城市道路檢查井病害研究現狀綜述

王新　谷雪影　宗軍良　季洪金　孫繼成

摘 要：隨著城市化進程與城市建設的加速，城市道路檢查井的各種病害正逐步成為城市道路養(yǎng)護的“頑疾”。本文通過系統地梳理國內相關檢查井病害的研究成果，總結了城市道路檢查井常見的病害類型，針對城市道路檢查井數值模擬分析、試驗研究與整治措施等，進行了全面的綜合分析與回顧，得出了未來研究的方向與思路。相關成果可為相關工程提供理論指導與技術支撐。

關鍵詞：檢查井;病害調查;數值模擬;整治措施

中圖分類號：TU992.24? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0147-03

城市道路下方經常設計有污水檢查井、雨水檢查井及電信檢查井等。檢查井有方形與圓形等各種形狀，通常由井座、井筒、井蓋和配件組成。由于道路上車輛行駛頻繁，這些檢查井在交通荷載的作用下，極易產生各種病害，如檢查井下沉形成高差影響行車舒適度、井周路面開裂甚至坑槽;檢查井井蓋破損等。對病害嚴重的檢查井進行維修或更換花費了大量的人力物力，檢查井病害正逐步成為困擾城市道路工程的難題。同時病害檢查井也是城市安全運維中的重大危險源，2021年2月9日，住房和城鄉(xiāng)建設部等6部門聯合發(fā)布《關于加強窨井蓋安全管理的指導意見》，明確提出了要加強城市窨井蓋安全的管理。因此針對城市道路檢查井病害進行全面的研究，對于指導工程實踐與城市精細化管理具有積極的現實意義。

通過系統地收集與梳理國內相關檢查井病害的研究成果，總結了城市道路檢查井常見的病害類型，針對城市道路檢查井數值模擬分析、試驗研究與整治措施等，進行了全面的綜合分析與回顧，得出了未來研究的方向與思路，可為未來工程技術研究與應用提供支撐。

1檢查井病害調查研究

按照行業(yè)標準《城市道路工程施工與質量驗收規(guī)范》（CJJ 1-2008）的規(guī)定，井框與路面高差理論上應小于5mm。縱觀國內外調研情況，實際上全國各大城市檢查井病害十分嚴重，將其稱之為城市道路養(yǎng)護的“牛皮癬”絲毫不為過。2005年時杭州市市政設施監(jiān)管中心調查了市區(qū)部分道路檢查井，發(fā)現病害十分嚴重，部分檢查井的豎向沉降值已遠大于5mm，其中最大值甚至超過50mm。李軍（2010）[1]通過對烏魯木齊73條主次道路上的檢查井進行了調研，通過對7500余座檢查井樣本進行總結發(fā)現，檢查井的主要病害包括周邊路面下沉、井圈井蓋移位以及井蓋破損查與豎向沉降等。馬克峰等（2010）[2]調查了濟南市通車1年的4條道路上的531個檢查井，發(fā)現通過短短1年內出現井周破損、井周路面沉陷、路面高差超過允許范圍等病害比例高達17%以上。樊亮亮（2012）[3]研究了長沙市排水檢查井病害，揭示了其主要病害包括井周開裂、破損、沉陷、井蓋凸出、檢查井下沉以及井蓋松動與破損。宋蕾等（2012）[4] 調查了青島市車行道上的檢查井病害并按嚴重程度由低到高劃分為四個等級，結果顯示69條車行道上的檢查井中，Ⅲ類及以上的占比超過80%。周進（2013）[5]調查了重慶市新建道路上的檢查井，發(fā)現近2/3的檢查井周邊路面存在破損與開裂現象，有明顯沉降現象的檢查井數量占比約64%，沉降量一般在1cm到3cm。陳瀧等（2014）[6]對上海內環(huán)龍陽路段調查顯示，若檢查井病害程度由低到高劃分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類，通車3年后，與路面基本平順的Ⅰ類僅占8%，同時由于井蓋、井框病害導致井周路面破壞嚴重的Ⅳ類檢查井已占到11%。徐華強（2014）[7]對天津市道路的調查顯示病害主要為檢查井沉降，極少量檢查井出現凸起，井周30cm左右范圍內路面有不同程度開裂，開裂深度約為15～30cm。吳立鵬（2018）[8]對武漢市典型道路道檢查井的調研表明，病害類型主要有大于20mm的沉陷、傾斜、井周破損、井蓋缺失、井蓋井座不配套以及井蓋破損六種，同時在六類病害中井周破損最為突出，占比高達83.7%，其次是大于20mm的沉陷。需要說明的是，根據已有研究[5-8]，檢查井多發(fā)病害主要包括井座下沉、井周破損、井蓋下沉三種，同時檢查井病害往往呈現為多種病害組合形式，如井座下沉同時伴有井周破損等。

