道路检查井沉陷原因分析与对策

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  摘要:近年来,厦门市十分重视排水管理工作,从设计上把关,规范污水检查井盖和安全网的安装,路面检查井发生的不均匀下沉、面层龟裂的情况进行了严格的整治,从城市的道路运营状况看,道路上的检查井使用情况各异,但可以肯定的是城市道路检查井沉陷、跳车、井周路面破损等病害仍不同程度存在。本文结合我市近几年来对治理检查井沉陷做的一些探讨和取得的效果作了介绍。
  关键词:检查井;沉陷;对策;
  “城市发展的好不好,就看路修的好不好”,就厦门而言,仅道路范围内窨井设施总数,就超过25万个。今年立法计划确定的正式规章项目《厦门市窨井设施管理办法(征求意见稿)》在厦门市政府网和厦门市法制局网站公布,因种种原因,检查井沉陷、井周路面破损的“顽疾”又陆续复发,近年来,在原基础上又进行了改进。在现代化城市建设进程中,从保障城市道路的行车安全,提高乘客乘车的舒适性,改善城市道路的使用环境角度出发,改进和根治城市道路检查井沉陷等病害的任务仍然很艰巨。
  1 检查井沉陷原因分析
  1.1 井周回填土和基层不密实
  道路挖方地段是在挖除原状土后铺设管道和砌(浇)筑井筒,填方地段是随路基分层填筑而铺设管道和砌(浇)筑井筒,位于路基中的井筒周边土路基和基层一般与整体路基和基层不是一次形成。通常是在井筒周边40cm范围,用石灰土或石灰粉煤灰砂砾二次分层回填夯实,井周基层也是二次分层填筑夯实,夯实机具多采用小型压路机或手扶式振动夯,受其能量限制很难达到与路基和基层的同等压实度。而且由于夯实土体与井筒和路基邻接界面存在不能碾压密贴密实的部位,在井周路基和基层使用过程中,路基土体自然密实压缩或因路面裂缝雨水渗透致基层和土体沉陷,最终导致井周路面破损或检查井沉陷。
  1.2 井筒材料强度和整体性不足
  现阶段,排水检查井井筒多用粘土砖或粉煤灰及碎石粒料等机制砖砌筑,其强度一般不低于Mu10,砌块间粘结料多用M7.5水泥砂浆,而且井筒砌体由若干砖块组成,整体受力状况差。当检查井井座直接搁置在砖砌井筒(检查井井座与井筒的接触面多用1:2防水砂浆调整)上时,井筒则作为承重层通过井座直接将车辆荷载传递到井筒上,在车辆荷载反复作用下,井筒强度难以为继,加之作为井座基础的顶层井筒结构整体受力性能较差,作为路面基层的最薄弱处则最先引起破坏,支承井座的基层一破坏,路面也就自然而然发生沉陷。
  1.3 井周路面二次浇筑或二次摊铺整体性不强
  位于水泥混凝土路面板中的检查井周边路面一般都是二次浇筑,若井周路面混凝土所用材料、配合比与原路面集料材质和配合比不一致,或者振捣不密实,浇筑时坍落度偏大,养护时间不足等,混凝土路面在使用过程中很容易出现麻面、露石、破损、混凝土散失后形成井周路面低于周边路面的现象。位于沥青混凝土路面中的检查井周边路面一般情况下也是二次摊铺碾压形成,特别是检查井周边路面与整体路面作为过渡路面形成时,最后是在原检查井井位处切割挖除一定范围沥青混凝土路面,安装检查井座井盖后再摊铺周边沥青混凝土。由于二次摊铺的沥青混凝土与原路面形不成整体,特别是二次摊铺的沥青混凝土不能用重型压路机碾压,混合料的密实度很难得到保证,车辆荷载反复作用后,井周路面形成低于周边路面的状况,甚至因混合料不密实松散后散失形成坑凼。
  1.4 井筒砌筑质量不高
  不论是用砖砌筑的井筒还是用混凝土浇筑的井筒,均应形成不透水的整体,尤其是砖砌井筒,设计一般要求是内外用1:2防水砂浆勾缝和抹面,而且砌体块粘结的砂浆应饱满均匀。当砖砌井筒块材之间座浆和勾缝不饱满、不均匀,井筒内外抹面质量差,充满于井筒的雨污水就会通过抹面层和块材间的粘结层空隙渗透到井筒周边土体中,井筒中的水位更迭上升或下降时,井筒周边土体受水反复浸泡,土体因空隙压缩就会逐渐产生沉降,以致引起井周路面沉陷。
