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0 前言
瀝青路面的檢查井是在地下管線位置上每隔一定距離修建的豎井。主要供檢修管道、清除污泥及用以連接不同方向、不同高度的管線使用。瀝青路面的檢查井在車輛荷載及雨水的反復作用下,往往出現井周下陷、路面開裂、井圈破裂、井蓋隆起等破壞現象,隨著年限的增加和病害的發展,龜裂、碎裂、沉陷、坑槽等損壞在道路中出現。檢查井周邊瀝青路面損壞,究其源還是由于結構強度不足造成的,所以控制結構強度的施工是保證質量的前提。
1 檢查井周圍質量通病產生的原因
1.1 參建各方行為方面
主要表現為參建各方責任主體質量意識比較淡薄。具體表現在以下幾個方面:
(1) 有相當一部分道路工程施工圖設計文件未經審查即進入實施,使施工圖規避了設計審查。
(2) 有的施工圖設計深度不足,基底未做相應的處理,設計方案與實際不符,設計方案中沒有消除檢查井質量通病的相關措施。
(3) 施工單位借用現象比較嚴重,致使施工質量無法保證。
(4) 部分檢測單位出具虛假的路基壓實度報告。
(5) 對工程基槽驗收,有少數參建單位只簽字蓋章而不到現場檢查。
(6) 部分監理人員業務水平低、工作責任心不強,對關鍵工序、關鍵部位旁站監理不到位,不能及時發現問題,給檢查井質量留下了隱患。
1.2 剛柔過渡不協調
一般檢查井的井身采用混凝土或者磚混結構,井蓋為球墨鑄鐵,而井身周圍回填通常采用砂礫土甚至普通回填土。因此,兩者的剛度、自重、強度、變形模量及壓縮模量等均不同。井身與路基在結構上的這種差異,決定了它們的豎向位移、塑性變形等在受到動荷載作用時必然不同。這種過渡區在外力作用下往往是應力集中的區域,但作為柔性路基與剛性井身的結合位,過渡段在結構上又是塑性變形和剛度的突變體。在動荷載作用下,柔性路基與剛性井身必然會產生不均勻變形,剛性井身產生的變形較小,而路基變形則較大,進而產生沉降差。因此,過渡段的剛柔銜接區域是影響線路運營的薄弱環節,需要進行嚴格的控制。但因檢查井本身結構較小,其影響很容易被忽視。在線路縱向剛度突變的區域,汽車經過檢查井時會對井身產生較大的沖擊作用力,這種沖擊作用力導致井身周圍的瀝青路面隆起、路基下沉變形。久而久之,造成整個檢查井塌陷和路面的嚴重破壞。
1.3 施工工藝不規范
首先,市政道路施工一般先砌筑檢查井到一定高度,然后填筑路基。這種情況導致大型機械無法對井身周圍進行壓實,只能采用小型夯機人工夯實,這樣必然在井身周圍形成壓實死角。這種夯實方法理論上可行,但在實際施工中由于人的隨意性較大,夯實結果往往不盡人意。其次,井身一般由強度較低的黏土磚砌筑,且砌筑砂漿強度也較低,加之工人砌筑時砂漿不夠飽滿,完工后又缺乏科學的檢測手段,這些都導致井筒本身強度較低,不具備良好的耐久性。再次,部分檢查井的施工是先砌筑井身,再澆注混凝土底板,這種錯誤的做法使井身直接坐落在土質基礎上,基礎不牢,混凝土底板不能起到擴散應力的作用,在車輛的反復荷載下,井身極易下沉。
1.4 井蓋設計及安裝不合理
目前,市政工程主要使用檢查井球墨鑄鐵井蓋。這種井蓋是球墨鑄鐵通過球化和孕育處理得到球狀石墨,有效地提高了鑄鐵的機械性能,特別是提高了塑性和韌性,從而獲得比碳鋼還高的強度。所以,井蓋本身材質不存在問題,使用中也基本不存在井蓋破裂現象,關鍵問題是井座寬度一般只有40~60 mm,不能有效地擴散車輛荷載。
1.5 排水系統不良
水是引起路基病害的主要原因,而檢查井是雨水進入路基的一個通道。如果沒有良好的排水系統,很容易導致路基沉降和檢查井被破壞。無論是先施工井身,還是先填筑后反挖,都容易造成檢查井周圍積水。
2 檢查井周圍質量通病的防治措施
2.1 加大質量行為監督力度
建設單位質量監督機構應重點加強對工程建設程序的監督,尤其是對施工圖設計文件審查、質量監督手續辦理、施工許可證辦理和竣工驗收備案等4 項程序的監督。加強工程建設程序的監督,是參建各方質量行為監督的重點,是提高工程質量水平的基本保證。要探索新機制,嘗試新方式,尋求新手段,突出重點,實施差異化管理,使監管資源的作用最大化。要依靠信息技術,利用網絡平臺,實施科學管理,不斷完善市場與現場聯動的監管機制,建立質量誠信評價體系,營造良好的管理氛圍。
2.2 重視基礎處理
