城市道路檢查井沉降成因和防沉降技術(shù)研究

扶濤濤

摘 要：城市道路中存在較多的檢查井，這些檢查井的質(zhì)量會直接影響路面的平整度、美觀度和道路的壽命，且會對行車的舒適性和安全性帶來較大影響?；诖?，本文首先分析檢查井沉降病害產(chǎn)生的機(jī)理，然后探討城市道路檢查井防沉降技術(shù)，以期為城市道路檢查井沉降治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：檢查井;沉降;防沉降技術(shù)

中圖分類號：U417文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2018）26-0096-03

檢查井俗稱“窨井”，是便于定期檢查、清潔和疏通管道的井狀構(gòu)筑物，由井座、井筒、井蓋和相關(guān)配件等組成，一般設(shè)在排水管道交匯處、轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度改變處、跌水處以及直線管段上每隔一定距離處。我國大部分城市把檢查井設(shè)置在車行道上，方便地下管道檢修。隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)步驟加快，城市車流量也急劇增加，檢查井受車輛荷載反復(fù)沖擊作用，經(jīng)常會出現(xiàn)井蓋破損、沉降及井周路面裂縫、沉陷等病害，嚴(yán)重影響設(shè)施功能和城市形象，是人民群眾反映強(qiáng)烈的市政焦點(diǎn)問題之一，這也是困擾世界城市道路工程的難題。本文分析研究檢查井沉降病害產(chǎn)生的機(jī)理，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)城市的成功經(jīng)驗(yàn)做法，從而完善檢查井防沉降的技術(shù)方法。

1 檢查井沉降病害產(chǎn)生的機(jī)理

檢查井產(chǎn)生沉降破壞的病害原因較多，大致可以歸納為主觀因素和客觀因素。通過分析研究地基、檢查井結(jié)構(gòu)、路面沉降及變形規(guī)律，結(jié)合設(shè)計、施工與工程管理等方面的因素，可以將檢查井病害的機(jī)理歸結(jié)為以下幾方面。

1.1 交通荷載增加

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市機(jī)動車數(shù)量不斷增加，部分使用年限較長的檢查井無法承受增加的機(jī)動車流量產(chǎn)生的疲勞荷載，逐漸產(chǎn)生各種病害問題。

1.2 材料性質(zhì)差異

1.2.1 檢查井與井周結(jié)構(gòu)差異。檢查井結(jié)構(gòu)與周圍道路結(jié)構(gòu)層不同，檢查井結(jié)構(gòu)一般為磚砌或混凝土澆筑，屬于剛性結(jié)構(gòu)，而路基與路面一般為半剛性或柔性結(jié)構(gòu)，路基路面具有很好的傳遞分散荷載能力。但是，檢查井結(jié)構(gòu)傳遞荷載能力較小，其結(jié)構(gòu)下方的土基承受荷載較大，反復(fù)作用下產(chǎn)生的永久變形就大，而周圍道路的沉降較小，沉降就會產(chǎn)生相對高差。

1.2.2 井周回填不實(shí)。建設(shè)道路過程中，由于施工機(jī)具作業(yè)范圍和精度限制，檢查井井周回填土的壓實(shí)施工不能按照要求完成，導(dǎo)致井周回填土的壓實(shí)度不足，竣工通車后井周出現(xiàn)放射性裂縫，每逢下雨，雨水通過裂縫滲入路面結(jié)構(gòu)層，車輛反復(fù)地水平震動、沖擊促使路面面層開裂、剝落，同時增加了附加應(yīng)力，造成井蓋下強(qiáng)度較低的襯墊材料壓碎和無固定措施的井蓋座向車行方向滑移。檢查井處路面的高低不平和車輛的反復(fù)沖擊作用，最終造成檢查井的沉陷[1]。

1.2.3 檢查井本身材料差異。檢查井是由鑄鐵井蓋、井座、砌體、鋼筋混凝土等多種材料組成的綜合體，在交通荷載作用下，檢查井各部分在受力變形上必然有所差異。井筒大多由磚砌，磚塊本身承載能力較低，耐久性較差，使用年限過長會產(chǎn)生磚塊酥爛和斷裂等問題，加之汽車反復(fù)碾壓，必然會導(dǎo)致檢查井沉陷等問題。

