城市道路窨井病害原因分析及处理措施
2015-03-23
引言：
随着武汉城市的快速发展、扩张，每年需要建设（或改建）大量的市政道路，窨井作为市政道路的重要组成部分，其使用功能及结构安全将直接影响到道路的性能。由于武汉地区地质条件复杂、地下水丰富，对新建市政排水设施的结构设计、施工质量提出了更高要求。
窨井是排水管道或其他地下管线工程中，为便于检查、维修或疏通而设置的井状构造物。如雨、污水排水管、给水管、天然气管、强、弱电管等的检查井。它由井基座、井身、井径和井盖组成。
1.病害原因分析
武汉的窨井大部分位于车行道下，许多窨井出现沉降或破损情况，给行车及行人带来了极大的安全隐患。窨井病害会产生很多问题。一是行车安全，二是噪声污染，三是管理问题。通过近些年对武汉城区道路的设计、施工进行跟踪、调查和分析，造成窨井病害的主要原因有如下几个方面：
1.1 设计缺陷
目前，窨井一般由排水专业或其它管线专业进行设计，大部分设计人员往往与路面结构设计脱节，不论路面采用什么类型的结构，一律按标准图集去套用，导致窨井与井周路面结构刚度不一致，特别是沥青混凝土路面，它们之间会出现由刚到柔（或由柔到刚）的过渡段，经长时间不断的累积，井周边路面容易产生收缩裂缝或发生不均匀沉降。
1.2 施工过程的原因
（1）井口高程控制有误差
窨井井口指的是窨井与周围路面的结合部位，由井圈座、井盖和周围路面共同组成，要求井口与周围路面齐平，以保证井口部位路面平整和行车的舒适安全。
在道路面层施工前，一般要对窨井高程进行全面复核，窨井的顶面应与路面的纵、横坡保持一致，平稳顺接。若安放窨井时未精确控制顶面高程，井口与路面存在高差，在车辆的反复冲击、碾压下，逐渐产生破坏，从而导致窨井发生沉陷、或井周路面下沉而使窨井凸起路面现象。
（2）基础条件不良导致沉陷
窨井盖是直接安放在井体上，当窨井受到车辆荷载后，荷载通过井盖、井体传到土基。如果井体下面的基础没有足够强度，土基就会被压缩而使井体和井盖整体下沉，从而导致周围路面出现局部的开裂和差异沉降。
（3）砖砌窨井强度较低
砌筑用砖强度低，耐久性差，容易被腐蚀而造成粘土砖酥烂，从而导致窨井下沉，引起井口路面凹陷。因城市道路车流量大，特别是近几年汽车数量急剧增长，以及车辆吨位不断加大、车辆超载等问题，以往的砖砌窨井井筒已无法承受不断增加的负荷，尤其是在大型货运车辆通行的道路上，此种现象尤为严重。
（4）窨井周围的回填土沉陷
由于窨井周围无法利用施工机械压实，往往采用人工进行密实，在操作过程中如果处理不好，容易造成窨井周围的回填土密实度不够。同时，刚性井盖与柔性路面的受力有差别，长时间经受汽车碾压，造成井周的路面发生开裂、剥落，导致窨井发生沉降。
（5）衬垫材料强度较低
在窨井找平施工时，需要进行衬垫，如果铸铁盖下的衬垫材料强度较低，则容易被压碎，造成铸铁盖座向行车方向滑移、下沉。
（6）窨井井周路面出现开裂现象
水泥混凝土路面由于结构及施工的需要，通常要设置纵缝、施工缝、胀缝、缩缝等，因窨井的位置不能完全避让这些缝，需进行骑缝设置，在温度应力及荷载不断作用下，导致窨井井周路面出现开裂现象。
2.处理措施
市政道路窨井的病害情况，已引起国内市政行业相关部门充分的重视，国内已有许多设计院对其进行了多年的专题研究并取得了很大的成绩。
