監督人員監管。箱涵內流水屬雨污混流且上游有水庫，施工前應與氣象部門及上游水庫管理部門取得聯系，掌握氣象信息及上游水庫調度信息，還應檢測箱涵內氧氣及有毒有害氣體情況，避免有毒有害氣體中毒，施工過程中保證箱涵內持續通風，做好箱涵內照明。準備工作完成驗收合格后方可進入，根據設計圖紙排查箱涵內部情況，掌握施工現場實際情況，確認無誤后組織施工。

3.2 導流

箱涵施工安排在枯水期11 月～次年3 月，導流流量根據枯水期小雨時水量計算。采用全斷面圍堰擋水、導流管過流方式。圍堰采用磚砌墻圍堰，墻厚37 mm，墻高1.2 m，導流管采用直徑600 mm 的PVC-UH 塑料管拼接，底部采用鋼筋支架支撐，導流管離地高度30 cm。

3.3 清淤

箱涵經過十余年的運行中底部有大量淤積，首先用小型鏟車將垃圾、淤泥等鏟至工作井口，裝進吊斗，吊車吊運至運輸汽車上拉到指定位置棄置。底板剩余少量淤泥用水泵沖洗至工作井井口圍堰處，采用吸污車抽排[3]。

3.4 沖洗

為保證施工質量，速隔墊安裝前采用高壓水槍將箱涵壁上的氧化物、藻類、泥土等雜物沖洗干凈，露出原箱涵混凝土基面，以利于高灰漿與原箱涵混凝土結合牢固。

3.5 速隔墊安裝

1）因箱涵斷面尺寸較大，為便于速隔墊安裝并保證速隔墊固定牢固，在老箱涵壁上布置0.6 m×0.6 m 的固定墊片。墊片安裝前先采用彈線法在箱涵側壁及頂部確定固定速隔墊的墊片位置，再打孔安裝墊片，待速隔墊安裝后將墊片與速隔墊本身熔接在一起。墊片安裝見圖2。

圖2 墊片安裝

2）沿箱涵周邊展開一圈速隔墊貼在墻壁上，通過墻壁預先安裝的墊片固定速隔墊，緊貼固定好的速隔墊安裝下一圈速隔墊，兩圈速隔墊搭接3 cm～5 cm，速格墊接縫采用專用熱熔設備熔接在一起。

3）每段速隔墊連續安裝長度根據原箱涵伸縮縫位置確定，在伸縮縫位置斷開。

4）每段速隔墊安裝完成后在安裝注漿管與溢漿管，然后采用不銹鋼板將上下游端部封閉，并采用專用封堵材料將除注漿管與溢漿管外的縫隙全部封堵，保證不漏漿。注漿管設3 個，分別安裝在速隔墊上游端部頂板中間及兩側壁頂部。溢漿管安裝在速隔墊上游端部頂板及側壁，間距50 cm。

3.6 安裝固定模板

因該箱涵斷面較大、長度較長、注漿量大，為避免速隔墊注漿時發生破裂、鼓包等質量問題，決定搭設滿堂架、四周安裝木模板對速隔墊進行支撐。速隔墊安裝后與原箱涵壁間隙僅2 cm，注漿采用無壓力注漿，本工程滿堂架間排距按1.5 m控制滿足承重要求。滿堂架安裝完成后安裝模板，模板采用厚度1.8 cm 的竹膠板，外部采用4 cm×9 cm 方木圍柃，方木間距40 cm，圍柃采用可調頂托與滿堂架固定牢固。

3.7 注漿

高徽漿材料為購買的成品料。可采用水泥漿自動攪拌機攪拌均勻，水泥漿自動注漿機注漿。注漿分3 次進行，先注底板、再對稱均勻注兩側側壁、最后注頂板。隨著漿液上升，最低的溢漿管會先溢出漿液，然后將最低處溢漿管封堵并繼續注漿，直至整段速隔墊內全部注滿漿液。

