石 海,安振旭
(1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司青岛分院,山东青岛 2661001;2.青岛胶州市少海发展管理处,山东青岛 266300)
检查井是设置在地下管线上的一种井状结构物,为管线检修、清通、疏浚提供操作空间,并可衔接不同方向、高程、坡度、管径的管线,是地下管线工程中必不可少的配套设施。《城市工程管线综合规划规范》(GB 50289-98)对市政管线间及市政管线与建(构)筑物间的最小净距做出了明确规定。由于青岛市区大部分道路未设置非机动车道,而人行道和绿化带的宽度有限,导致大量的市政管线不得不敷设在车行道上。车行道上的检查井随着使用年限的增长,在车辆冲击荷载的作用下,往往发生井盖沉陷、井周路面龟裂、凹陷等通病,对沥青路面造成了破坏,缩短了道路的使用年限,影响了行车的舒适性和城市的景观效果。
经调查,车行道上的检查井主要以给水、雨水、污水检查井居多,这些检查井主要参照国家建筑标准图集《排水检查井》(06MS201-3)进行设计施工,绝大多数为圆形收口式砖砌检查井,采用粘土砖或粉煤灰砖现场砌筑。据统计,其使用寿命约为7~10 a,砌筑一座检查井需2~3 d,总工期约一周。
《排水检查井》(06MS201-3)对砖砌检查井的材料、地基承载力等提出了要求:墙体采用M7.5水泥砂浆砌MU10砖,井基采用C10素混凝土,地基承载力不小于100 kN/m2,若有不良土层应进行地基处理;井室盖板采用C25钢筋混凝土,砖砌检查井砌体结构内外均应采用1∶2防水水泥砂浆抹面2 cm;检查井周边回填土压实度不低于95%。严格按照《排水检查井》(06MS201-3)进行检查井施工,大部分检查井可以达到较长的使用年限。但是,由于砖砌检查井的机械化施工水平较低、施工单位技术水平良莠不齐等原因,车行道上相当数量的检查井在使用不久后就产生各种质量通病。
导致检查井病害的原因很多,除井周回填材料及压实度不合格,砌筑和调高砂浆不饱满、强度低,地基承载力不满足要求外,材料强度低也是一个重要的因素。
理论分析及试验研究表明,由于砌体结构砂浆层的不均匀性、砖块和砂浆横向变形差异的交互作用,使砌体的抗压强度远小于砖块本身的抗压强度。
(1)砂浆层的不均匀性
由于施工中砂浆铺展不均,不平整或不饱满,而砖的吸水性又较强,砌筑后砖块会吸收砂浆中一部分水分使砂浆层失水收缩;而砂浆本身由于搅拌不均,砂子多的部位收缩小,致使其凝固后的砂浆层凹凸不平,再加之砖块表面也是凹凸不平的,这就使每块砖都不是均匀受压,而是处于压、弯、剪的复合受力状态,由于砖块的抗拉强度较低,当弯、剪共同引起的主拉应力超过砖块抗拉强度后,其就会受拉开裂。
(2)砖块和砂浆横向变形差异
砖砌体受压时,砂浆的横向变形大于砖砌块,由于两者界面间的粘结和摩擦力产生的相互约束作用,致使砂浆层受到横向压应力,砖块受到横向拉应力,这种三向受拉状态会减小砖块的竖向抗压强度。
由于上述原因,砖砌体在远小于砖块的抗压强度时就出现了较多的垂直裂缝,这些裂缝的发展最终使砌体的整体性受到破坏而成为离散体。而且粘土砖的耐久性较差,使用7~8 a后就会因水、土腐蚀而出现酥烂、脱落现象,造成砖砌井筒受力不均,在汽车冲击荷载作用下极易引起检查井筒的沉陷和倾斜。
由于砖砌检查井普遍存在强度低、耐久性差、砌筑质量受施工人员技术水平影响大、质量不稳定等缺点,目前,北京、上海、南京、广州等城市已推广使用预制混凝土装配式检查井。预制混凝土装配式检查井具有工厂化程度高、施工周期短、质量稳定、整体性好、使用寿命长等一系列优点,欧、美和日本等发达国家,90%以上的检查井都是采用工厂预制,现场拼装。
2012年3月,为避免和减少检查井病害,提升城市道路工程建设质量,改善道路通行环境,青岛市编制完成了地方性《青岛市检查井技术导则及通用图集》(以下简称“《导则和图集》”),于2012年4月1日颁布实施。《图集和导则》在国家标准图集《预制装配式钢筋混凝土排水检查井》(06MS201-5)基础上,充分结合青岛市的地区特点进行编制,并做了以下改进。
(1)目前,青岛市城市道路检查井多采用砖砌结构,为了尽量避免检查井、雨水口周路面病害,《导则和图集》要求尽量摒弃砖砌检查井,推荐新建检查井采用预制装配式钢筋混凝土或现浇钢筋混凝土检查井。
(2)为尽快实现钢筋混凝土预制构件的规模化生产,减小工程造价,对常用的检查井规格进行了尺寸归并,减少构件种类。《导则和图集》主推的预制装配式圆形检查井分为φ1 000和φ1 500两种形式,管径D≤600 mm采用φ1 000的圆形井,管径D=700~1 000 mm采用φ1 500的圆形井。
(3)目前检查井尚没有国家标准,各行业做法不统一,《导则和图集》根据各市政管线专业要求,对盖板以上部位做法(包括井筒、井盖、支座、井周回填、井口细部做法等)进行了统一,具体做法见图1。
(4)针对常规井盖容易产生震动噪响、支座高度过小导致井周路面病害等问题,结合青岛市实际,对井盖、支座的重量、尺寸、加工精度等均适度提高了标准。
图1 城市道路车行道检查井口部(盖板之上)做法(单位:mm)
目前应用于车行道的检查井盖座普遍重量偏轻,约70~100 kg,井座高度7~10 cm。《导则和图集》要求新型井座高度不小于15 cm,并适度增加了井盖座的结构厚度,要求总重量不小于135 kg,这些措施有效地保证井座在周边沥青层、混凝土中的嵌固,避免井周路面出现裂缝、破损等质量通病。
(5)对检查井周沥青路面与井盖易产生不均匀沉降的问题,对检查井周肥槽回填从材料(应采用中粗砂、石粉或粒径不大于3 cm的碎石等易于压实的、水稳性好的材料)、压实工艺、施工要求等方面提高了标准,并对井周肥槽回填材料和压实工艺提出了明确的要求,能够避免井周路面与井盖的不均匀沉降,提高行车舒适性,改善城市道路行车环境,见表1。
表1 检查井井周回填压实度
目前,我国预制装配式检查井产业尚未形成规模,国内大部分城市还没有实现检查井预制构件的工厂化生产,工程造价相对砖砌检查井较高;但从长远看,随着国民环保意识的逐渐增强,粘土砖的禁用,劳动力的短缺,砖砌检查井会逐步被市场淘汰。将检查井构件制作工厂化,并形成系列,成为标准化产品,是今后检查井发展的趋势,具有广阔的应用前景。