城市道路路面井口沉降病害分析與對策

1、城市道路路面井口沉降病害分析與對策 周 志 堅（福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福州 350007）        摘 要 檢查井井口沉降是城市道路常見病害，本文從檢查井結(jié)構(gòu)、施工工藝、修復(fù)質(zhì)量和井身材料四個方面分析了井口沉降的產(chǎn)生原因，提出改進(jìn)井圈座結(jié)構(gòu)、井身設(shè)置分支快、改革井身材料來預(yù)防井口沉降的思路，可供設(shè)計參考。        關(guān)鍵詞 檢查井 井圈座結(jié)構(gòu) 分支式井身 裝配式井身       

2、; 城市道路檢查井又稱人孔，是設(shè)在市政工程地下主干管線上的一種井狀構(gòu)造物。主要作為管線運行情況檢查和疏浚的操作空間，作為管線改變高程、改變坡度、改變管徑、改變方向的銜接，同時，雨水支管匯入主干管道也是通過檢查井來完成連接。設(shè)置在路面的檢查井主要有給水管線、排水管線、電力、電訊管線檢查井。路面井口指的是檢查井與周圍路面的結(jié)合部位，由井圈座、井蓋和周圍路面共同組成，要求井口應(yīng)與周圍路面齊平，以保證井口部位路面平整和行車的舒適安全，如圖1所示。但是，井口部位路面病害時有發(fā)生，如井口沉降、凸起、傾鈄和井口處路面松散，裂縫、脫落等，已成為世界各地市政管理部門的棘手問題，嚴(yán)重地影響到路面行車質(zhì)量和市政工程

3、的形象。        本文通過對某城市道路路面井口使用狀況調(diào)查，分析檢查井口沉降病害產(chǎn)生的原因，并提出防治對策。        1 井口沉降        井口沉降指的是井口處路面經(jīng)行車荷載碾壓后，井蓋低于周圍路面標(biāo)高的現(xiàn)象。正常的井口路面如圖1所示，瀝青路面井口沉降如圖2所示，水泥混凝土路面井口沉降如圖3所示。井口沉降將使路面不平整，行車顛簸，雨水滲漏進(jìn)入檢查井內(nèi)而導(dǎo)致井內(nèi)積水，影響

4、電力、電信設(shè)備的使用安全。            2 井口沉降原因        （1） 不合理的井圈/筒結(jié)構(gòu)使檢查井獨立承受行車荷載引起的沉降。 圖1 未發(fā)生沉降的井口路面圖2 瀝青路面井口沉降圖3 水泥路面井口沉降        檢查井結(jié)構(gòu)如圖4所示，車輛荷載經(jīng)井蓋-井圈座-井壁傳遞給檢查井基礎(chǔ)，車輛荷載應(yīng)力傳遞路線與井口周圍路面沒有發(fā)生聯(lián)系，

5、檢查井獨立承擔(dān)行車荷載。應(yīng)力的擴(kuò)散范圍只在檢查井基礎(chǔ)底面積的范圍，略去井身自重不計，基底最大應(yīng)力可以用偏心受壓公式計算1。而對水泥混凝土路面來講，計算模型是彈性半空間體上的無限大板，對瀝青路面來講，計算模型是彈性層狀體系，它們對行車荷載的應(yīng)力擴(kuò)散范圍遠(yuǎn)大于檢查井上承受有車輛時的應(yīng)力擴(kuò)散范圍，按路面力學(xué)計算，可知路面中與檢查井同深度的土基應(yīng)力遠(yuǎn)小于檢查井基底應(yīng)力，從而造成檢查井與路面的不均勻沉降，引起圖2、圖3的井口沉降病害。圖4 檢查井結(jié)構(gòu)        （2） 先砌筑井體后鋪筑路面的施工工藝造成的井口沉降。 &#