1.3 井蓋安裝問題

傳統(tǒng)的檢查井直接坐落在磚砌的井筒上，交通量的增加和超重車輛的行駛，井框和砌磚剛性材料產(chǎn)生劇烈咬合，井蓋底部的砂漿和磚塊產(chǎn)生斷裂和塌陷，這樣井蓋就會下沉，低于路面，井周出現(xiàn)碎裂。

1.4 檢查井地基下沉

地基多由素土回填。土是三相態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）物質(zhì)，土顆粒之間空隙是由水和氣體填充，土也是由眾多單獨(dú)礦物顆粒組成的松散集合體，不是連續(xù)體，從而反映出其易壓縮、易被水滲透、顆粒間易發(fā)生相對剪切位移等現(xiàn)象。檢查井上載重車輛的荷載壓力會造成土體壓縮和地基下沉。另外，土的最大壓實(shí)度需要最佳含水量，施工時很難保證最佳值，土體存在可壓縮空間。

1.5 雨水滲透

當(dāng)雨季路面排水時，雨水會沿著路面裂縫和檢查井連接部位的接縫滲入路基，致使填土沖刷和侵蝕，造成各種細(xì)粒土的流失，在外部氣溫循環(huán)變化和車輛荷載的沖擊作用下，必然造成檢查井沉陷。

2 城市道路檢查井防沉降技術(shù)

根據(jù)城市道路檢查井病害產(chǎn)生機(jī)理，需要從多方面著手解決檢查井沉降問題，包括從檢查井設(shè)置、材料的選擇、設(shè)計及構(gòu)造、施工措施等方面進(jìn)行改進(jìn)，完善檢查井防沉降技術(shù)方法。

2.1 加強(qiáng)井筒結(jié)構(gòu)

目前，檢查井多使用磚砌結(jié)構(gòu)。由于磚塊本身承載能力較低、耐久性差，井座直接放置在井筒上時，在荷載作用下磚砌塊容易發(fā)生破碎或斷裂，造成井座移動和沉陷等病害。因此，需要加強(qiáng)井座下的磚砌井筒結(jié)構(gòu)。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，在井座下加墊井圈梁的方法或工藝是近年來較為常用的方法。

2.2 改善井周回填材料

機(jī)動車道上各行業(yè)檢查井普遍存在沉陷和井周破損病害問題，其中沉陷問題較多，由沉陷引起的井周破損問題表現(xiàn)最為突出，主要原因是回填材料質(zhì)量不易控制，導(dǎo)致井周壓實(shí)度不符合要求。因此，應(yīng)對檢查井井周一定范圍內(nèi)的回填材料進(jìn)行規(guī)定，采用中粗砂、級配良好的砂石混合料等材料，可有效保證井周回填質(zhì)量。

2.3 采用新型防沉降井蓋

傳統(tǒng)檢查井直接坐落在磚砌的窨井上，交通量的增加和超重車輛的行駛，使得井蓋底部的砂漿和磚塊產(chǎn)生斷裂和塌陷，這樣井蓋就下沉于路面;鑄鐵井蓋框容易產(chǎn)生振動，井框在瀝青面層以下，井框的劇烈振動或沉陷致使井周瀝青龜裂;振動噪聲擾民。

根據(jù)國內(nèi)外研究成果，可調(diào)式防沉降井蓋源自德國，克服了傳統(tǒng)井蓋框的弱點(diǎn)，具有明顯的實(shí)用優(yōu)點(diǎn)，也是國內(nèi)推廣應(yīng)用最廣泛的新型井蓋，其主要具有以下幾方面優(yōu)勢。

①養(yǎng)護(hù)時間短，澆筑材料采用瀝青料，瀝青自然冷卻到50℃就可以通行，灑水冷卻可以提前開放交通。

②分散荷載壓力，防沉降井蓋框設(shè)計為承插式，井框在井體的上邊，不直接承壓在磚砌的窨井上，避免破壞脆弱的磚砌層。另外，井框大寬幅設(shè)計，增大了接觸面積，減少了載荷對路面的壓強(qiáng)。

