城市道路检查井病害与处置措施

2014-01-08王茂华曹守金

城市道桥与防洪 2014年2期

王茂华，石海，曹守金

（1.青岛胶州市少海发展管理处，山东青岛 266300；2.中国市政工程中南设计研究总院有限公司青岛分院，山东青岛 266100）

0 前言

市政配套一般有电力、通信、给水、燃气、热力、雨水、污水、中水等多种管线，在管线综合规划时，一般尽量将管线布置在非机动车道、人行道和绿化带内，空间不足时再布置到车行道上。目前国内大部分城市的现状是，由于非机动车道和人行道宽度有限，导致车行道上分布着大量的检查井。这些检查井中70%～80%为雨水、污水排水检查井和给水检查井。

车行道上的检查井在使用一段时期后，往往发生井盖沉陷、井周路面龟裂、凹陷等通病，对城市道路沥青路面的平整度、外观质量造成了严重破坏，缩短了道路的使用年限，影响了行车的舒适性和城市的景观效果。本文以青岛市区近几年的检查井病害整治工程实践为例，系统地阐述了沥青路面检查井病害的原因及处置方法。

2012年3月，为了减少和避免检查井病害，提高城市道路建设质量，改善道路行车环境，编制完成了青岛市地方性的《城市道路检查井技术导则及通用图集》，于2012年4月1日颁布实施。目前，《导则和图集》正大规模应用于青岛市区检查井专项整治工程，从使用效果看，《导则和图集》有效地指导了检查井的建设、养护和维修工作，可以为国内其他城市解决类似问题提供有益借鉴。

1 病害原因分析

通过笔者对青岛市区典型路段检查井的病害进行调研，对病害原因归纳如下。

1.1 设计方面

（1）根据目前的标准图集，在检查井口部，铸铁支座一般通过水泥砂浆调平并安装于砖砌井筒之上，支座采用现浇C30混凝土井圈固定，井圈的宽度为20 cm，厚度与支座高度相同，约7～10 cm，这种做法会使混凝土井圈露出沥青路面，导致井盖周围存在“白眼圈”。考虑到沥青路面的整体景观效果，国内大部分城市的一般做法：在水泥混凝土井圈上加设一层沥青面层，或者将水泥混凝土井圈直接改为沥青混凝土。目前的支座高度一般仅为7～10 cm，这就导致沥青层和水泥混凝土层的厚度均较小，成为结构薄弱点，易从此处先破损、开裂。

（2）常用的排水检查井大多为Φ1 000、Φ1 200、Φ1 500圆形砖砌检查井，目前的常规做法是检查井底部仅设置10～15 cm厚的素混凝土井基，该部位在汽车重载、超载作用下，容易开裂破坏，导致检查井的沉降和倾斜。

1.2 材料方面

检查井各部位及周边路面建筑材料在物理力学性质方面存在着较大的差异。铸铁井盖座、砖砌体、水泥砂浆垫层、井周沥青混凝土路面层、半刚性基层、井周回填土等材料的强度、弹性模量、线膨胀系数及在外力作用下的弹塑性变形差异较大。

工程材料的差异使检查井和周围路基在外荷载作用下的应力和应变不同，温度线膨胀系数的差异导致在温差作用下各部位的应变不同，各部分的变形差在井盖井圈、井筒及路基和路面内都会产生附加应力，而路面、路基材料的弹性模量较低，在此应力作用下会产生开裂，同时在井筒和路面结构间产生不均匀沉降，继而产生一系列检查井病害。

1.3 施工工艺

（1）井周回填材料及其压实度不合格。检查井属市政小型附属构筑物，参建单位对此往往重视程度不够，大多就近取土回填，甚至采用杂填土、建筑垃圾等不符合要求的材料回填，材质不均，压实质量难以保证。另外，在施工时若没有严格分层回填、压实，导致后期沉降增大，周边路面沉陷。

（2）砂浆不饱满，强度不达标。为了调整高程及安装支座，在支座与井筒之间设砂浆垫层。调高砂浆及井身砌筑砂浆多采用现场人工拌制，强度和质量不易保证，更有甚者，在支座下垫碎砖块、石块调高，导致砂浆不饱满且厚度不均，在汽车荷载作用下易被压碎，脱落。

（3）地基承载力不满足设计要求，未进行有效的地基处理即砌筑井室。易造成井体的后期沉降和倾斜。

（4）大部分城市道路检查井都是采用粘土砖或粉煤灰砖现场砌筑，收口式圆形检查井由于其投资小、工序简单、砌筑灵活等优点，得到了广泛的应用，但砌体收口段对砌筑施工技术要求较高，该部位的施工质量不易控制。