6、160;      目前城市道路修建中均采用先鋪筑管線，砌筑各種檢查井體，井身砌筑到路面標(biāo)高后，再分層鋪筑、分層壓實修建路面，由于壓路機(jī)在井口附近有壓實死角，通常井口路面采用人工填筑夯實，即使在鋪筑面層時使用壓路機(jī)壓實，因為檢查井體的剛度遠(yuǎn)大于路面結(jié)構(gòu)層，壓路機(jī)經(jīng)過井體部位時，壓力實際上由井體承受，井口部位的路面并沒有得到充分壓實，從而使得井口附近的路面壓實度小于遠(yuǎn)離井口的路面壓實度，在行車荷載沖擊作用下，井口路面很快產(chǎn)生裂縫，雨水順著路面裂縫和路面與檢查井結(jié)合處進(jìn)入檢查井基礎(chǔ)，導(dǎo)致井底地基含水量增大，強(qiáng)度降低，加劇了檢查井沉降發(fā)生。 

7、;       （3） 人工修復(fù)質(zhì)量欠缺造成的井口低于周圍路面。        傳統(tǒng)的人工井口路面修復(fù)工作是先在井口周邊用鋸縫機(jī)切出一個矩（圓）形圍縫，用風(fēng)鎬，洋鎬鑿出瀝青混凝土料，取出井圈重新固定安裝后，再鋪筑新的路面瀝青混凝土料。        這一方法修復(fù)外觀和質(zhì)量均較差，且費工費時，勞動強(qiáng)度大，個別施工人員質(zhì)量意識不強(qiáng)，井口邊緣處鑿?fù)诓坏轿?，鋪筑瀝青混合料時無法將路面與井口壓實平整，從而造

8、成井口低于井口周圍路面，形成井口沉降的假象。        （4） 傳統(tǒng)井體材料導(dǎo)致的井體下沉。        目前我國各類檢查井的修建材料還比較落后，井身主要使用粘土磚人工砌筑，粘土磚強(qiáng)度低，耐久性差，使用78年后就會因腐蝕而造成粘土磚酥爛；或砂漿質(zhì)量不過關(guān)、砂漿砌筑不飽滿、井身砌體有通縫、人工砌筑座漿質(zhì)量不容易得到嚴(yán)格控制等，從而導(dǎo)致檢查井下沉，引起井口路面凹陷，影響路面行車安全和舒適度。     &#

9、160;  3 井口沉降的防治        （1） 重視基礎(chǔ)處理，保證檢查井基底荷載應(yīng)力和同深度路基一致。        檢查井作為路面附屬小型設(shè)施，其基礎(chǔ)處理一般不為重視，從而使檢查井的基底應(yīng)力大于路面、路基同深度應(yīng)力，基底沉降大于路面沉降，井口發(fā)生下沉。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，檢查井作為獨立的結(jié)構(gòu)物，承擔(dān)的是整個車輪沖擊荷載，及至于是幾倍超載的車輪荷載作用，而且與橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相比較，檢查井的基底埋深比橋梁基礎(chǔ)小得多，且為單個檢查井獨自受力，其基礎(chǔ)工況比

10、橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工況更差，故應(yīng)將檢查井基礎(chǔ)處理和橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)處理同等對待，以保證檢查井基底荷載應(yīng)力和同深度路基路面的基底應(yīng)力一致。        （2） 使用擴(kuò)盤式井座和分支式井筒結(jié)構(gòu)，使檢查井和路面形成一體。        傳統(tǒng)的井圈座和井身結(jié)構(gòu)如圖4所示，井圈座為圓環(huán)柱體，車輪的沖擊力施加于井蓋、井圈座后直接傳遞給豎井身，強(qiáng)度較高的路面結(jié)構(gòu)不承受荷載，在車輛沖擊力和反復(fù)長期荷載作用下，再加上井身自重，則必然將導(dǎo)致檢查井的下沉。為減少車輪沖擊力對井身的作用，

