市政工程道路井盖下沉原因分析及防范技术

     市政工程道路井盖下沉原因分析及防范技术          摘要：近年来随着国家经济的快速发展，城市建设速度日益加快，而市政道路井盖下沉的问未能得到有效解决，直接影响到城市建设整体形象，也对广大市民的出行带来不便。本文结合工程实际，通过对市政道路常见的检查井井盖下沉的现况描述及各种类型下沉原因的分析，发现导致道路井盖下沉的主要原因在于井盖安装工艺及其周边结构的施工缺陷。本文以问题为导向，通过问题的根源制定相应，从设计、施工两方面归纳、总结已有成果，并提出新的思路，用以改善市政工程道路井盖下沉现象。关键词：市政；道路；井盖；下沉；跳车；爆胎；反射裂缝一、当前现状及表现形式近年来随着国家经济的快速发展，城市建设速度日益加快，而市政道路井盖下沉的问题未能得到有效解决，直接影响城市建设的整体形象，也对广大市民的出行带来不便。根据作者对本市常用道路考察统计，约58%的井盖不同程度存在下沉现象。轻则下沉1~2cm，行车过程中存在不舒适感；重则3~5cm，行车伴随噪音，极不舒适；更甚者出现断裂、错台、斜面等，严重影响行车安全。道路井盖下沉主要发生在城市沥青混凝土道路路面，且建成通车后2年左右。由于每个城市道路较多，往往政府交管部门无力经常性巡视维护，就导致了市政道路井盖下沉越发严重，直至引起交通安全事故为止。沉盖下沉仅为一类现象的统称，其主要为分两种现象：一种是井盖连带井圈整体下沉，井盖周边路面呈斜面状且有裂缝现象，称之为井口下沉；另一种为支承在井圈上的井盖座基础破损，井盖呈斜面状态布置于平路面上，井盖与井盖座变形，并伴随错台现象，称之为井盖失稳。二、井盖下沉产生的原因及原理分析针对井口下沉。以目前城市普遍采用的沥青混凝土道路为例，半刚性基层为主要承重层，其性能在抗压强度高的同时还通过一定的变形量来吸收上部荷载冲击。而检查井多为砖砌或砼浇筑井身，为刚性结构。理论情况下分析，可模拟为长条形木质中插入钢质短管，在上部的反复荷载下，钢质短管更容易陷入长条形木质中。如果检查井地基不承载力不足或地基处理不到位，则检查井井身整体下沉更加严重，加之车辆行驶至低洼处，由于受离心力影响，形成向下的冲击荷载，更加剧检查井井身下沉。井口下沉的情况在实际中发生概率不高，多为施工过程中管理不规范，导致地基处理不合格。针对井盖失稳。目前过车道路检查井井盖多采用重型球墨铸铁井盖，盖板放置于井座上，井座放置于顶层井圈上，如受限于路面高程和井圈高度要求，亦可将井座放置于砂浆调平层上。汽车荷载传递途径为盖板到井座再到井圈，由于盖板、井座及井圈均为刚性材料，如接触面不能良好贴合，在受到上部汽车荷载的时候将会造成上部结构对下部结构的锤击现象。由于汽车行驶速度较快，汽车荷载作用于井盖上发生在较短时间内，可模拟为上部荷载恒定不变，造成对下的重力不变，重力加速度为恒定值，则向下的速度一定，那么向下的动量则与行车重量成正比。而动量的变化量为全力的冲量，冲量等于作用力乘以时间，在盖板与井座均为刚性材料的情况下，两者碰撞发生在瞬间，则会产生非常大的作用力，如同铁器捶打铁钉，且与上部行车的质量成正比。在反复的行车荷载下进行反复锤打，且加快了接触面错台，行成更长的冲击行程，冲量越来越大，作用力越来越大，如此不断恶化。如果井座放置在砼井圈上，砼井圈的抗压强度较高，则有一定的抵抗冲击力的能力，其井圈破损程序能得到有效控制或减缓；如果井座放置在砂浆调平层上，由于砂浆抗压强度较砼抗压强度小，很容易在冲击力的作用下造成调平层砂浆破损，造成井座不平，形成井盖失稳现象。井口失稳的情况在实际中发生概率较多，主要为厂家制造水平不足，导致盖板和井座接合不严实，以及施工工艺把控不到位，过多采用砂浆调平层或调平层与井座贴合不严实。三、现行控制措施及改善原理较传统重型铸铁井盖想比，目前较有效的措施为采用防沉降井盖，此技术十几年前在德国开始应用，到目前为止施工工艺已相对成熟。我国也有此类形式井盖引进，但目前还未在各大城市普遍应用。传统重型铸铁井盖是井座放置于井圈上，井盖板受到的竖向荷载通过井座直接传递给井圈，检查井井身整体受力。