预制装配式检查井的结构选型与分析

张竹庭

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

检查井是市政管道的重要组成部分，其形式多种多样（圆形、矩形和异形[1]），对城市功能的发挥、环境保护及人民生活都有着重要的影响。目前，国内绝大多数城市一般采用现场砌筑方法设置检查井[2]，具有施工工艺落后、施工机械化程度低、施工工期长、道路交通安全影响大、结构强度低、耐久性差等显著缺点。

与在现场砌筑检查井相比，预制装配式检查井可因地制宜地选择检查井的结构形式以满足不同功能要求，能够有效解决检查井施工的速度、质量、效益问题，改变以往“高资源消耗、高秩序干扰”的施工现状，有利于降低建造成本，推进施工节能减排。

1 预制装配式检查井研究现状

目前，欧美等国家主要使用混凝土砌块式、下部现浇与上部拼装结合式、下部砖砌上部拼装结合式和预制组装式的混凝土检查井。其中，以预制组装式混凝土检查井的应用最为广泛，其结构主要由井盖、井圈（井口环）、井口调节环（井筒）、井室4个部分组成。井圈常用的结构形式有直筒形、圆锥形和马蹄形；井筒一般采用圆形结构形式；根据连接管道的要求，井室通常采用的结构形式主要有圆形、矩形、扇形和异形4种。实际工程中预制组装式检查井采用较多的结构形式为圆柱形井室和圆柱形井筒，通过不同的模数组合可以满足不同直径管道和埋设深度的要求（图1）。以日本为例，其应用较多的预制装配式检查井井形多为圆形，采用一层层的预制井环圈叠摞而成。

图1 预制混凝土检查井典型结构形式

目前，我国也已在城市市政工程领域成功研发并应用了预制混凝土检查井。北京市市政工程研究院及北京市市政专业设计院是我国较早开始研究开发预制装配式混凝土检查井的单位，通过学习国外先进的生产、研发和工程应用经验，形成了《预制装配式钢筋混凝土排水检查井》（05SS521）国家建筑标准设计图集；青岛地区为避免和减少检查井病害，编制完成并实施了涉及预制装配式检查井的《青岛市检查井技术导则及通用图集》；广州地区出版了地方适用标准的标准图集，发布了《预制检查井技术指引》。同时，我国部分地区已初步完成了预制装配式检查井地方性标准化生产、实践的技术基础建立，但尚未形成预制装配式检查井的设计和应用的相关国家或行业标准，仍未实现大面积推广应用。

2 预制装配式检查井优缺点分析

预制装配式检查井采用工厂单元化预制，现场机械快速组装，操作简单，闭水性能好，坚固耐用，可有效解决井体渗漏、塌陷等常见的质量问题，而且建井速度快，施工质量容易保障，尤其是其与新型管材的配套使用，可以充分发挥柔性管材快速安装的优势。但是预制装配式检查井在设计、施工方面也存在一些缺点。

2.1 预制装配式检查井优点

1）采用混凝土预制构件单元式结构，相比用黏土砖砌的检查井，替代了黏土砖材料，节省了土地资源；同时，提高了检查井的抗压、抗裂、抗渗、抗腐蚀等能力。

2）现场采用机械化快速拼装作业，与现场砌筑施工周期长、湿作业工作量大、需较长的养护时间相比，明显提高了检查井的施工速度，有利于城市道路缩短施工工期、文明施工、快速放行的要求。

3）井体与管材间及井体各部件间可采用橡胶密封圈柔性连接，使井体与管材间及井体各部件间的接缝严密，避免了接缝处水体渗漏对土壤及地下水体可能造成的污染。

4）预制装配式检查井井体单元采用刚度较大的混凝土预制构件，采用强夯等施工辅助措施提高检查井四周回填土的密实度而不破坏井体结构，减少了道路运行期间检查井及周边道路的沉降破坏。

5）采用拼装工艺施工的井体整体性好，具有较好的抗震能力，耐久性好，比现浇或砖砌检查井维护工作量小。

2.2 预制装配式检查井缺点

1）由于采用混凝土预制构件，构件单元自重大，现场拼装施工需要有起重设备配合。

2）由于采用工厂化预制，井壁预留孔位位置和孔径在出厂前已确定，现场施工中与井壁相连接的支管的连接位置及孔径改动存在一定的困难。

3）后续市政管线施工中，将新铺设支管接入已有预制装配式检查井时，因结构单元混凝土整体强度较高，存在开孔困难及后续接口处理工作量大的缺点。

4）混凝土预制构件单元中需要一定量的配筋，使得产品的成本有所提高。

3 预制装配式检查井推广存在的问题

3.1 未能形成设计、生产、施工的深度融合

现有检查井一般首先由设计单位根据功能需求进行产品设计，然后交由生产厂家根据设计图纸制作模板、组织生产，最终成品给付施工单位进行现场安装。该种生产组织模式存在设计时未考虑生产、施工要求，过分强调功能性，导致产品个性强、通用性差；导致模具数量较多、部分模具可能需要定制，生产效率低；施工中可能需制订专项措施、配备专业吊装机械，工艺普适性差。因此，应建立设计、生产、施工深度融合的管理模式，预制部件制订统一的模数制度和辅助标准，设计实行部件标准化设计，生产采用工厂大规模生产，施工采用机械化快速拼装，形成资源优化配置的预制装配检查井模块化设计、专业化生产、工程化应用的产业链，这样才能有助于预制装配式检查井的大规模推广应用。