2檢查井病害數值模擬研究

基于現場調研，可以將城市道路檢查井病害可歸結井座下沉、井周破損、井蓋下沉、檢查井凸出、傾斜、井蓋破損共六大類，每類病害的特征如表1所示。

為揭示病害機理，眾多學者針對檢查井的病害特征、病害成因、病害影響因素、病害防治進行了研究，提出了有益的建議。

（1）病害特征模擬。趙全滿（2021）[9]通過建立檢查井及路面力學響應數值仿真模型，分析研究表明檢查井井周路面破壞半徑通常在1.2m以內，檢查井沉降量主要在10mm以內，檢查井傾斜的坡度的變化在±1%以內。

（2）病害成因研究。王曉江（2007）[10]針對典型路段建立了檢查井有限元模型分析，通過計算得出了井座下方砂漿墊層受力并分析了檢查井沉降原因，相應提出了混凝土墊層或使用預制井圈等整治措施。周進（2013）[5]建立交通荷載下檢查井沉降的二維有限元模型，分析表明塑性區(qū)最早出現在檢查井的砂漿調平層，也是最早破壞的位置，檢查井沉降的主要原因是砂漿調平層的破壞。

（3）病害影響因素分析。曹磊（2008）[11]通過檢查井沉降分析二維有限元模型，分析了得出結論：檢查井沉降量隨井壁材料彈性模量增加而減小，超過上限值時效果不再明顯;檢查井的沉降隨著井周土變形模量增加、井底土壓縮模量提高、檢查井埋深增加而呈減小趨勢。杜健（2010） [12]建立了交通荷載下檢查井沉降分析的平面應變模型，分析了回填土性質、檢查井材料對檢查井與路面沉降差的影響，得出了其他參數相同時混凝土路面比瀝青路面效果好的結論。同時隨著回填土彈性模量的增大，檢查井與路面沉降差呈現減小趨勢，回填土彈性模量為20MPa時檢查井與路面的沉降差可滿足小于5mm的規(guī)范要求。張靜毅（2010）[13]用ANSYS 有限元分析軟件模擬研究了檢查井井周回填土的彈性模量在30-1200MPa 條件下的路面沉降，結果表明回填土彈性模量不超過150MPa時，隨回填土彈性模量增加路面沉降減小明顯;超過150MPa時，隨回填土彈性模量增加路面沉降變化值較小。結合以上研究可知，檢查井井周回填材料彈性模量對于檢查井路面沉降有重要影響，在實際工程中可以通過提高回填土彈性模量的方法來減少沉降差，但超過150MPa后單純提高回填材料彈性模量對沉降防治意義不大。

（4）檢查井病害防治模擬。陳亞楠等（2016）[14]采用有限元軟件建立了數值分析模型，模擬了四種工況下的檢查井及周邊道路沉降情況，并進行了對比研究與分析，結果表明四種組合中防沉降效果最好的是自調式井蓋、防沉降蓋板組合。

3檢查井病害試驗研究

除了計算機數值仿真，也有學者進行了試驗加以研究。鮑遠琴（2013）[15]提出檢查井病害很大程度上源于井周回填材料的密實度達不到要求，而傳統回填在現有施工條件下很難密實，因此采用了由水泥、爐底灰、粉煤灰、水和外加劑組成的一種新型材料，該材料可以自填充、自流平、自密實，從而保證密實度，降低病害發(fā)生的可能性。欒立軍等（2014）[16]為解決城市瀝青路面檢查井快速修復問題，采用硫鋁酸鹽水泥、膨脹劑、砂、石、鋼纖維、水、減水劑通過試驗研究，研制出3h 后強度達23.2MPa的超早強復合混凝土，應用于青島市區(qū)道路檢查井周邊病害修復取得良好的效果。陳琴（2015）[17] 利用早強水泥、染色材料、纖維增強材料研制出黑色早強鋼纖維混凝土，通過優(yōu)選試驗研究出 10h抗壓強度即可達40MPa以上的材料，該材料顏色與瀝青路面一致，長期強度高且有較好的耐磨性，應用效果顯著。

