石 海,安振旭
(1.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司青島分院,山東青島 2661001;2.青島膠州市少海發(fā)展管理處,山東青島 266300)
檢查井是設(shè)置在地下管線上的一種井狀結(jié)構(gòu)物,為管線檢修、清通、疏浚提供操作空間,并可銜接不同方向、高程、坡度、管徑的管線,是地下管線工程中必不可少的配套設(shè)施?!冻鞘泄こ坦芫€綜合規(guī)劃規(guī)范》(GB 50289-98)對市政管線間及市政管線與建(構(gòu))筑物間的最小凈距做出了明確規(guī)定。由于青島市區(qū)大部分道路未設(shè)置非機動車道,而人行道和綠化帶的寬度有限,導(dǎo)致大量的市政管線不得不敷設(shè)在車行道上。車行道上的檢查井隨著使用年限的增長,在車輛沖擊荷載的作用下,往往發(fā)生井蓋沉陷、井周路面龜裂、凹陷等通病,對瀝青路面造成了破壞,縮短了道路的使用年限,影響了行車的舒適性和城市的景觀效果。
經(jīng)調(diào)查,車行道上的檢查井主要以給水、雨水、污水檢查井居多,這些檢查井主要參照國家建筑標準圖集《排水檢查井》(06MS201-3)進行設(shè)計施工,絕大多數(shù)為圓形收口式磚砌檢查井,采用粘土磚或粉煤灰磚現(xiàn)場砌筑。據(jù)統(tǒng)計,其使用壽命約為7~10 a,砌筑一座檢查井需2~3 d,總工期約一周。
《排水檢查井》(06MS201-3)對磚砌檢查井的材料、地基承載力等提出了要求:墻體采用M7.5水泥砂漿砌MU10磚,井基采用C10素混凝土,地基承載力不小于100 kN/m2,若有不良土層應(yīng)進行地基處理;井室蓋板采用C25鋼筋混凝土,磚砌檢查井砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)外均應(yīng)采用1∶2防水水泥砂漿抹面2 cm;檢查井周邊回填土壓實度不低于95%。嚴格按照《排水檢查井》(06MS201-3)進行檢查井施工,大部分檢查井可以達到較長的使用年限。但是,由于磚砌檢查井的機械化施工水平較低、施工單位技術(shù)水平良莠不齊等原因,車行道上相當數(shù)量的檢查井在使用不久后就產(chǎn)生各種質(zhì)量通病。
導(dǎo)致檢查井病害的原因很多,除井周回填材料及壓實度不合格,砌筑和調(diào)高砂漿不飽滿、強度低,地基承載力不滿足要求外,材料強度低也是一個重要的因素。
理論分析及試驗研究表明,由于砌體結(jié)構(gòu)砂漿層的不均勻性、磚塊和砂漿橫向變形差異的交互作用,使砌體的抗壓強度遠小于磚塊本身的抗壓強度。
(1)砂漿層的不均勻性
由于施工中砂漿鋪展不均,不平整或不飽滿,而磚的吸水性又較強,砌筑后磚塊會吸收砂漿中一部分水分使砂漿層失水收縮;而砂漿本身由于攪拌不均,砂子多的部位收縮小,致使其凝固后的砂漿層凹凸不平,再加之磚塊表面也是凹凸不平的,這就使每塊磚都不是均勻受壓,而是處于壓、彎、剪的復(fù)合受力狀態(tài),由于磚塊的抗拉強度較低,當彎、剪共同引起的主拉應(yīng)力超過磚塊抗拉強度后,其就會受拉開裂。
(2)磚塊和砂漿橫向變形差異
磚砌體受壓時,砂漿的橫向變形大于磚砌塊,由于兩者界面間的粘結(jié)和摩擦力產(chǎn)生的相互約束作用,致使砂漿層受到橫向壓應(yīng)力,磚塊受到橫向拉應(yīng)力,這種三向受拉狀態(tài)會減小磚塊的豎向抗壓強度。
由于上述原因,磚砌體在遠小于磚塊的抗壓強度時就出現(xiàn)了較多的垂直裂縫,這些裂縫的發(fā)展最終使砌體的整體性受到破壞而成為離散體。而且粘土磚的耐久性較差,使用7~8 a后就會因水、土腐蝕而出現(xiàn)酥爛、脫落現(xiàn)象,造成磚砌井筒受力不均,在汽車沖擊荷載作用下極易引起檢查井筒的沉陷和傾斜。