③井周破損降低，新工藝使井蓋框振動降低、不易沉陷，并且井蓋框是承壓在瀝青面層上，井周自然不易破損。

④減振降噪，防沉降井蓋框在基礎(chǔ)框上加工出一圈倒梯行的凹槽，然后裝入可以替換的橡膠條，井蓋邊沿與其接觸，膠條具有顯著的減振、降噪作用。

2.4 革新砌磚材料

普通實(shí)心黏土磚砌筑的檢查井，強(qiáng)度低、透水性高，表皮容易脫落疏松，造成井體整體下沉，周邊路面沉降，成為道路工程中的通病。

混凝土模塊是實(shí)心黏土磚更新?lián)Q代材料，砌筑施工工藝簡單方便、靈活快速，具有良好的承壓、抗剪、耐腐蝕等特點(diǎn)。

2.5 合理設(shè)置檢查井位置

部分檢查井設(shè)置在機(jī)動車道上車輪極易碾壓的道路分割線邊緣處，檢查井受到車輪碾壓的概率增加，加速了機(jī)動車道該行業(yè)檢查井的病害問題。因此，在檢查井的規(guī)劃設(shè)計過程中，不宜將其設(shè)置在機(jī)動車道范圍內(nèi)。當(dāng)不可避免地設(shè)置在機(jī)動車道時，宜將檢查井設(shè)置在機(jī)動車道中間位置。

2.6 地基承載力

檢查井的基礎(chǔ)薄弱也會導(dǎo)致檢查井發(fā)生沉陷，因此，要規(guī)定地基承載力，如給水行業(yè)的各類檢查井的地基承載力特征值均要求不小于100kPa。檢查井地基承載力較低時，容易產(chǎn)生較大的沉降量。因此，對于不能達(dá)到承載力設(shè)計要求或者受水浸泡而影響地基承載力時，應(yīng)按設(shè)計要求對地基采取加固處理措施。

2.7 建設(shè)技術(shù)保障

①基槽開挖回填符合要求，基槽斷面尺寸足夠，為回填留有合理的工作面;回填作業(yè)時，碾壓機(jī)具作業(yè)由專人指揮操作，碾壓到位，不留死角。

②控制原材料質(zhì)量，原材料使用前需進(jìn)行送檢，井蓋不經(jīng)復(fù)檢合格不得使用。

③保證井筒砌筑質(zhì)量，保證井筒砌筑砂漿達(dá)到設(shè)計標(biāo)號，拌和要均勻，和易性要好，灰漿飽滿，勾縫要嚴(yán)密，磚材質(zhì)地符合強(qiáng)度要求。

④控制井周回填質(zhì)量。檢查井周邊回填時，采用打夯機(jī)夯實(shí)，直至路床高度。條件允許的情況下，檢查井周邊可以采用水泥穩(wěn)定碎石等水穩(wěn)定性好、壓縮性小的粒狀材料或穩(wěn)定類材料分層回填，確?；靥钯|(zhì)量和壓實(shí)度。在進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層施工時，除采用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓外，還應(yīng)使用沖擊夯進(jìn)行補(bǔ)夯，以清除碾壓死角。

3 結(jié)論與建議

檢查井設(shè)施雖小，但其卻是一項系統(tǒng)工程，需要從規(guī)劃、設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行系統(tǒng)分析。除按照上述的防沉降技術(shù)措施外，還需要從科學(xué)規(guī)劃設(shè)計、加強(qiáng)管理、提高施工質(zhì)量、推廣新材料新工藝、強(qiáng)化日常養(yǎng)護(hù)等多方面開展綜合治理。

實(shí)踐證明，只有將檢查井的病害問題放在一定高度，采取綜合治理的方法，提高思想認(rèn)識和責(zé)任感，注重治理的每一個細(xì)部環(huán)節(jié)，不斷探索新技術(shù)，不斷完善施工方法和改進(jìn)施工工藝，城市道路檢查井病害才會得到徹底解決，城市道路的設(shè)施功能和社會效益才會得到充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅宇生.濕陷性黃土地基評價[J].巖土工程學(xué)報，1998（4）：87-91.