既有大口径排水箱涵结构检测及其安全性分析

既有大口径排水箱涵结构检测及其安全性分析余凯华1鲍月全1谢永健2李宁2路家峰2(1上海市城市排水有限公司，上海200233；2上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海200438)摘要大口径排水管道(箱涵)是城市排水体系的重要基础设施，其安全性至关重要。对现行《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ181—2012)中的管道检测方法进行拓展，通过引入结构检测分析方法，对某污水箱涵进行结构安全性检测，获取箱涵材料强度、顶板厚度、损伤现状等检测数据，并结合箱涵原始设计资料，采用有限元方法对比分析目前箱涵相对原设计箱涵在不同运营工况下的结构承载能力及上部容许附加荷载变化，为箱涵的后续加固修缮提供依据。关键词污水箱涵结构安全性检测评估0前言大口径排水管道(箱涵)是城市排水体系的重要基础设施，承担着城市污水有序收集、运输和维护城市日常运行的重要作用。据调查，上海市合流污水箱涵管龄普遍为i0～30年，已进入或接近设计年限中期。混凝土排水箱涵在长期使用过程中，在内部硫化氢气体及污水长期腐蚀下，逐步出现了顶板底装橡胶圈一涂抹润滑剂一千斤顶顶进连接。工程实施情况表明，采用双胶圈接头管材进行顶进施工不仅减少顶进纠偏对顶力的影响，在一定程度上还降低了因纠偏导致胶圈损坏的几率，更能够充分承受因管径增大而导致相对增大的管底静水压力，充分保证管道的密封陛，顶进完毕的管道接头处未发现地下水渗漏情况，确保了大管径长距离机械顶管的施工质量。4结语现行规范设置的单胶圈排水管在施工过程中主要靠一条胶圈来实现密封，由于施工过程的不可预见性，容易造成胶圈的损坏，进而影响管道的使用。郑州市市政工程总公司在对现有管道的使用情况进行充分调查的基础上，结合新材料、新技术的发展状况，通过增加一道胶圈及其他配套措施来提高管道连接的严密性和柔韧度，可以有效地解决管道接口的渗漏问题。经工程实践，认为双胶圈柔性密封管道具有如下优点：(1)可以充分保证管道接口的严密性，确保排部混凝土腐蚀剥落、钢筋锈断脱落等严重结构性缺陷，承载力大大削弱。而随着城市建设快速发展，道路交通日趋繁忙，既有道路负荷的加重、道路扩宽改造或其他日益增加的周边工程活动影响，对这些存在安全隐患的排水箱涵的安全性是极大的考验。现有的检测及评估规程所采用的检测手段和分析角度以图像分析为主，对管道(箱涵)的结构性缺水管道的闭水效果。(2)对于长距离顶管，方便管道纠偏，便于工程的顺利施工。(3)长距离管道敷设，通过采用双胶圈柔性密封接头管道，有利于管道适应一定的纵向挠曲，提高管道的耐久性。参考文献1GB50268--2008给水排水管道工程施工及验收规范2GB／T11836—2009混凝土和钢筋混凝土排水管3CECS143—2002给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程4GB50666—2011混凝土结构工程施工规范5唐建国，张悦．德国排水管道设施近况介绍及我国排水管道建设管理应遵循的原则．给水排水，2015，41(5)：82～916余彬泉，陈传灿．顶管施工技术．北京：人民交通出版社，19987夏明耀，曾进伦．地下工程设计施工手册．北京：中国建筑工业出版社，1999∞E-mail：wujidong@126．corD_收稿日期：2015—12—07给水排水V01．43No．22017119万方数据陷及功能性缺陷进行评级。采用上述方法对排水管道的结构性评估主要基于我国行业标准《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ181—2012)，根据检测的结构缺陷结果，特别是检测的影像资料，对缺陷进行定义、打分评定单个缺陷等级和管段缺陷等级[1]，主要以定性的形式给予后续处理措施建议，尚不涉及具体的结构分析方法及结构承载能力计算。结构检测分析方法主要集中在建筑结构、桥梁等土木工程领域，在既有大口径排水箱涵结构评估方面的应用研究鲜有报道。采用结构计算能定量地分析箱涵结构的承载能力及在不同运营工况下箱涵的安全冗余度，这样有利于箱涵管理单位了解箱涵在目前状态下的结构承载力及相对于原设计箱涵的承载力下降幅度，并对箱涵的各种不利运行工况及外部附加荷载进行针对性控制。本文受上海城投水务(集团)有限公司科研项目“大口径排水管道(箱涵)安全性评估和保护技术研究”资助，以上海市某段既有大口径排水箱涵为研究对象，从箱涵结构承载能力的角度对其结构安全性进行检测评估。1大口径排水箱涵原始设计信息根据搜集的相关设计资料，该箱涵修建于20世纪70年代，为钢筋混凝土单孔箱涵，箱涵顶部埋深为1．2m，外包尺寸(宽×高)为3．2m×2．6m，内净尺寸(宽×高)为2．7m×2．1m，顶板及侧墙设计厚度250mm，腋角设计宽度200mm，详细尺寸与断面配筋设计信息如图1所示，开挖后情况如图2所示。2大口径排水箱涵结构现状检测现场从箱涵混凝土强度、箱涵内壁缺陷及顶板残