窨井安全防護(hù)設(shè)計(jì)

范洪偉 魏春榮 任風(fēng)馳等

摘 要：目前學(xué)校或馬路的井蓋經(jīng)常發(fā)生丟失，行人落井情況經(jīng)常發(fā)生，造成了許多原本不應(yīng)該發(fā)生的窨井安全事故。根據(jù)目前窨井的缺陷和不足，改進(jìn)了防偷盜設(shè)計(jì)和警示設(shè)計(jì)，增加了墜井防護(hù)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的實(shí)施可有效解決窨井蓋丟失、安全警示和行人墜井問題，有效減少日常生活中窨井事故的發(fā)生，減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，降低人員傷害與傷亡。

關(guān)鍵詞：窨井;墜井;警示;防偷盜

1 緒論

窨井是國(guó)家建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，窨井的質(zhì)量好壞不僅象征著一座城市施工與管理水平的高低，同時(shí)更關(guān)系著城市的交通和市民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。近年來，由于城市道“黑洞”已經(jīng)成為影響行人出行安全的危險(xiǎn)因素之一[2]。行人正常的在大街上走路，卻不慎一腳跌入黑暗的窨井，導(dǎo)致自身受到極大傷害，這樣的悲劇令人惋惜。事實(shí)上，有很多地方已經(jīng)發(fā)生過許多類似的事故，例如2012年8月深圳某道路由于下水道窨井蓋缺失，已經(jīng)引發(fā)交通不便，由于有關(guān)部門沒有及時(shí)的“亡羊補(bǔ)牢”導(dǎo)致行人墜井受傷;2013年5月常寧某道路由于窨井蓋丟失，一個(gè)兩歲孩童在玩耍時(shí)墜井身亡，在同年6月廣西南寧雨夜墜井，一條鮮活的生命又被無情的“黑洞”吞噬，還有許多同樣事故在各地發(fā)生，在黑暗的環(huán)境或雨天里，城市里的“黑洞”就像一個(gè)狩獵者，無情的收割一條條無辜的生命。由于沒有有效的預(yù)防手段，導(dǎo)致行人落入窨井的潛在隱患在很多城市都存在著。

窨井作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，對(duì)城市而言是不可或缺的一部分，就是這小小而常見的窨井，被人們叫做“城市陷阱”“馬路黑洞”和“城市殺手”等[3]，這些稱謂充分的反映行人對(duì)無蓋窨井產(chǎn)生的擔(dān)憂和無奈，導(dǎo)致這些稱謂的原因主要是窨井蓋的丟失，導(dǎo)致“黑洞”的出現(xiàn)，窨井內(nèi)部又沒有保護(hù)措施，導(dǎo)致墜井發(fā)生就會(huì)有人身傷亡事故發(fā)生，城市公共設(shè)施本應(yīng)是人們?cè)诠箔h(huán)境中的一種便捷，但是現(xiàn)在的窨井已經(jīng)成為困擾城市管理、危害公共安全的大問題 。

目前的窨井設(shè)計(jì)大都停留在工程設(shè)施的基礎(chǔ)上，大部分都存在一些問題，在主要體現(xiàn)在安全性能不夠完善和人性化，不符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展需求。尤其井蓋防盜和安全防墜落方面的不足越來越明顯，對(duì)于窨井的改進(jìn)設(shè)計(jì)越來越迫切。

2 窨井安全防護(hù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

墜井事故發(fā)生的主要原因?yàn)轳烤w的丟失和缺少防墜落設(shè)計(jì)，窨井蓋丟失是因?yàn)轳烤w沒有固定裝置，通常窨井蓋和井座是分開的兩個(gè)裝置，沒有連接窨井蓋和窨井做的裝置，因此窨井蓋容易丟失 。根據(jù)以上原因本次設(shè)計(jì)內(nèi)容主要分為三部分，即窨井蓋防偷盜設(shè)計(jì)、窨井丟失后警示設(shè)計(jì)及窨井丟失后防墜落設(shè)計(jì)。

