[分享]检查井周边路面破损下陷的防治

发表于2017-08-11    1310人浏览    3人跟帖    总热度:714  

1  问题的形成原因
1.1  设计方面
    目前我国大部分城市道路均采用石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土、石灰粉煤灰稳定碎石及水泥稳定碎石作为基层结构,沥青混凝土作为道路面层结构,属于半刚性板体承载结构设计。道路内检查井采用钢筋混凝土为基础,混凝土砌块或砖砌体为井身,钢筋混凝土预制或砌块(砖)砌筑井颈,球墨铸铁井圈(盖)用30~50cm宽、25cm厚的C30混凝土包裹,预留4cm厚度施做沥青混凝土面层结构,属于刚性结构设计。道路与检查井这2种结构形式之间采用厚度为4cm左右的沥青混凝土搭接,一旦刚柔结构沉降不均,在动荷载作用下沥青混凝土搭接处极易被剪切破坏,从而造成此处表面层开裂。如果不及时修补,雨水进入道路基层,损坏面就会逐步扩大。
1.2  施工方面
    道路施工中会遇到各种专业的检查井,本文仅以排水管道检查井施工为例。理论上讲检查井与道路这两种结构出现不均匀沉降是正常的,不超出设计计算值就为合理。然而因施工质量问题造成沉降量过大,超出设计计算值,增加了损坏概率,就属于比较严重的质量问题了。检查井施工步骤通常分为:开槽清底→钢筋混凝土底板现浇(预制)→井身砌筑→勾缝抹面→回填→稳井颈→C30混凝土稳固井圈。道路基层施工是在检查井回填后进行的,而面层施工是配合检查井的稳井颈、C30混凝土稳固井圈工序进行。从这些工序看,钢筋混凝土底板浇筑(预制)、回填、C30混凝土稳固井圈及道路面层施工,是造成此质量问题的关键工序。下面,根据津07SSZ1《城市道路质量通病防治系列图集》(下面简称《图集》)中相关规定,分析一下检查井施工和道路施工中关键工序的施工质量对该部位将产生怎样的影响。
    1)混凝土底板的施工
    检查井钢筋混凝土底板分为现浇和预制两种形式,具体施工时由设计确定。施工图说明中对此往往要求按《图集》施做。施工单位一般采用现浇的方法,因为预制底板成本高,也正是由于这个原因,几乎没有构件厂生产预制钢筋混凝土底板。一般施工中常遇到的检查井是乙型和丙型井,这2种井型的1块底板混凝土体积分别为0.6 m³和1.4 m³,平均约1 m³,而商品混凝土单车最小供应量为5 m³,这就意味着平均施工6空承插口管道(砂石基础),才能施做钢筋混凝土底板,因此造成井底亮槽时间过长,被扰动的概率加大;同时由于工期紧,急于砌筑和回填,势必会减少底板混凝土的养护时间,从而造成混凝土底板的早期破坏。这2种原因都可能加大检查井的沉降量。
    2)回填
    根据《图集》对检查井施工方面的规定,道路下检查井的基槽回填应采用2:8石灰土、粗砂、砂砾或石屑等材料回填至道路结构层以下。根据《图集》对道路施工方面的规定,对于管顶距路面结构高度大于80cm的管槽,可在管顶以上40cm范围内回填碎石,其上回填10﹪石灰土至路面结构层底,检查井井口周围必须按道路各层压实度要求进行回填。由于城市道路交通压力大,凡是新建、扩建道路均要求当年修路当年通车。根据此情况,设计通常要求槽底至管顶以上40cm范围回填石屑,石屑回填范围也包括检查井的沟槽,这样一来,检查井基槽的回填材料基本是石屑,其密实度很容易达到设计要求 ,其上至道路结构层底,按图集要求均采用石灰土回填,压实要求按道路标准,此处采用人工分层夯实,也能达到设计压实度要求。由此可见,因为回填原因造成检查井周围路面沉降过大的可能性应该很小。现实情况则不然,因为回填原因造成检查井周边路面大范围破损下陷的情况却比较常见,这种情况实际上是由于不规范施工造成的,应该在施工过程中加强监管。
    3)C30混凝土稳固球墨铸铁井圈(盖)及表面层铺筑