檢查井作為路面附屬的小型設施,其基礎處理一般不被重視,致使檢查井的基底應力大于路面、路基同深度應力,基底沉降大于路面沉降,井口發生下沉。檢查井作為獨立的結構物,承擔的是整個車輪的沖擊荷載,甚至是幾倍超載的車輪荷載作用。與橋梁結構基礎相比,檢查井的基底埋深比橋梁基礎淺得多,且為單個檢查井獨自受力,其基礎工況比橋梁結構基礎工況更差。因此,在施工中要重視檢查井的基礎處理,應將檢查井基礎處理與橋梁結構基礎處理同等對待,以保證檢查井基底荷載應力與同深度路基路面的基底應力一致。
2.3 使用擴盤式井座和分支式井筒結構
傳統的井圈座和井身結構,井圈座為圓環柱體,車輪的沖擊力施加于井蓋、井圈座后直接傳遞給豎井身,強度較高的路面結構不承受荷載,在車輛沖擊力和長期的反復荷載作用下,再加上井身自重,則必然導致檢查井下沉。為減少車輪沖擊力對井身的作用,可采用分支式井筒和擴盤式井圈座結構。
圖2中,h為檢查井基底距路面深度;I為第1層分支距路面頂深度,根據常規路面的面層厚度和開挖施工機械條件,一般取300 mm;J為井身分支塊豎向間距,參照多極擴盤式樁的設計理論,長度一般取2~3倍井徑。井身分支可以采用預制水泥混凝土分支塊或鋼筋混凝土分支盤,擴盤式井圈座可采用鋼筋混凝土預制結構,井圈座擴盤直徑a 應比井筒大,應有1 /3擱置于路面層中,使井圈座所受的行車荷載能通過擴盤部分傳遞給路面層。
施加于井蓋上的車輪荷載,通過擴盤式井圈座和分支式井身逐一傳遞于路面、路基各結構層中,逐一卸載,擴大受力面積,減少檢查井基底基礎應力。路面、路基層與井體共同受力,使檢查井井身和井口周圍的路面形成一體,檢查井不再單獨承受行車荷載,從而提高檢查井的抗沉降能力。
2.4 采用反開挖工藝,確保井口路面壓實度反開挖工藝可運用于瀝青路面結構
檢查井按傳統工藝修建到距路床頂標高15 cm 時,用鋼板將井筒位置蓋住,然后對路基進行整體碾壓。進入底基層、基層施工后,逐層挖出鋼板,開挖寬度應逐層加寬,并支內模,澆注低強度等級的混凝土。瀝青下面層施工完成后,及時挖出鋼板,安裝、調整井圈座,最后對井周圍用瀝青混凝土進行補填,并采用熱夯進行夯實。
采用反開挖工藝進行路面檢查井施工,可以保證井口附近路面的壓實度,從而避免或減少井口路面裂縫,降低雨水沿裂縫進入檢查井基礎的幾率,避免檢查井沉降的發生。
2.5 使用混凝土預制砌塊修建井身
對因黏土磚材料腐蝕酥爛而造成的沉降,可以通過改進井身砌體材料的方法處理。歐美及日本等發達國家對檢查井修筑材料早已改進,如使用預制混凝土砌塊式、預制鋼筋混凝土拼裝式、下部現澆與上部預制拼裝結合式等方法,其共同點均在于井身材料使用水泥混凝土制品替代傳統的黏土磚。這樣,既減少了燒制黏土磚對土地和能源的消耗,又實現了管道裝配化快速施工,也避免了因井身材料腐蝕酥爛而造成的井口沉降。
2.6 采取檢查井避讓措施
預防檢查井被破壞的措施,除了從結構方面入手外,還可以從源頭上減少這種情況的發生。選擇檢查井位置時,應盡量避開主要行車道,例如可以將檢查井設置在綠化帶。采取避讓措施,以減少車輛荷載的直接沖擊,既降低了施工難度,也減少了檢查井被破壞的可能。
3 驗收要求
檢查井周圍質量病害產生的機理,隨工程的個體化差異而不同。質量監督機構還應從以下幾個方面進行把關。
3.1 圖紙設計是否優化
設計方案是工程項目質量的決定性環節。設計在技術上是否可行、工藝是否先進、經濟是否合理、設備是否配套、結構是否安全可靠等,都將決定工程實體的質量,影響工程項目建成后的功能和使用價值。設計單位在詳細掌握地質條件、道路等級的情況下,要深化設計細則,優化設計方案,盡量排除檢查井周圍發生質量病害的可能性。
3.2 是否執行技術標準
嚴格貫徹執行工程建設強制性標準,是保證工程質量的核心。近年來,樓房、橋梁等方面的工程質量事故時有發生。調查結果表明,未認真執行國家的有關技術標準,是造成工程質量問題的重要原因,將這些標準和監督流于形式,所付出的是慘痛的代價。因此,對建設過程中的工程質量監控,更應該關注建設標準的落實情況。
3.3 驗收程序是否嚴格
工程質量驗收包含材料、設備、構配件進場驗收、隱蔽工程驗收、檢驗批驗收、分項工程驗收、分部工程驗收、單位工程驗收等。在各類驗收活動中,對驗收人員的資格是否符合要求,驗收人員對工程實體的評價是否客觀公正,驗收記錄、檢測報告是否真實有效,設計變更是否履行法定的程序等,質量監督機構在檢查時,應詳細查閱工程資料,抽測工程質量,作出綜合判斷。
4 結語
在道路建設的各個環節,有必要加強對井周路面的重視。在工程設計時,充分考慮井周路面受力的復雜性,對井周路面進行專項設計;施工時,改進井周路面施工工藝,嚴格控制井周路面施工質量。從而提高井周路面使用壽命。
參考文獻
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