1、城市道路路面井口沉降病害分析与对策 周 志 坚（福建交通职业技术学院，福州 ）摘 要 检查井井口沉降是城市道路常见病害，本文从检查井结构、施工工艺、修复质量和井身材料四个方面分析了井口沉降的产生原因，提出改进井圈座结构、井身设置分支快、改革井身材料来预防井口沉降的思路，可供设计参考。关键词 检查井 井圈座结构 分支式井身 装配式井身城市道路检查井又称人孔，是设在市政工程地下主干管线上的一种井状构造物。主要作为管线运行情况检查和疏浚的操作空间，作为管线改变高程、改变坡度、改变管径、改变方向的衔接，同时，雨水支管汇入主干管道也是通过检查井来完成连接。设置在路面的检查井主要有给水管线、排水管线、电力
2、、电讯管线检查井。路面井口指的是检查井与周围路面的结合部位，由井圈座、井盖和周围路面共同组成，要求井口应与周围路面齐平，以保证井口部位路面平整和行车的舒适安全，如图 1 所示。但是，井口部位路面病害时有发生，如井口沉降、凸起、倾钭和井口处路面松散，裂缝、脱落等，已成为世界各地市政管理部门的棘手问题，严重地影响到路面行车质量和市政工程的形象。本文通过对某城市道路路面井口使用状况调查，分析检查井口沉降病害产生的原因，并提出防治对策。1 井口沉降井口沉降指的是井口处路面经行车荷载碾压后，井盖低于周围路面标高的现象。正常的井口路面如图 1 所示，沥青路面井口沉降如图 2 所示，水泥混凝土路面井口沉降如
3、图 3所示。井口沉降将使路面不平整，行车颠簸，雨水渗漏进入检查井内而导致井内积水，影响电力、电信设备的使用安全。 2 井口沉降原因（1） 不合理的井圈/筒结构使检查井独立承受行车荷载引起的沉降。图 1 未发生沉降的井口路面图 2 沥青路面井口沉降图 3 水泥路面井口沉降检查井结构如图 4 所示，车辆荷载经井盖-井圈座- 井壁传递给检查井基础，车辆荷载应力传递路线与井口周围路面没有发生联系，检查井独立承担行车荷载。应力的扩散范围只在检查井基础底面积的范围，略去井身自重不计，基底最大应力可以用偏心受压公式计算1。而对水泥混凝土路面来讲，计算模型是弹性半空间体上的无限大板，对沥青路面来讲，计算模型是
4、弹性层状体系，它们对行车荷载的应力扩散范围远大于检查井上承受有车辆时的应力扩散范围，按路面力学计算，可知路面中与检查井同深度的土基应力远小于检查井基底应力，从而造成检查井与路面的不均匀沉降，引起图 2、图 3 的井口沉降病害。图 4 检查井结构（2） 先砌筑井体后铺筑路面的施工工艺造成的井口沉降。目前城市道路修建中均采用先铺筑管线，砌筑各种检查井体，井身砌筑到路面标高后，再分层铺筑、分层压实修建路面，由于压路机在井口附近有压实死角，通常井口路面采用人工填筑夯实，即使在铺筑面层时使用压路机压实，因为检查井体的刚度远大于路面结构层，压路机经过井体部位时，压力实际上由井体承受，井口部位的路面并没有得
5、到充分压实，从而使得井口附近的路面压实度小于远离井口的路面压实度，在行车荷载冲击作用下，井口路面很快产生裂缝，雨水顺着路面裂缝和路面与检查井结合处进入检查井基础，导致井底地基含水量增大，强度降低，加剧了检查井沉降发生。（3） 人工修复质量欠缺造成的井口低于周围路面。传统的人工井口路面修复工作是先在井口周边用锯缝机切出一个矩（圆）形围缝，用风镐，洋镐凿出沥青混凝土料，取出井圈重新固定安装后，再铺筑新的路面沥青混凝土料。这一方法修复外观和质量均较差，且费工费时，劳动强度大，个别施工人员质量意识不强，井口边缘处凿挖不到位，铺筑沥青混合料时无法将路面与井口压实平整，从而造成井口低于井口周围路面，形成井