（1）防偷盜設(shè)計(jì)。窨井蓋丟失是導(dǎo)致行人墜井事故頻發(fā)的主要原因，因此防偷盜設(shè)計(jì)對(duì)減少墜井事故的發(fā)生有很大作用。

（2）警示設(shè)計(jì)。通過調(diào)查文獻(xiàn)，目前的警示設(shè)計(jì)都在使用人為立警示牌，若沒有及時(shí)立警示牌，很容易引發(fā)墜井事故的發(fā)生。因此本設(shè)計(jì)井蓋和警示牌通過彈簧連接，使井蓋打開警示牌自動(dòng)彈起警示行人，并在警示牌和井壁添加熒光粉，用于夜晚警示行人。

（3）防墜落裝置設(shè)計(jì)。通過分析墜井事故發(fā)現(xiàn)，發(fā)生墜井事故對(duì)人造成的人身傷害比較大，因此本設(shè)計(jì)主要通過設(shè)計(jì)防墜落裝置，減少行人墜井受到的傷害。

3 防偷盜及警示設(shè)計(jì)

3.1 防盜設(shè)計(jì)類型

目前存在的結(jié)構(gòu)防盜包括鎖具防盜、鏈條連接防盜、螺栓連接防盜、銷釘連接防盜等等。

結(jié)構(gòu)防盜是通過各種機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)井蓋不易于被盜的一種手段。如鏈條連接防盜：用高強(qiáng)度的金屬鏈條將井蓋與井壁連接，需要下井時(shí)打開方便且井蓋仍與井壁相連，但是鏈條容易被偷盜人員絞斷，井蓋因此丟失。螺栓連接：井蓋座有螺絲孔，安裝時(shí)用螺栓將井蓋固定在井蓋座上，需要打開井蓋時(shí)擰開，螺母耗時(shí)較長(zhǎng)，且井蓋受力變形后很難開啟。銷釘連接防盜：井蓋與井蓋座采用銷釘連接，開啟時(shí)需用機(jī)械設(shè)備破壞銷釘方可開啟，有一定的防盜作用，但是平時(shí)下井檢查維護(hù)極不方便。

3.2 窨井蓋的警示設(shè)計(jì)

利用人機(jī)工程學(xué)的方法，在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上把人—機(jī)—環(huán)境作為一個(gè)重要的條件。尋求最佳的匹配關(guān)系。通過利用彈簧連接警示牌和窨井蓋，使窨井蓋打開時(shí)，警示牌可以自動(dòng)彈起，人為的立起警示牌，并且加入熒光帶的設(shè)計(jì)，通過在警示牌和井座粘上熒光帶，在夜晚可以明顯的警示行人有個(gè)圓圈的光圈，警示行人注意道路窨井。

相比于傳統(tǒng)的警示設(shè)計(jì)，本次的設(shè)計(jì)以減少工作人員的工作量為基礎(chǔ)，不需要用人額外立起警示牌，方便了工作人員，并且井蓋丟失警示牌就會(huì)自動(dòng)彈起，警示行人注意道路，相比于傳統(tǒng)的警示設(shè)計(jì)，警示更為及時(shí)，本設(shè)計(jì)更加的符合人機(jī)工程學(xué)，在保證功能的前提下，減少了工作人員的工作量并且增加了窨井的安全性，能有效減少墜井事故的發(fā)生。

4 防墜落結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

通過在窨井的中間部分設(shè)置攔截人體墜落的阻擋物，在不影響工作人員工作的情況下最大限度的減少行人墜井受到的傷害，并且不能對(duì)窨井的功能造成影響。

4.1 安全氣囊防墜設(shè)計(jì)