    根据《图集》对道路、排水两专业施工规定,井桶施工完成后用钢板封闭好井口,其上施做道路基层结构;然后反开槽安装井颈,反开槽部分采用C10混凝土回填,再次封闭井口施做沥青混凝土底面层;然后再反开槽,用30~50cm宽、25cm厚的C30混凝土稳固井圈(盖),井圈(盖)顶面与设计道路顶面高度一致,C30混凝土顶面以上预留出表面层厚度,其上铺筑沥青混凝土表面层。C30混凝土必须养护14d,达到设计强度的2∕3时方可施做沥青混凝土表面层;施工时应使C30混凝土与沥青混凝土表面层黏接密实。通过调查研究发现,施工中出现以下情况时会对C30混凝土造成破坏:1)用C30混凝土稳固井圈时,施工单位并没有按照严格的工艺要求施工,工人在施工现场任意选择材料支垫井圈,并且用水泥砂浆填充井圈与井颈间的空隙,然后浇筑C30混凝土,这就造成井圈(盖)并未牢固镶嵌在C30混凝土中,使其荷载不能均匀分布,且稳定性也很差;2)城市道路施工一般不能完全阻断交通,C30混凝土终凝后往往被交通车辆扰动,并且在实际施工中该混凝土往往得不到充分养护;3)面层施工时,其大吨位重型机械直接作用于井圈(盖)上的情况一般无法避免,从而造成应力集中使C30混凝土或开裂或没有强度。由于上述3个主要原因,道路放行后,在行车荷载的垂直重力和水平推力作用下,形成检查井及其周边路面破损下陷的通病。
2  防治建议
2.1  检查井钢筋混凝土底板预制
    针对砂石基础的排水管道的检查井,对其钢筋混凝土底板采取强制预制的措施,可避免出现亮槽时间过长、养护时间严重不足的问题。这样做不仅能减小基础沉降量,还能避免因亮槽时间过长而造成的基坑滑坡问题,同时也缩短了排水管道的施工周期。为此而造成的费用增加问题与收到的效果相比,可以说是事半功倍。
2.2  优化施工工艺
    从问题的形成原因分析可以看出,C30混凝土稳固井圈及道路表面层铺筑处出现问题的概率最大,影响质量的因素最多。单从规范施工上采取措施不能完全解决问题,因此改变工艺,不让上述分析中的影响因素反复出现,才是根本的解决办法。现《图集》中规定的工艺,既延长了施工周期,又不能避免诸多因素对C30混凝土质量的影响,可将其优化为:1)井桶施工完成后用钢板封闭好井口,其上施做道路基层和面层结构;2)然后反开槽安装井颈,井颈外壁用人工搓缝,空隙用C10混凝土回填,且振捣密实;3)井圈用楔形C30混凝土预制垫块调平至与路面一平,井桶内井颈与井圈间的缝隙用模板封严,浇筑宽30~50cm、厚25~30cm的c30超早强混凝土至与路面一平,用超早强混凝土来解决C30混凝土养护时间长的问题(见图1)。这样做既避免了C30混凝土在达到设计强度前被交通车辆扰动,也避免了C30混凝土没有充分养护就进行下步施工的问题,更避免了面层施工时大吨位重型机械直接作用于井圈(盖)的集中应力破坏C30混凝土情况的发生。由于刚柔两种结构是分开的,也就不存在沥青混凝土被剪切破坏的可能性。
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    上述新工艺需要一种特殊材料即超早强混凝土的支持,这种超早强混凝土不但要在极短时间内强度达到C30的要求,而且还要符合不收缩、不开裂、颜色与路面尽量一致的要求,特别是该混凝土与沥青混凝土衔接要严密。 
3  工程实例
    天津市复康路综合整治工程是天津市2008年迎奥运的重点工程,备受市领导重视和市民关注,社会影响比较大。由于该路是进出天津市的交通主干线,交通管理部门不同意断行施工;又因为是迎奥运工程,所以工期、质量至关重要。为此,在施工方案论证阶段,笔者提出了用超早强混凝土反涨检查井的设想,建设方主管领导和设计人听取了建议,并委托笔者对该方法做进一步研究和试验。由于一般混凝土即便是早强混凝土,达到能通车的强度至少也需要3d,不符合道路正常通行的要求。通过对材料的调查,笔者找到了以研究新材料为发展方向的天津市炬实水泥制品有限公司并提出了相关要求,1个月后该公司提供了超早强黑色钢纤维混凝土干粉袋装的产品,经过多次应用实验,用超早强黑色钢纤维混凝土反涨检查井至道路一平的方法终获成功,并应用于天津市复康路综合整治工程中,收到比预期还要好的效果。下面分别对该方法中的新材料、新工艺进行介绍。
3.1  新材料介绍
    超早强黑色钢纤维混凝土是由特种水泥、精制骨料、进口添加剂、钢纤维与水混合形成的灌注材料,具有超早强、高强度、微膨胀、抗收缩、抗渗透、抗碱骨料反应、耐磨损、耐老化等特性,操作简单,易于控制,特别是其黑色与沥青混凝土同色,在黑色沥青混凝土路面检查井周围使用尤为适宜。应用前,监理工程师见证试验报告结果符合设计要求,另外从施工时监理工程师抽取的混凝土强度试验报告(见表1)数据中可以看出,施工完成后2~4h就能达到通车强度的要求,大大缩短了占用道路时间。