  1.5 维修时井周路面不能正常养护
  沥青混凝土路面维修检查井井周路面时,切割路面后,因受路面交通限制等原因,不能使切割范围内的界面和底层充分干燥,在其界面和底层涂刷的粘层油起不到新旧混合料的粘结作用。特别是在摊铺碾压新旧混合料界面尚未形成整体后即行开放交通,在行驶车辆反复冲出和振动下,新旧混合料的交界面就会形成裂缝,久而久之雨水顺裂缝渗入,最后导致井周路面松散破损或沉陷。
  2 治理对策
  对新建沥青和水泥混凝土路面,以及在旧沥青和水泥混凝土路面加铺沥青混合料时,检查井施工应根据不同路面结构,宜采取如下方法。
  2.1 沥青混凝土路面
  (1)检查井筒砌筑至土路基标高,井筒周边回填夯实。填方路基或挖方地段安装排水管道修建检查井时,根据设计文件测量和确定检查井位置,整理基础和铺筑垫层并浇筑井筒底板混凝土后,将砖块(强度MU10以上)砌至或用C20级及以上混凝土浇至路基顶面高程,达到一定强度后,井筒周边50cm范围用石灰土或石灰粉煤灰砂砾分层对称回填夯实。
  (2)覆盖临时井盖,铺筑基层和沥青混合料下、中面层。土路基形成并经验收合格后,在检查井位处用2~3cm厚钢板或10cm厚钢筋混凝土预制板(尺寸宜为100cm×100cm)覆盖,见图1所示。并对井位作好标记和井位控制(如沿路面立缘石量取至井位处的垂直距离等)。然后全路幅摊铺路面基层(水泥稳定粒料或沥青稳定碎石等)和沥青混合料下、中面层,分层碾压路面基层和沥青混合料下、中面层至设计标高。
  (3)挖除临时井盖上的铺筑层,浇筑或安装预制井盖板。沥青混合料下、中面层摊铺碾压完成后,按标记和控制的方位确定检查井位置,挖取沥青混合料中、下面层和基层,挖取面积200cm×200cm为宜。清除挖取的混合料后,根据水稳基层、沥青混合料下、中面层,井盖板厚度、井座高度及面层厚度调整井筒高程(用砖续砌或用混凝土续浇至井筒高程)。然后浇筑或安装预制井盖板,见图2所示。现浇井盖板时采用快凝、早强、耐久性好的混凝土拌合物。安装预制井盖板时,井盖板周边与开挖面间的缝隙用C20级细石混凝土填充密实。   (4)安装井座井盖,摊铺沥青混合料面层。现浇或安装预制井盖板完成后(现浇井盖板时应达到设计强度的75%),按控制高程用20mm膨胀螺栓将井座固定于井盖板上,使之平稳牢固,并安装井盖。然后根据井盖板顶面和沥青混合料中面层及井座高度,用快凝、早强C20细石混凝土调整井盖板顶面高程至沥青混合料中面层高程,参见图2。调整层达到设计强度后,井周路面与全路幅整体摊铺和碾压沥青混合料面层,使路面形成整体,参见图2。
  2.2 水泥混凝土路面
  (1)检查井筒砌筑至土路基标高,井筒周边分层回填密实;在井位处覆盖临时井盖,摊铺路面基层。井筒周边回填、临时井盖尺寸、井位标记和控制方法同沥青路面检查井的施工方法。基层摊铺碾压按设计文件要求进行施工。
  (2)挖除临时井盖上的铺筑层,浇筑或安装预制井盖板。根据水泥混凝土路面结构和井盖板厚度及井座高度,在临时井盖周边200cm×200cm范围挖除一定厚度的水稳基层,一般以挖除基层厚度的1/4左右为宜。并保证挖除的基层面平整,无松散现象。用砖续砌或用混凝土续浇井筒至井盖板下高程,然后浇筑或安装预制井盖板,见图3所示。现浇井盖板采用的混凝土和安装井盖板处理井周缝隙方法同沥青混凝土路面的施工方法。
  (3)安装井座井盖,浇筑混凝土路面。在井盖板上安装井座井盖的方法与在沥青路面施工中安
  装方法相同。浇筑井周混凝土路面前,在井周布置钢筋网进行补强,补强。检查和控制好井盖高程,然后浇筑混凝土拌合物,并振捣密实,使井周路面与全路幅混凝土路面一次形成平顺的整体。采取二次浇筑时,浇筑混凝土拌合物前,布置补强钢筋网后,按设计要求用不易变形的钢模支立在井周,一般为正六边形。待混凝土路面达到设计强度的40%以上后拆除钢模板,然后浇筑与路面混凝土同等强度或提高一个等级的混凝土拌合物,振捣密实,使之与周边路面衔接平顺。