第一種實(shí)驗(yàn)方案是對(duì)窨井壁進(jìn)行改進(jìn)，在窨井壁上設(shè)置安全裝置，主要由安全氣囊和阻擋物板構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1。在窨井壁上安放速度傳感器，根據(jù)安全氣囊原理，利用速度傳感器感受人體掉落速度大小，并將感受到的信號(hào)傳送到控制器，利用控制器接收信號(hào)并放大輸出，當(dāng)安全氣囊收到控制器輸出的信號(hào)時(shí)，安全氣囊立即發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)給氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器接收到點(diǎn)火信號(hào)后，迅速點(diǎn)火迅速氣囊充氣，在利用氣囊彈開阻擋物，利用阻擋物減少行人掉落的速度。并在阻擋物內(nèi)部設(shè)有彈簧，當(dāng)行人墜落至阻擋物，首先撞擊阻擋物，利用的阻擋物下的彈簧起到減震的作用，減少行人墜落受到的傷害。并且在控制器上接報(bào)警裝置，當(dāng)速度到了有必要打開氣囊時(shí)，報(bào)警器報(bào)警。

4.2 防墜網(wǎng)防護(hù)設(shè)計(jì)

第二種實(shí)驗(yàn)方案是防墜裝置由觸碰感應(yīng)板、伸縮式防墜網(wǎng)、配重裝置、聯(lián)動(dòng)板組成。

正常狀態(tài)下，觸碰感應(yīng)板處于水平閉合狀態(tài)，伸縮式防墜網(wǎng)處于張開并固定在井圓周上。當(dāng)井下進(jìn)行檢修時(shí)，將觸碰感應(yīng)板向上開啟，定位連接件會(huì)將觸碰感應(yīng)板固定某一位置，檢修人員可以進(jìn)行入井檢修，操作簡(jiǎn)單，且不影響搶修時(shí)間。當(dāng)井內(nèi)存滿水時(shí)，防止觸碰感應(yīng)板受水浮力影響動(dòng)作效果，在其上設(shè)置透水口。

當(dāng)井上有人員墜落時(shí)，碰撞觸碰感應(yīng)板，觸碰感應(yīng)板會(huì)通過聯(lián)動(dòng)板聯(lián)鎖制動(dòng)聯(lián)動(dòng)板，使配重裝置自由墜落，系在配重裝置上的伸縮繩會(huì)拉縮伸縮式防墜網(wǎng)，伸縮式防墜網(wǎng)閉合，將其墜井人員安全接住。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)論

（1）目前存在的結(jié)構(gòu)防盜包括鎖具防盜、鏈條連接防盜、螺栓連接防盜、銷釘連接防盜等等。這些防盜設(shè)計(jì)各有利弊需要根據(jù)實(shí)際情況選擇最適合的防偷盜設(shè)計(jì)。但并不能完全保證不被偷盜，因此防墜落裝置就顯得尤為重要。

（2）通過利用彈簧連接警示牌和窨井蓋，使窨井蓋打開時(shí)，警示牌可以自動(dòng)彈起，人為的立起警示牌，并且加入熒光帶的設(shè)計(jì)，在夜晚可以明顯的警示行人有個(gè)圓圈的光圈，警示行人注意道路窨井。

（3）安全氣囊防護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于利用安全氣囊可以快速?gòu)楅_阻擋物，缺點(diǎn)是安全氣囊使用一次就必須更換，比較麻煩。防墜網(wǎng)防護(hù)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于存在時(shí)間問題，無法確定在潮濕的環(huán)境中對(duì)于重物質(zhì)量的復(fù)雜變化和重物墜落的速度，并且對(duì)于防墜網(wǎng)的的要求更加嚴(yán)格，使實(shí)驗(yàn)有更多的不確定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉大超，李明，李國(guó)棟.城市道路窨井病害原因分析與防治[J].工程質(zhì)量，2010：111-112.

[2]胡杰，趙斌.淺談中外城市窨井蓋設(shè)計(jì)的差異[J].大眾文藝，2014：106-107.

[3]寧林紅，余承烈.檢查井蓋結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進(jìn)[J].工業(yè)用水與廢水，2003：64-65.