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    该混凝土属特种混凝土,初凝时间40min,终凝时间60 min,随气温高低缩短或延长,所以不具备搅拌站生产的条件。由于采用该工艺施工的部位用料量较小,一般仅需0.3~0.5m³,因此适合现场拌合。生产厂家也充分考虑了这一点,干拌料中混凝土的主要成分已添加完毕,成品用50kg袋装,使用时只需按比例添加碎石、钢纤维和水。由于该混凝土拌合性与普通混凝土稍有不同,生产厂家还研发了该混凝土专用拌合机械,该机械充分体现了强力、便于移动、防扬尘、计量准确的特性,再配合检查井维修专用的铣孔机械,使得维修效率大大提高。
3.2  新工艺介绍
    1)破除沥青混凝土和部分基层
    以检查井中心为圆心画圆,切割范围是井圈顶面外壁以外30cm,采用机械切割立茬,深度为4cm,然后用风镐破除沥青混凝土和部分基层,深度控制在25cm。
    2)高压空气吹出四周浮渣后喷水润湿。
    采用高压空气将所有与混凝土接触的表面浮渣吹净,然后用喷雾器喷水至表面湿润即可,严禁积水。
    3)找平稳固井圈
    采用C30混凝土矩形和楔形预制垫块找平稳固井圈。
    4)井圈内侧支模
    井圈与井筒间的缝隙约4cm,采用PVC板和丝杠支顶的方法将其密封牢固。
    5)细调平
    采用平整度尺控制细调井圈(盖)与周围路面一平。
    6)黑色钢纤维快硬混凝土拌合
    该混凝土为快硬混凝土,需要现场拌合,精确计算混凝土用量以减少废料。钢纤维与混凝土混合料分开包装,使用时根据厂家提供的配合比配料,搅拌时间为2min。
    7)混凝土浇筑
    该混凝土具有快硬特性,浇筑成型速度较快,所以要求操作人员技术熟练,因此施工前要培训操作人员。浇筑混凝土一次拌合量要大于槽内容量,浇筑时用30mm振捣棒振捣,混凝土充满槽后,每间隔30cm下一次振捣棒,每次振捣至无浮石、无气泡反出为止。振捣完成后,使用铝合金刮杠自低端向高端将多余的混凝土刮出并找平,为防止混凝土的自流造成井边与路面横坡上端出现错台,这个过程需要多次进行。混凝土初凝前停止刮平时,改用毛刷,从低端向高端旋转拉毛。
    8)混凝土的养生
    该混凝土养生过程中不能洒水,并且防止任何液体污染表面,因此雨天严禁施工。混凝土浇筑完成后使用不结露材料覆盖以避免风吹、日晒、雨林,待水化热温度下降至接近常温时,即可拿掉覆盖物放行。在养生期间严禁磕碰,严禁开启井盖。
3.3  经济效益对比(见表2)
 
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 发表于2017-08-11   |  只看该作者      

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 发表于2017-08-14   |  只看该作者       筑龙币+10

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超早强黑色钢纤维混凝土是由特种水泥、精制骨料、进口添加剂、钢纤维与水混合形成的灌注材料,具有超早强、高强度、微膨胀、抗收缩、抗渗透、抗碱骨料反应、耐磨损、耐老化等特性,操作简单,易于控制,特别是其黑色与沥青混凝土同色,在黑色沥青混凝土路面检查井周围使用尤为适宜。

 发表于2017-08-19   |  只看该作者       筑龙币+10

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没必要这么麻烦,在水稳铺设结束后,凿除检查井周围的水稳,形状为正方形,现浇钢筋混凝土板就行,井盖用螺栓锚固到混凝土板上就行。

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