由于磚砌檢查井普遍存在強度低、耐久性差、砌筑質(zhì)量受施工人員技術(shù)水平影響大、質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點,目前,北京、上海、南京、廣州等城市已推廣使用預(yù)制混凝土裝配式檢查井。預(yù)制混凝土裝配式檢查井具有工廠化程度高、施工周期短、質(zhì)量穩(wěn)定、整體性好、使用壽命長等一系列優(yōu)點,歐、美和日本等發(fā)達國家,90%以上的檢查井都是采用工廠預(yù)制,現(xiàn)場拼裝。
2012年3月,為避免和減少檢查井病害,提升城市道路工程建設(shè)質(zhì)量,改善道路通行環(huán)境,青島市編制完成了地方性《青島市檢查井技術(shù)導(dǎo)則及通用圖集》(以下簡稱“《導(dǎo)則和圖集》”),于2012年4月1日頒布實施?!秷D集和導(dǎo)則》在國家標準圖集《預(yù)制裝配式鋼筋混凝土排水檢查井》(06MS201-5)基礎(chǔ)上,充分結(jié)合青島市的地區(qū)特點進行編制,并做了以下改進。
(1)目前,青島市城市道路檢查井多采用磚砌結(jié)構(gòu),為了盡量避免檢查井、雨水口周路面病害,《導(dǎo)則和圖集》要求盡量摒棄磚砌檢查井,推薦新建檢查井采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土或現(xiàn)澆鋼筋混凝土檢查井。
(2)為盡快實現(xiàn)鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件的規(guī)?;a(chǎn),減小工程造價,對常用的檢查井規(guī)格進行了尺寸歸并,減少構(gòu)件種類?!秾?dǎo)則和圖集》主推的預(yù)制裝配式圓形檢查井分為φ1 000和φ1 500兩種形式,管徑D≤600 mm采用φ1 000的圓形井,管徑D=700~1 000 mm采用φ1 500的圓形井。
(3)目前檢查井尚沒有國家標準,各行業(yè)做法不統(tǒng)一,《導(dǎo)則和圖集》根據(jù)各市政管線專業(yè)要求,對蓋板以上部位做法(包括井筒、井蓋、支座、井周回填、井口細部做法等)進行了統(tǒng)一,具體做法見圖1。
(4)針對常規(guī)井蓋容易產(chǎn)生震動噪響、支座高度過小導(dǎo)致井周路面病害等問題,結(jié)合青島市實際,對井蓋、支座的重量、尺寸、加工精度等均適度提高了標準。
圖1 城市道路車行道檢查井口部(蓋板之上)做法(單位:mm)
目前應(yīng)用于車行道的檢查井蓋座普遍重量偏輕,約70~100 kg,井座高度7~10 cm?!秾?dǎo)則和圖集》要求新型井座高度不小于15 cm,并適度增加了井蓋座的結(jié)構(gòu)厚度,要求總重量不小于135 kg,這些措施有效地保證井座在周邊瀝青層、混凝土中的嵌固,避免井周路面出現(xiàn)裂縫、破損等質(zhì)量通病。
(5)對檢查井周瀝青路面與井蓋易產(chǎn)生不均勻沉降的問題,對檢查井周肥槽回填從材料(應(yīng)采用中粗砂、石粉或粒徑不大于3 cm的碎石等易于壓實的、水穩(wěn)性好的材料)、壓實工藝、施工要求等方面提高了標準,并對井周肥槽回填材料和壓實工藝提出了明確的要求,能夠避免井周路面與井蓋的不均勻沉降,提高行車舒適性,改善城市道路行車環(huán)境,見表1。
表1 檢查井井周回填壓實度
目前,我國預(yù)制裝配式檢查井產(chǎn)業(yè)尚未形成規(guī)模,國內(nèi)大部分城市還沒有實現(xiàn)檢查井預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn),工程造價相對磚砌檢查井較高;但從長遠看,隨著國民環(huán)保意識的逐漸增強,粘土磚的禁用,勞動力的短缺,磚砌檢查井會逐步被市場淘汰。將檢查井構(gòu)件制作工廠化,并形成系列,成為標準化產(chǎn)品,是今后檢查井發(fā)展的趨勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。