3.2 未形成统一的产品标准

目前，预制装配式检查井工程应用中较为突出的问题主要表现为每条管线每个检查井的尺寸、外观及支管接入段标高、角度变化较多，难以形成定型化产品；同时，由于尚未形成统一的国家或行业标准，各个地区生产预制装配式检查井的产品规格标准不一，地区适用性差，造成预制装配式检查井产品推广使用缓慢。因此，在工程设计中应考虑在实际的应用条件下尽量简化模块设计，将模块的变化模式控制在较小的范围之内，并总结地方应用经验，尽快形成相关国家或行业标准，从而实现预制检查井工程适用能力强、范围广的目的。

3.3 未能形成适应性强的井体结构选型标准方法

预制装配式检查井的结构选型应考虑检查井平面形状和构件结构形式的选型，同时考虑装配件之间的细部处理，如接缝连接形式、构件预留孔尺寸以及位置等，使其符合使用地的地形，此外还应考虑市政管网的整体规划设计、建设以及地下管道与检查井之间的配套、兼容问题，后续管道规划预留接口问题等等。同时，预制装配式检查井还应有足够的强度，以保证结构能够承受生产、施工和运营各个阶段荷载的作用。另外，检查井为满足环保要求，不能有渗漏现象，必须保证预制单元本身、预制单元之间以及预制单元和支管连接处的接缝防渗和抗腐蚀性能，避免渗漏对地下水质造成污染。但是，目前针对以上问题尚未形成统一的井体结构适用性标准方法。

4 预制装配式检查井结构选型分析

4.1 预制装配式检查井平面形状选型

检查井平面形状一般有圆形、矩形、扇形和异形等。其中，圆形结构具有受力好、配筋少、易拼装、构件通用性强、施工便捷的优点，同时有利于模具制作及装配式产品的生产，但内部空间存在一定浪费；矩形断面具有有效使用面积大、结构刚度高的优点；从使用功能看，矩形截面的有效施工面积较圆形小，可以有效减少土地占用，更为经济和合适。因此，在满足工程实际功能需求的前提下预制装配式检查井平面形状选型优先推荐圆形或矩形，使检查井具有足够的结构强度，以抵抗施工期间及运营期间作用在井体上的荷载。

4.2 预制装配式检查井构件结构形式选型

目前，检查井构件的结构形式主要有混凝土砌块式和环状式。砌块式采用混凝土砌块预制拼装而成，现场施工仍需湿作业，施工周期长，砌块结合缝多，结构整体性差，抗震、防渗效果不佳。环状式采用与检查井平面形状相一致的预制单元构件层叠而成，结构整体性好、密封性好、施工速度快。因此，预制装配式检查井构件结构形式推荐选择环状式。

4.3 预制装配式检查井构件的组成

预制拼装检查井主要通过“模块化设计、工厂分块预制、现场快捷拼装”的理念实现制作的模式化、标准化、工业化，为此参考国内外预制拼装检查井的构件形式，同时考虑构件轻量化便于现场施工，将预制拼装式检查井分为底板、底座、井室段、支管接入段、收口段、井盖6个构件[1]。其中，底座段、井室段、支管接入段、收口段应进行模数化设计。

4.4 预制装配式检查井接口形式选型

预制装配式检查井在安装施工中必须注重单元构件间、检查井与管道间的连接、密封方式。单元构件接口形式通常有平口、企口、承插口、楔形榫口等。为此应借鉴施工中管道间连接形式，考虑单元构件模具制作方便、现场拼装施工方便快捷、构件组合稳固、结构整体性好等因素确定预制装配式检查井单元构件接口形式。同时，接口间应辅以橡胶圈柔性连接密封或以油膏黏合，以保证接口的密封性。管道与检查井的连接方式也采用相同形式。

4.5 管道与预制装配式检查井的连接选型

检查井与管道的连接可采用刚性接口或柔性接口。

5 结语

预制装配式检查井研究可推动预制结构件的标准化，实现标准件的通用性和可置换性；可促进建筑构配件的工业化制造水平，促进结构构件集成化、模块化生产；能够适用于快速拼装、工程抢险、结构强度要求高的工程，适应当代建筑技术向工业化发展的趋势，能够有效解决工程建设中的速度、质量、效益问题。但相对而言，预制检查井目前未实现产业化、标准化，导致工程推广应用缓慢，相关行业标准亟需制订。