目前武汉市的窨井主要采用的是砖砌结构，由于砖砌窨井抗压与抗剪能力较差，且容易渗漏，造成水系和土壤污染。哈尔滨市就曾经出现过全市1500处砖砌窨井同时破坏，造成地下污水横流的情形，让有关部门疲于应对。对窨井的结构形式，国内有一些省份和城市已经逐步提高了对窨井结构强度要求，例如北京、四川、江西、云南等省分严禁在市政道路设计和施工中采用砖砌结构窨井，上海、广东等地区大力推广混凝土窨井或塑料窨井（多用于小区），既节约了土壤资源，又提高了窨井的结构强度和使用寿命。
通过长期以来在国内市政道路方面的设计与研究工作，结合武汉市政道路设计、施工的特点，遂提出以下解决方案：
2.1新建窨井尽量不设置在主车道上，不再使用砖砌窨井，以提高窨井的结构强度和使用寿命。
2.2细化设计施工规定，规定材料使用要求。
对井盖的材料规格应作严格规定，车行道建议统一使用重型铸铁井盖，另外对材料的抗压强度作统一规定。
2.3对位于车行道上的排水窨井采取适当的加固措施
当然，井周路面开裂不仅仅是简单的路面强度问题，不能一律采取井口配筋加固的方式给予解决，设计、施工中应针对不同的使用地点，不同的地质状况，对各种因素加以分析，从而采取不同的技术措施。更不能简单地套用图纸或图集，千篇一律，不加区别、不加分析地采用。
2.4严格控制施工质量、做好道路维护工作
（1）控制好井的高程
在进行路面摊铺前，要严格控制窨井的高程，放线时要同时满足道路的纵坡、横坡，采用十字线精确定位。首先控制窨井高程与基层等高，在路面中、下面层施工时，在井上部扣钢板确保摊铺机平稳通过，然后工人迅速清除钢板上的混合料，抽出钢板，移至下一位置，不影响压路机对井周碾压。铺筑上面层前，需将井盖按照路面设计高程、纵坡、横坡要求准确安装，具体做法是先涨井筒，然后沿道路两侧路缘石边线控制井盖安装高程、坡度，调试正确后浆砌固定，对井盖周围的空隙用C30及以上混凝土补齐。铺筑上面层时，摊铺机可顺利通过窨井盖，及时清除井盖上残留的余料，压路机对窨井部位可反复进行碾压，整个施工过程连贯有序，施工后的井周路面平整美观，不会形成跳车现象。
（2）窨井基础的处理
认真按设计图纸施工，按照窨井选用标准图或设计图纸，在砌筑窨井前，应先做井基础，当地基地质条件不良时，应进行换填改良处治，以提高基底承载力。如果基底土基被扰动或受水浸泡，应先挖除松软土层，超挖部分用砂或碎石等稳定性好的材料回填密实后，再做混凝土基础。
（3）井周围的回填
采用素土回填，难以压实达到密实度要求，土基沉降将带来安全隐患，同时也带动了井的下沉。所以，改善井周回填材料，增大井周回填材料的密实度，对减少窨井沉降有直接作用。
（4）及时养护
在道路运营过程中，要及时进行必要的养护，发现窨井周围有裂纹后应及时进行填补、灌缝，防止雨水侵入，造成更大的病害。
3.结语
道路窨井病害作为一个城市顽疾，同时也是一个老大难的问题，希望本文能给设计、施工者一个启发，起到抛砖引玉的作用。对于新建道路，要从设计环节开始，充分考虑地质和水文情况、选择合适的回填材料、结合路面结构类型，采用合理的路面加固方案；施工过程严格执行相关规范要求，注重每个施工环节和细节。对于改建道路，需对现状的窨井进行综合评估，不合格的窨井一律重新建设。对于既有道路的窨井，采用科学的维护与养护方法，让市政设施真正为市民的出行通畅与安全服务。