4檢查井病害整治措施

針對檢查井病害的各種成因與特征，國內許多省市都在積極采取各種措施積極整治檢查井病害，主要的整治措施包括[18]：

（1）淘汰傳統粘土磚砌檢查井，推廣新型材料檢查井、裝配式檢查井。例如，上海市自2000年已經禁止在市政工程使用磚砌檢查井。2013年，福建省規(guī)定市政工程中優(yōu)先使用塑料檢查井、鋼筋混凝土等預制式排水檢查井。2015年，海南省市政工程中禁止使用磚砌污水檢查井，推廣塑料檢查井、鋼筋混凝土檢查井。2018年，廣州市開始限制使用磚砌檢查井，推廣預制裝配式排水檢查井。

（2）采用新型可調式防沉降井蓋。交通荷載通過傳統井蓋直接傳遞到井體，容易造成砂漿調平層破碎。新型可調式防沉降井蓋通常采用寬邊井框，通過支座法蘭面，上部荷載被分散到道路的結構層，大幅減小井體所受荷載，因而井口破損、井蓋下沉的可能性明顯降低。目前，越來越多的省市開始重視與推廣使用新型可調式防沉降井。

（3）加強檢查井相關技術標準的制定和宣傳，規(guī)范檢查井設計、施工。例如，2004年上海市發(fā)布了《城市道路檢查井蓋技術規(guī)范》;武漢市發(fā)布了《武漢地區(qū)市政管線檢查井技術規(guī)定》。這些規(guī)范、標準的出臺，規(guī)范了檢查井的設計、施工。目前還需要建立更多更全面的標準、導則與規(guī)范等指導現場設計與施工，提高檢查井標準化設計與施工的能力。

5未來研究方向

通過以上研究可見，關于檢查井病害后續(xù)研究可以朝如下幾個方向進行深入與拓展：

（1）針對裝配式等新工藝檢查井進行深入研究。隨著城市建設中數字化、裝配化的深入，許多新結構形式的檢查井如塑料檢查井、預制裝配式或現澆式鋼筋混凝土檢查井病害機理會有所不同，而當前關于這些井的研究是跟不上工程需要的，后續(xù)可采用數值手段、試驗等進行綜合的對比分析與研究。

（2）有關于檢查井沉降機理的研究需要進一步深入。由于影響檢查井沉降的因素眾多，研究中需要聚焦關鍵因素，通過辯證分析與系統工程理論等剔除非重要因素，提高沉降機理研究的有效性與全面性，比如井周回填不密實導致的沉降、交通車輛來回往復運動引起的沖擊荷載與循環(huán)荷載引起發(fā)生的機理 。

（3）加強防治措施的研究與總結。由于巖土工程具有區(qū)域性的特點，實際工程中難以得出全面適用的措施與方法，但對于防治措施的作用、適用范圍以及注意事項等應積極進行系統的研究與梳理，提高對整治措施有效性與適應面的認識，加強對于檢查井病害的防治的預警與治理機制的建立。

6結語

通過以上研究，得出主要結論如下：

（1）城市道路檢查井病害可歸結井座下沉、井周破損、井蓋下沉、檢查井凸出、傾斜、井蓋破損共六大類，其中前三種為主要的三種形式，且檢查井病害以組合形式出現。

（2）眾多學者針對檢查井的病害特征、病害成因、病害影響因素、病害防治進行了系統研究，具有實用價值與指導意義。

（3）檢查井病害整治措施更多是的需要從材料選擇、井蓋材料以及法律法規(guī)等入手，在實際工程中可采取可調式防沉降井蓋并加強法律法規(guī)宣傳。

由于城市道路檢查井病害機理復雜 ，期待業(yè)界同仁就相關問題加以深入研究，為城市道路檢查井病害防治提供有益探索。

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基金項目：上海市交通委科研項目“軟土道路檢查井沉降防治研究與示范”（JT2019-KY-014 ），上海城建設計總院科研項目（YK2021036B） 。