城鎮(zhèn)給排水檢查井的破壞形式研究

李 占 偉

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074)

?

城鎮(zhèn)給排水檢查井的破壞形式研究

李 占 偉

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074)

對(duì)城鎮(zhèn)檢查井的老化、滲漏、腐蝕和結(jié)構(gòu)性破壞等常見的破壞形式進(jìn)行了研究，提出了檢查井不同破壞形式的破壞強(qiáng)度等級(jí)的劃分方法，為檢查井的修復(fù)和治理提供了便利。

檢查井，破壞形式，破壞強(qiáng)度等級(jí)，地下管網(wǎng)

0 引言

我國(guó)雖然管網(wǎng)建設(shè)較快，但城市地下管網(wǎng)建設(shè)速度跟不上城市發(fā)展的步伐，是城市整體發(fā)展中的“弱項(xiàng)”，從武漢、南寧、合肥、常州、南京、南昌、昆明等城市“逢雨必澇”“城市看?！钡念l發(fā)就可明顯看出，而專門針對(duì)城鎮(zhèn)給排水檢查井的研究更是少見，目前國(guó)內(nèi)也沒有相關(guān)規(guī)范對(duì)檢查井的破壞形式和破壞等級(jí)進(jìn)行劃分。

檢查井是市政管線的附屬構(gòu)造物，是確定地下設(shè)施狀況的關(guān)鍵通道，所以被稱為管道系統(tǒng)的“窗口”[1]。由城市管網(wǎng)的規(guī)?？芍鞘袡z查井的數(shù)量是非常巨大的，綜合運(yùn)維成本也很高，對(duì)城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、市民日常活動(dòng)有重大影響[2]。

1 檢查井常見的破壞形式

檢查井破壞形式多種多樣，但主要由上部車輛動(dòng)荷載、生物化學(xué)腐蝕、地下水、周邊地基沉降、寒冷天氣下的凍融循環(huán)以及施工不規(guī)范等因素造成。通常情況下，運(yùn)行一段時(shí)間后檢查井會(huì)發(fā)生老化、井蓋變形、井周路面開裂或者沉陷、井壁腐蝕、井壁結(jié)構(gòu)性破壞、井壁滲漏等病害[3-7]。但對(duì)于檢查井井內(nèi)部分來說主要會(huì)發(fā)生以下破壞：

1)老化。檢查井制作材料在受到熱、氧、水、微生物、化學(xué)介質(zhì)等各種條件的交合作用時(shí)，其構(gòu)造和化學(xué)成分會(huì)慢慢發(fā)生改變，如圖1a)所示，發(fā)生發(fā)硬、變脆、強(qiáng)度降低等物理性質(zhì)的變化。

2)滲漏。造成檢查井筒壁滲漏的原因很多，既有可能是檢查井材料質(zhì)地疏松造成的滲漏，也有可能是檢查井后期受雨水沖刷發(fā)生局部破壞，如圖1b)所示。

3)腐蝕，如圖1c)所示。在混凝土檢查井和污水管網(wǎng)普查中，由腐蝕造成的破壞占比達(dá)到了3/4，排在首位。檢查井井筒發(fā)生的主要是生物化學(xué)腐蝕，管道底部的淤泥層是微生物繁殖的溫床[8]。調(diào)查表明污水管道中主要有甲烷(65%左右)，氫氣(0.2%)，硫化氫(0.1%)等毒爆炸性氣體[9]，日常生活污水中也含有20 mg/L～100 mg/L的硫酸鹽，硫化氫在硫氧化菌(硫酸桿菌)的作用下，遇氧變成硫酸[10,11]，加上水力的作用，井壁就會(huì)不斷被腐蝕[12,13]。

4)結(jié)構(gòu)破壞。地面車輛的沖擊荷載、地基的不均勻沉降、雨水的沖刷、不規(guī)范的支管安裝穿越檢查井以及老化腐蝕等因素均可能會(huì)造成檢查井井筒的局部松動(dòng)、脫落甚至坍塌等結(jié)構(gòu)性破壞，如圖1d)所示。

2 破壞強(qiáng)度等級(jí)劃分

民用建筑混凝土構(gòu)件主要從承載能力、構(gòu)造、不適于繼續(xù)承載的位移(或變形)和裂縫等幾個(gè)方面評(píng)定其安全性，分別評(píng)定每一項(xiàng)的等級(jí)，然后按照其中評(píng)定最低的一級(jí)作為其安全性等級(jí)[14]。

需要說明的是，檢查井發(fā)生破壞特別是結(jié)構(gòu)性破壞時(shí)通常是幾種破壞形式同時(shí)存在，不同的破壞形式間相互影響加快了每個(gè)破壞形式的發(fā)展規(guī)模和速度。

CJJ 181—2012城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程中對(duì)管道裂縫(隙)進(jìn)行了不同破壞程度的等級(jí)劃分，檢查井與管道同屬于圓筒結(jié)構(gòu)，管道中有關(guān)裂縫(隙)缺陷的研究可以作為重要的借鑒，現(xiàn)把檢查井裂縫(隙)缺陷等級(jí)做劃分，見表1。

表1 裂縫(隙)缺陷等級(jí)劃分

檢查井的破壞往往都是從表面的腐蝕開始的，腐蝕嚴(yán)重的檢查井不僅會(huì)導(dǎo)致滲漏、抹面脫落等功能性缺陷，還會(huì)損傷檢查井的結(jié)構(gòu)，因此在檢查井的日常檢測(cè)過程中必須重視其腐蝕情況。