3.8 模板拆除

根據速隔墊材料性能試驗及以前施工經驗，注漿完成后48 h 即可拆除模板。

3.9 質量保證措施

1）箱涵基礎面處理必須干凈。松動混凝土塊、淤泥、氧化物、藻類等應全部清理干凈，確保高灰漿與混凝土面結合緊密。

2）速隔墊安裝。速隔墊應與墊片焊接牢固，縫熔接應飽滿、平整，安裝后速隔墊表面應平整[4]。

3）封堵。灌漿前每段速隔墊端頭封堵及灌漿過程中溢漿管封堵至關重要，如封堵不嚴，將導致漿液滲漏，進而導致內部注漿不飽滿，造成空洞。

4）模板加固。模板應平整、加固牢固，保證注漿過程中不變形。否則將導致注漿過程中速隔墊膨脹、凸起，影響箱涵內壁整體平整性，造成漿液浪費，侵占正常過流斷面。

5）注漿質量。首先保證漿液質量，嚴格按照廠家給定的水灰比配置漿液，保證漿液攪拌充分、均勻，制備的漿液應在漿液初凝前全部注完，注漿過程中保證不漏漿。

3.10 安全保證措施

1）工作井周邊防護欄、安全網等安全防護設施應按要求布置。安全通道符合規范要求。

嚴格做好有限空間施工安全管理，施工前井內通風、照明設備應配備到位。作業前遵循先通風、再檢測、后作業的原則，保證箱涵內氧氣充足，毒有害氣體濃度不超標[5]。

2）所有配電箱、用電設備應做好接地、接零保護，施工照明采用24 V 安全電壓。配電系統專人管理，非專業電工或操作人員不得亂動用電設備。

3）安排專人在井口值守，所有人員進入箱涵必須登記并正確佩戴防護用品。

4）施工人員正確佩戴勞動防護用品。施工人員全部佩戴防毒面具、佩戴有毒有害氣體檢測儀、對講機等，安裝頂板墊片及速隔墊的人員應佩戴安全帶。人員在箱涵內連續作業時間最長不得超過1 h[5]。

5）注漿過程中應安排專人管理制漿機、注漿機，箱涵內安排專人看管模板及注漿情況，防止出現意外情況。

6）拆模板及滿堂架時應自上而下拆除，材料應緩緩放下，防止損壞速隔墊或砸傷人員。

4 速隔墊襯墊法與混凝土襯砌施工優勢對比

4.1 操作簡便

就排水箱涵修復施工來說，速隔墊襯墊法施工主要工藝包括：導流、清淤、堵漏、沖洗、安裝速隔墊、模板支撐、注漿、模板拆除。

混凝土襯砌施工主要施工工藝包括：導流、清淤、堵漏、沖洗、底板鋼筋安裝、底板混凝土澆筑、側墻及頂板鋼筋安裝、模板及滿堂架安裝、側墻及頂板混凝土澆筑、模板及滿堂架拆除、回填注漿[6]。

對比混凝土襯砌施工，速隔墊襯墊法整個施工過程中工序少、工序簡單，便于施工。

4.2 施工速度快

速隔墊襯墊法施工工藝簡單，施工材料輕便，材料轉運快，且可以一次全斷面襯墊施工，有利于縮短工期。

按15 m 為一個長度單元，12 人為一個班組，分別計算傳統混凝土襯砌與速隔墊襯墊施工工期。工期計算不考慮導流、清淤、堵漏鋼筋加工等可提前完成或相同工序，只考慮基礎處理至模板拆除完的階段，采用傳統混凝土襯砌與速隔墊襯墊施工每道工序所需時間對比見表3。

表3 混凝土襯砌與速隔墊襯墊施工時間對比

通過分析可知，以15 m 為一個單元進行施工，速隔墊襯墊法施工時間比混凝土襯砌法施工時間節約7.5 d，節約1/3 時間，施工速度優勢明顯。

4.3 施工效果好

采用速隔墊修復后箱涵具有過流斷面損失量小、耐腐蝕性好、抗滲性好、減少藻類滋生、加快水流流速等特點，此法不會減少箱涵過流量、適應性強、施工效果好。安裝速隔墊后效果見圖3。

圖3 速隔墊安裝后效果

4.4 施工成本低

施工用的HDPE 速隔墊、高徽漿等材料較易采購，且速隔墊襯墊法修復箱涵施工工序簡單、材料輕便，與傳統鋼筋混凝土襯砌法修復對比施工速度優勢明顯，總體施工成本較低。

5 結語

本文分析HDPE 速隔墊材料特性，介紹HDPE 襯墊法在大斷面排水箱涵修復施工應用中工藝方法，同時通過與傳統鋼筋混凝土襯砌施工中施工工序及施工工期對比分析，HDPE 速隔墊襯墊法在大斷面箱涵修復施工具有明顯優勢，在施工工期方面、防滲耐腐蝕性方面、施工成本控制方面具有突出優點，特別是不會損失箱涵過流能力，不影響行洪，在老舊河道暗涵、老舊污水箱涵承載能力滿足要求的前提下，采用HDPE 速隔墊襯墊法修復大斷面老舊箱涵具有較大的推廣價值。