（5）施工工序安排不合理，存在抢工期现象，如在材料强度还未形成前就进行碾压，致使施工期间就已出现破坏。

（6）使用了一些不达标的轻型检查井盖座甚至是不合格产品，在后期使用过程中易出现噪响、沉陷、压碎等病害。

1.4 验评标准要求不统一

市政管线和道路一般由不同的单位施工，容易造成责任不清，互相推诿现象。而且根据现行《给水排水管道工程施工验收规范》（GB50268-2008）：柔性管道沟槽回填料的最低压实标准为83%（轻型击实标准）；而《城市道路工程施工验收规范》（CJJ 1-2008）：路基最低压实标准为87%（重型击实标准），由此导致检查井周和管线沟槽范围内的路基压实度不满足道路使用要求，井周基坑和管线沟槽后期沉降较大，道路平整度差。

2 检查井整治遵循的原则

对车行道上病害检查井的整治，应遵循以下原则：

（1）改造方案应尽可能利用现状井筒结构，做到施工方便、快捷，尽量减少整治施工对交通的不利影响。

（2）积极慎重地采用新材料、新工艺，在技术先进、经济合理的前提下，避免产生二次病害。

3 处置措施

由病害的成因分析可知，铸铁井盖、支座、井筒和沥青路面是三种不同性质的结构体系，车辆行进过程中在瞬间由柔性载体变为刚性载体，产生振动冲击作用加剧了结合部位处的破坏和不均匀沉降。

借鉴桥梁工程中桥头搭板在解决道路“桥头跳车”中的成功应用，在检查井和路面之间设置类似功能的混凝土井圈，可以消除或减小检查井与井周路面的不均匀沉降。该做法能够在尽量利用现状井筒结构的基础上，通过扩大受力面积，并使井筒和井周部分路基协同受力，可有效地解决检查井周边路面的裂缝、塌陷等一系列病害。基于此，2010年，青岛市发布了《检查井通用做法图集》，该图集推荐采用预制钢筋混凝土井圈修复检查井。做法见图1。

图1 预制钢筋混凝土井圈结构图（单位：mm）

经过试用后发现，采用预制井圈来维修加固检查井口，在施工现场仍需采用现浇混凝土或水泥砂浆来进行安装，预制构件的优越性并没有充分体现出来；由于预制井圈的重量较大，井盖座的高程调整难度较大，若安装高程不合适，需起吊预制井圈，调高后重新校核高程。

而且，考虑到支座在预制件上搁置，不如将铸铁支座嵌入混凝土中牢固，后期进行了现浇钢筋混凝土井圈的尝试。现浇井圈的制作与现场安装同时完成，避免了预制与现浇两道工序，且不需吊装设备，施工便捷。

结合市政工程工期紧、需尽快开放交通的特点，井圈采用C50钢纤维速凝混凝土现场浇注，其上设置8 cm厚沥青面层；在采用上述措施的同时，通过加大支座高度至15 cm，充分保证了支座在混凝土井圈中的嵌固深度。

施工做法：施工时以井盖中心为圆心，切割出半径为0.7～0.9 m（视井周路面沉陷半径而定）的圆形操作区域，将该区域内约30～35 cm厚路面结构层挖除，并拆除井筒最上面3～4皮砖砌体，将操作区域清理干净，采用特制支架临时固定井盖座，施工时应控制井盖座顶面与周边路面高程差在±5 mm，然后浇筑C50钢纤维速凝混凝土井圈，待混凝土达到设计强度70%后施作井周沥青混凝土表面层。施工时井盖高程应考虑路面纵、横坡度，确保井盖与周边路面连接平顺美观。施工时尽量减小占路时间及面积，如检查井位于交通繁忙路段，可考虑暂时加盖2 cm厚钢板以尽早恢复交通，也可采用覆盖橡胶垫或加温养生等措施，提高混凝土早期强度以尽早恢复交通，见图2。

图2 现浇井圈结构图（单位：mm）

经试验，C50钢纤维速凝混凝土可以保证非冬季4 h开放交通，冬季采取加温养生措施后也可以做到4 h开放交通，充分体现了施工快捷、工期短的特殊要求。

4 井盖技术要求

经前期现场调查研究，检查井盖噪响的主要原因是井盖在支座中的嵌入深度过小和加工精度不足；道路上的铸铁井盖座质量参差不齐，存在一定数量的轻型井盖座且支座座高度偏小。

为了行车安全和避免噪响，《导则和图集》要求行车道上必须采用重型井盖座，铸铁采用QT500-7，抗拉强度应不小于450 MPa，屈服强度应不小于300 MPa；井盖嵌入深度应不小于5cm；支座高度应不小于15 cm，支座底边宽度为12 cm；井盖板厚度应不小于10 mm，井盖重量应不小于75 kg，支座重量应不小于60 kg；承载能力应不小于400 kN；井盖表面凸起高度不小于3 mm。