腐蝕缺陷等級(jí)劃分見表2。

腐蝕嚴(yán)重的檢查井見圖2。

表2 腐蝕缺陷等級(jí)劃分

檢查井爬梯(有的文獻(xiàn)中稱為“踏步”)不僅會(huì)破壞檢查井結(jié)構(gòu)的整體性，在日積月累的踩踏、腐蝕中不可避免的會(huì)出現(xiàn)銹蝕和松動(dòng)的情況，爬梯的銹蝕、松動(dòng)情況不僅會(huì)使其與檢查井壁的接觸處的縫隙增大，還會(huì)加快井壁的腐蝕和結(jié)構(gòu)破壞。爬梯缺陷等級(jí)的劃分如表3所示。

表3 爬梯缺陷等級(jí)劃分

根據(jù)Joanne B.Hughes[15]對(duì)井滲漏的研究，將井滲漏分為無滲漏、滴漏(weeper，像眼淚一樣慢慢出現(xiàn))、線漏(dripper，像水滴一樣快速形成并一滴滴的滴落)、涌漏(runner，水從裂縫或空隙涌出但并沒受壓形成噴涌)和噴漏(gusher，水在壓力下噴涌而出)五個(gè)類型。滲漏缺陷等級(jí)1～4的劃分依次對(duì)應(yīng)滴漏至涌漏的4個(gè)等級(jí)，如表4所示。

表4 滲漏缺陷等級(jí)劃分

檢查井的設(shè)計(jì)使用年限一般是50年，超過這一年限就必須進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)?！督ㄖこ藤|(zhì)量管理?xiàng)l例》[16]第四十條規(guī)定了建筑工程的最低保修年限，給排水管道的保修年限僅為兩年(給排水管道通常情況下部分長(zhǎng)期浸泡于污水或雨水中，與檢查井所處環(huán)境不同，不予采納)，防水防滲性工程的保修年限為5年(檢查井設(shè)計(jì)中也有相應(yīng)的防滲要求，比較符合)，綜合考慮使用年限、所處環(huán)境，本文把檢查井的使用年限分為4個(gè)類別(見表5)。

3 結(jié)論和建議

表5 服務(wù)年限等級(jí)劃分

1)分析和研究了檢查井的老化、滲漏、腐蝕和結(jié)構(gòu)性破壞等主要破壞形式，檢查井的破壞形式除了以上四種外，還有沉陷、移位、支管暗接等不同破壞形式，有待國(guó)內(nèi)專家學(xué)者的進(jìn)一步研究；

2)提出了檢查井不同破壞形式破壞等級(jí)的劃分方法，為檢查井修復(fù)更新方法的選擇提供了依據(jù)。

[1] Najafi M,Gokhale S B.Trenchless technology:pipeline and utility design,construction,and renewal[M].McGraw-Hill,2005.

[2] 鄔星伊，劉國(guó)鈞.城鎮(zhèn)排水檢查井評(píng)估方法的研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學(xué),2013.

[3] 馬克峰,李少成,史紅軍,等.城市道路檢查井存在的問題與防治[J].市政技術(shù),2010,28(1):34-39.

[4] 曹繼偉.城市道路檢查井病害快速修復(fù)技術(shù)研究[J].湖南交通科技，2015,41(1)：83-84,118.

[5] 陳建斌,劉 偉,吳立鵬,等.國(guó)內(nèi)外檢查井病害調(diào)查及其初步防治對(duì)策研究[J].城市道橋與防洪,2015(4):93-98.

[6] 李 軍.城市快車道檢查井病害成因及維護(hù)調(diào)查[J].科技資訊,2010(28):46.

[7] 劉躍龍.當(dāng)前城市道路檢查井存在的問題及改進(jìn)措施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(18):94-95.

[8] 陳 衛(wèi),宋佩娣,鄭興燦,等.污水系統(tǒng)中導(dǎo)致硫化氫中毒的影響因素與控制措施[J].給水排水,2006,32(1):15-19.

[9] Zheng-Fang W U,Jin Y H,Liu J P,et al.Response of vegetation distribution to global climate change in Northeast China[J].Scientia Geographica Sinica,2003,23(5):564-570.

[10] 唐咸燕,肖 佳,陳 烽,等.混凝土硫酸桿菌腐蝕研究進(jìn)展[J].腐蝕與防護(hù),2007,28(1):29-32.

[11] Okabe S,Odagiri M,Ito T,et al.Succession of sulfur-oxidizing bacteria in the microbial community on corroding concrete in sewer systems[J].Appl Environ Microbiol,2007,73(3):971-980.

[12] 劉華平,李 田,段小平.污水管道的硫化氫腐蝕及其控制[J].市政技術(shù),2004,22(5):282-284.

[13] Parker C.M echanics of corrosion of concrete sewers by hydrogen sulfide[J].Sewage and Industrial Wastes,1951(23):1477-1485.

[14] GB 50292—1999,民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[15] Hughes J.Manhole Inspection and Rehabilitation[M].ASCE,2015.

[16] 佚 名.建筑工程質(zhì)量管理?xiàng)l例[J].司法業(yè)務(wù)文選,2000(9):25-41.

Research on the failure modes of water supply and drainage inspection wells in towns

Li Zhanwei

(China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, China)

This paper researched the aging, leakage, corrosion and structural damage and other common failure forms of urban inspection well, put forward the dividing method of damage intensity grade of different damage forms of inspection wells, provided convenience for the restoration and management of inspection wells.

inspection well, damage form, failure intensity grade, underground pipe network

1009-6825(2017)12-0103-02

2017-02-16

李占偉(1989- )，男，在讀碩士

TU992

A