防沉降井盖为大边框井座，直接镶嵌到路面结构中，与路面形成一个整体，下口则直接插入井口内，沿道路纵向剖面看，防沉降井盖犹如“过梁”，这样井盖板受到的竖向荷载通过井座“过梁”直接传递给两端（周边）道路基层，用以保护检查井“窗洞”，检查井井身则不受荷载力或受较小荷载力，因此，井盖的抗折强度要求就相对较高，所以我们目前使用的防沉降井盖盖板底部多有带肋设计，用以增强其抗折恨性能，且插入井口内的环形护圈，在起到限位作用的同时，也有一定的肋条抗折性能。通过对防沉降井盖的结构分析，对比文章前章“二、井盖下沉产生原因及原理分析”，不难看出此类形井盖有效的解决了上述提及的井盖下沉产生原因。一是使检查井不受荷载力或受较小荷载力，可防止检查井地基处理不合格造成的沉降，可有效防止井口下沉现象；二是防沉降井盖与道路结构融为一体，直接作用于路基，对井圈的破坏程序明显降低，可有效防止井盖失稳现象。四、新方法探索与尝试针对文章提及的井盖下沉产生的原因及原理，不难看出防沉降井盖未能全部解决井盖下沉的产生原因，且防沉降井盖也未能广泛用于各大城市，传统型井盖仍为目前使用主流。针对产生原因，我提出以下几种方式供探索与尝试。一是合理规划，减少荷载。井盖承受上部反复的行车荷载是产生井盖下沉的直接因素，施工过程中直至竣工通车，乃至通车后一两年内检查井井盖基本和路面齐平，在不断的行车荷载反复施压下，才产生了不同程度的井盖下沉现象，所以减少荷载是最直接有效的手段。可以通过合理规划，科学设计来达到目的。在道路设计阶段，优先选择将检查井设置于中央分隔带、绿华带、人行道等机动车不能到达的部位，可用于新道路规划设计；其次选择将检查井设置于行车道右侧或边缘部位，根据我国左舵车辆驾驶人员行车习惯，由于右侧位置准确性把控不及左侧，往往会为右侧留下一定余量，按照《道路几何设计规则》车道宽度在2.7~3.5m之间，一般车辆轮距在1.5~2.0m之间，在考虑左侧一定余量的前提下右侧或边缘依然可以布置检查井，这样可以减少上部荷载频次；再则可将检查井布置于行车道路中间，其原理与布置于右侧和边缘相同，主要用于减少上部荷载频次，但较布置于右侧和边缘相对，此布置形式更适用于城市道路扩建工程，适用性相对较高。二是增设井座基础，主导荷载传递。即在施工过程中，检查井井口临时用自制钢筒及钢板隔离保护，再全宽一次性施工道路基层和面层，待施工完成后切除检查井部位路面并取出自制钢件，于道路基层或低基层上布设环形筋网、浇筑砼井座基础，最后安装井盖、面层表处。该做法主要通过抗压强度较高的砼井座基础将上部荷载传递到道路结构中，与防沉降井盖的宽大边框井座同出一理。此类做法在新建施工中工序较繁琐，但在道路运维期间井盖下沉整治中可方便使用。三是增设柔性垫圈，减缓冲量释放。此类方法较为简单，即在井座与盖板结合部位，以及井座与井圈结合部位布设一层柔性垫圈，以减缓两者碰撞的冲击力。此类方法在可用于工厂研发或道路运维。五、结束语市政道路井盖下沉已成为目前城市道路的通病，其产生原因和措施也相对较为明朗。在市政道路工程全生命周期内，应从各阶段分别控制，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，以问题为导向，采取有效措施。在设计阶段，应根据人们生产习惯及交通要求，不断创新设计，使设计成果更科学合理、更便于施工，最终达到便于使用的目的；在施工阶段，应严格把控工序规范及施工质量，要明白施工规范要求达到的指标均为最低标准；在设备设施采购中，要选择质量过硬、信誉度高的正规厂商，杜绝不合格井盖用于施工现场；在后期运维阶段，做到定期检查维护，发现问题立即整治，防止问题扩大化。只要对道路工程全生命周期各阶段加强管理，对于井盖下沉问题一定能够得到有效控制，还广大市民一条坦途。参考文献：[1]许乃星.城市道路检查井病害成因综合研究[J].公路交通科技（应用技术版），2013，12：87-91.[2]王晓峰.市政道路井盖下沉质量通病及施工改进[J].建材技术与应用，2013，05：41-42.[3]贾海峰.井盖下沉原因分析及对策[J].建材与装饰，2013，02：29-30.李根（1987-），男，市政工程师，市政一级建造师，本科学士，毕业于长春工程学院，主要从事市政工程施工管理。 -全文完-