11、可采用分支式井筒和擴(kuò)盤式井圈座結(jié)構(gòu)，如圖5所示。圖中，h為檢查井基底距路面深度；I為第一層分支距路面頂深度，根據(jù)常規(guī)路面面層厚度和開挖施工機(jī)械條件，一般取300mm；J為井身分支塊豎向間距，參照多極擴(kuò)盤式樁的設(shè)計理論，一般取23倍井徑長度。圖5 加分支塊和擴(kuò)盤井圈座的檢查井結(jié)構(gòu)        井身分支可以采用預(yù)制水泥混凝土分支塊或鋼筋混凝土分支盤，擴(kuò)盤式井圈座可采用鋼筋混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)，井圈座擴(kuò)盤直徑a應(yīng)比井筒大，應(yīng)有三分之一擱置于路面層中，使井圈座所受的行車荷載能通過擴(kuò)盤部分傳遞給路面層，如圖6所示。 圖6 擴(kuò)盤式

12、井座        施加于井蓋上的車輪荷載通過擴(kuò)盤式井圈座和分支式井身將車輪荷載逐一傳遞于路面路基各結(jié)構(gòu)層中，逐一卸載，擴(kuò)大受力面積，減少檢查井基底基礎(chǔ)應(yīng)力。路面路基層與井體共同受力，使檢查井井身和井口周圍路面部分形成整體結(jié)構(gòu)，檢查井不再單獨承受行車荷載，從而使檢查井的抗沉降能力得到提高。        （3） 應(yīng)用反開挖工藝，確保井口路面壓實度。        反開挖工藝可運用于瀝青路

13、面結(jié)構(gòu)上，指檢查井按傳統(tǒng)工藝修建到要求標(biāo)高后，用圓形蓋板將井筒位置蓋住，然后與整幅路面一道鋪筑壓實路面各結(jié)構(gòu)層。路面修筑完畢后，按事先作好的標(biāo)記，準(zhǔn)確找出井口中心幾何位置，用路面圓孔鉆機(jī)鉆孔銑刨，然后延長開挖、砌筑豎井壁，調(diào)平、放置、安裝井圈座的施工工藝。路面圓孔鉆機(jī)可以在3min內(nèi)在瀝青路面上鉆出深度300mm、最大直徑為1400mm的圓孔,機(jī)械設(shè)備的進(jìn)步已使這一施工工藝得到簡便實現(xiàn)2。按反開挖施工工藝進(jìn)行路面檢查井修建，可以使井口附近的路面壓實度得到保證，從而避免或降低井口路面裂縫，減少雨水沿裂縫進(jìn)入檢查井基礎(chǔ)的概率，降低檢查井沉降發(fā)生。    &#

14、160;   （4） 使用混凝土預(yù)制砌塊修建井身。        因粘土磚材料腐蝕酥爛而造成的沉降問題可以通過改進(jìn)井身砌體材料的方法處理，歐、美、日等發(fā)達(dá)國家早已就檢查井修筑材料進(jìn)行改革，如使用預(yù)制混凝土砌塊式、預(yù)制鋼筋混凝土拼裝式、下部現(xiàn)澆與上部預(yù)制拼裝結(jié)合式等，共同點均在于井身材料使用水泥混凝土制品替代傳統(tǒng)的粘土磚。其優(yōu)點可避免燒制粘土磚過程中對土地和能源的消耗，實現(xiàn)管道裝配化快速施工需要，控制混凝土制塊的強(qiáng)度和耐久性，從而避免因井身材料腐蝕酥爛而造成的井口沉降3。    

15、;     4 結(jié)論        （1） 檢查井下沉是城市道路結(jié)構(gòu)物常見病害之一，嚴(yán)重影響了道路美觀和行車安全舒適，應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計，施工部門重視。        （2） 改革井身修建材料，實現(xiàn)裝配化檢查井快速施工，應(yīng)作為先進(jìn)技術(shù)加快推廣。        （3） 借鑒擴(kuò)盤式鉆孔樁原理而提出的擴(kuò)盤式井圈座和分支式井筒的檢查井結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，理論上還需進(jìn)一步分析，實踐上還需檢驗。        參考文獻(xiàn)&#