6、口沉降的假象。（4） 传统井体材料导致的井体下沉。目前我国各类检查井的修建材料还比较落后，井身主要使用粘土砖人工砌筑，粘土砖强度低，耐久性差，使用 78 年后就会因腐蚀而造成粘土砖酥烂；或砂浆质量不过关、砂浆砌筑不饱满、井身砌体有通缝、人工砌筑座浆质量不容易得到严格控制等，从而导致检查井下沉，引起井口路面凹陷，影响路面行车安全和舒适度。3 井口沉降的防治（1） 重视基础处理，保证检查井基底荷载应力和同深度路基一致。检查井作为路面附属小型设施，其基础处理一般不为重视，从而使检查井的基底应力大于路面、路基同深度应力，基底沉降大于路面沉降，井口发生下沉。应当认识到，检查井作为独立的结构物，承担的是整
7、个车轮冲击荷载，及至于是几倍超载的车轮荷载作用，而且与桥梁结构基础相比较，检查井的基底埋深比桥梁基础小得多，且为单个检查井独自受力，其基础工况比桥梁结构基础工况更差，故应将检查井基础处理和桥梁结构基础处理同等对待，以保证检查井基底荷载应力和同深度路基路面的基底应力一致。（2） 使用扩盘式井座和分支式井筒结构，使检查井和路面形成一体。传统的井圈座和井身结构如图 4 所示，井圈座为圆环柱体，车轮的冲击力施加于井盖、井圈座后直接传递给竖井身，强度较高的路面结构不承受荷载，在车辆冲击力和反复长期荷载作用下，再加上井身自重，则必然将导致检查井的下沉。为减少车轮冲击力对井身的作用，可采用分支式井筒和扩盘式
8、井圈座结构，如图 5 所示。图中，h 为检查井基底距路面深度；I 为第一层分支距路面顶深度，根据常规路面面层厚度和开挖施工机械条件，一般取 300mm；J 为井身分支块竖向间距，参照多极扩盘式桩的设计理论，一般取 23 倍井径长度。图 5 加分支块和扩盘井圈座的检查井结构井身分支可以采用预制水泥混凝土分支块或钢筋混凝土分支盘，扩盘式井圈座可采用钢筋混凝土预制结构，井圈座扩盘直径 a 应比井筒大，应有三分之一搁置于路面层中，使井圈座所受的行车荷载能通过扩盘部分传递给路面层，如图 6 所示。图 6 扩盘式井座施加于井盖上的车轮荷载通过扩盘式井圈座和分支式井身将车轮荷载逐一传递于路面路基各结构层中，
9、逐一卸载，扩大受力面积，减少检查井基底基础应力。路面路基层与井体共同受力，使检查井井身和井口周围路面部分形成整体结构，检查井不再单独承受行车荷载，从而使检查井的抗沉降能力得到提高。（3） 应用反开挖工艺，确保井口路面压实度。反开挖工艺可运用于沥青路面结构上，指检查井按传统工艺修建到要求标高后，用圆形盖板将井筒位置盖住，然后与整幅路面一道铺筑压实路面各结构层。路面修筑完毕后，按事先作好的标记，准确找出井口中心几何位置，用路面圆孔钻机钻孔铣刨，然后延长开挖、砌筑竖井壁，调平、放置、安装井圈座的施工工艺。路面圆孔钻机可以在 3min 内在沥青路面上钻出深度 300mm、最大直径为 1400mm 的圆
10、孔,机械设备的进步已使这一施工工艺得到简便实现2。按反开挖施工工艺进行路面检查井修建，可以使井口附近的路面压实度得到保证，从而避免或降低井口路面裂缝，减少雨水沿裂缝进入检查井基础的概率，降低检查井沉降发生。（4） 使用混凝土预制砌块修建井身。因粘土砖材料腐蚀酥烂而造成的沉降问题可以通过改进井身砌体材料的方法处理，欧、美、日等发达国家早已就检查井修筑材料进行改革，如使用预制混凝土砌块式、预制钢筋混凝土拼装式、下部现浇与上部预制拼装结合式等，共同点均在于井身材料使用水泥混凝土制品替代传统的粘土砖。其优点可避免烧制粘土砖过程中对土地和能源的消耗，实现管道装配化快速施工需要，控制混凝土制块的强度和耐久性，从而避免因井身材料腐蚀酥烂而造成的井口沉降3。 4 结论（1） 检查井下沉是城市道路结构物常见病害之一，严重影响了道路美观和行车安全舒适，应当引起设计，施工部门重视。（2） 改革井身修建材料，实现装配化检查井快速施工，应作为先进技术加快推广。（3） 借鉴扩盘式钻孔桩原理而提出的扩盘式井圈座和分支式井筒的检查井结构设计形式，理论上还需进一步分析，实践上还需检验。参考文献1 卢廷浩.高等土力学M. 机械工业出版社，20062 张西农.城市道路井口沉降问题的探讨.筑路机械与施工机械化 J，2001（6）3 曹生龙.预制装配式混凝土检查井.混凝土与水泥制品 J，2005（2）