  2.3 改建沥青和水泥混凝土路面检查井施工
  (1)在既有沥青和水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面时,应对路面检查井进行处理。首先应切割、破除沥青路面或水泥混凝土路面,需要处理基层时应按设计要求重新铺筑振实;不处理基层时,除应切割破除路面结构层外,根据原有路面结构厚度,井盖板结构和加铺沥青结构层厚度,需要破除原有基层一定厚度时,应采取措施保证破除界面和未破除的基层完整而无松散现象。然后用砖或素混凝土调整井筒高程使之与井盖板下高程一致,最后浇筑或安装预制井盖板,结构尺寸和浇筑或安装方法同前。
  (2)覆盖临时井盖,铺筑沥青混合料下、中面层。井筒上的井盖板现浇或安装并养护成型后,在其上覆盖临时井盖,铺筑沥青混合料下、中面层,其临时井盖所用材料、结构尺寸,沥青混合料摊铺碾压等同沥青混凝土路面施工方法。在此基础上挖除临时井盖上的铺筑层,安装井座井盖,调整井座周边路面高程,摊铺沥青混合料面层,其方法同沥青混凝土路面。
  (3)检查井盖安装:
  a.城市道路检查井盖宜采用重型井盖,以球墨铸铁井盖为宜。现阶段道路工程中常采用玻璃纤维钢等复合型井盖,虽然有不可回收利用的优点,但其抗老化和耐久性较差,承载能力不能足以满足重型车辆反复碾压而被慎用。球墨铸铁井盖承载能力强,而且耐久性好,井盖与井座吻合紧密,行车时无异常振动噪声,因其优越性明显在城市道路工程被广泛采用。
  b.井盖安装方向。不论是新建或改建沥青混凝土和水泥混凝土路面.在安装带有连接插销的检查井盖时.宜将固定井盖的连接插销安装在车辆行进方向的反方向侧。当车辆驶过连接插销端行进到另一端时,井盖固定一端受连接插销制约,另一端因车轮压重而不致引起井盖翘起发生异常响声,对减少因车辆行驶引起检查井盖噪声和保障车辆行驶安全较为有利。
  3 工程实例
  该工程位于厦门市海沧沧虹路二期,工程投资额1500万元人民币;道路长度及占地面积:沧虹路二期路长1028米,占地面积46261.481平方米,支一路路长915米,占地面积16472.15平方米。2010年9月,笔者在支一路道路施工检查中,采用现浇扩大式检查井加强圈对检查井进行加固处理,目的是在实践中改进施工方法,检验效果,并进行成本测算。施工期间共处理沉陷污水检查井10座。由于白天现况车流量较大,为了施工安全及减小对现况交通的影响.大部分工作在夜间进行。此次施工我们每天从晚11:00开始,至第二天凌晨5:00结束,总共施工时间为6h按照现有机械、人工正常施工速度,每晚能处理2座井圈,各工序具体时间如下:
  1)井周基层破除:1h;
  2)苯板及钢筋笼安放、模板支设:1h;
  3)一次混凝土浇筑:0.5h;
  4)二次混凝土浇筑:0.5h。
  施工中所消耗的直接费用总计52000元,平均每个井为5000元。目前,所有处理过的检查井整体效果较好,均未再次出现沉陷现象。
  4 应用效果
  自2005年开始,厦门市在污水管道工程的设计上,要求检查井井盖井座一律采用双层井盖,机动车道采用重型球墨铸铁井盖井座,绿化带、人行道采用轻型球墨铸铁井盖井座,并要求有防震防盗装置,保证了井盖井座设施的安全;同时,每个检查井内均设计安装安全网,使用效果较好。大大降低了人身伤害事故。实践证明,避免城市道路检查井沉陷的通病,一是要保证井筒周边的回填土质量和井筒的施工质量;二是支承井座的井盖板(井圈)要有足够的强度和刚度及稳定性;三是井座安装应平稳牢固,井盖有足够的承载能力;四是检查井周边路面与其下的基层连接紧密,与全路幅路面形成有机的整体;五是检查井盖与路面应平顺衔接,安装方位合理。只要把控好上述施工环节,城市道路检查井易沉陷的顽疾就能得到有效治理。
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