钢筋混凝土检查井优化设计研究
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66研究与探索Research and Exploration ·改造与更新
中国设备工程 2019.04 (上)市政管网系统是城市基础设施建设的重要组成部分，在城市范围内控制好水循环，离不开市政管网的收集和转输。市政管网设计主要包括管道和检查井的设计，为统一检查井形式，我国在2006年推出了《市政排水管道工程及附属设施》06MS201图集，该图集已应用10年有余，现今仍为检查井标准图集，被广大设计院所采用。现行检查井图集虽已经过实践的检验，但还是难以应对工程中日益增长的品质要求和经济标准。传统的市政用检查井分为砖砌检查井、钢筋混凝土井和塑料检查井。砖砌检查井因其对施工水平要求高，耗时费力，因此除在较浅和不规则的检查井中采用外，较多地方已经停止使用砖砌检查井。塑料检查井，其具有水力条件好、施工工期快、占地面积小、节约能源、节约材料的优点，但因工艺制造、材料等限制，其总体经济性较差。钢筋混凝土井是常规采用最多的一类检查井，其具有建造成本低，井体强度高，井身稳固性强等优点，本文结合施工与设计剖析现行钢筋混凝土井，通过优化设计解决其在实际应用中的不足。1现用混凝土检查井特点检查井是设置在管线转弯、变径、交汇、变坡处，同时兼具检修功能的一类构筑物。以下从检查井管井接口、井体拼装、井盖井体衔接和水力条件等方面进行探讨。1.1 钢筋混凝土井与管道连接钢筋混凝土井与管道连接一般采用刚性连接。钢筋混凝土管道直接插入检查井预留孔洞中，再进行水泥砂浆封口密实，对接口较为平整的塑料管道，如PVC—U平壁管等，为增强管材与检查井的连接效果，需对管外壁预先粗化处理，如用胶粘剂、粗砂预先附于管道外壁，再用水泥砂浆将管端砌入井壁上，对外壁不平整的管材，如缠绕结构壁管、加筋加肋管等，采用现浇混凝土包封管道并插入井壁上再施做一层包封使之与检查井形成一个整体。随着地面荷载的长期作用，检查井与管道发生差异沉降，如图1，管道与井连接处附近应力过于集中，达到管道可承受最大弯矩后，管道被折断。1.2 构件间的连接现浇混凝土检查井井体、井盖板和井筒是分批浇筑成型后拼装而成，其连接采用水泥砂浆连接，为刚性连接。装配式混凝土井采用多级井体和井筒拼装，接口形式一般采用平钢筋混凝土检查井优化设计研究陈梓迁1，周俊兆2，刘静伟3（1.中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430060；2.武汉市规划研究院，湖北 武汉 430022；3.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010）摘要：钢筋混凝土检查井广泛应用于市政给水排水系统。目前钢筋混凝土检查井设计一般参照国标06MS201进行选取，而在实际应用中按图集施工的钢筋混凝土检查井存在检查井易渗漏、检查井盖易下沉、管井接口易断裂等缺点和不足。本文针对这些缺点和不足进行分析并得出合理的解决方案。关键词：钢筋混凝土检查井；抗沉防漏；接口优化；受力分析；改进措施中图分类号：TU992-24 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）04（上）-0066-03口或企口，其衔接形式同样采用水泥砂浆连接，使整个多级构件形成一个刚性整体构件。普通水泥砂浆作为砌筑和封口材料，强度低、收缩量大，同时在水的冲击和侵蚀作用下，逐渐破碎，产生渗漏。1.3 检查井井座与井口圈的连接及井盖标高调整井座与井口圈的连接采用螺栓连接。预先将螺栓埋入井口圈的设计位置和深度，在井座安装时以螺母锁紧。井座安装时难以调整到设计标高，安装困难，劳动强度大，质量难以保证。很多学者通过病害调查和理论分析，认为检查井出现病害的主要原因是车辆荷载的冲击和检查井与路面的沉降差异引起。同时在运输、存放、安装带有预埋螺栓的井口圈时，易损伤螺纹，在保护螺栓的同时，井口圈堆叠放置受限。1.4 井内流槽制作检查井流槽是保证水由管道进入井体后仍旧具有良好的水力条件，同时减少水对检查井的冲击，提高井结构的耐久性。现阶段检查井流槽一般为现浇制作，待检查井体安装完成和管道衔接结束后，在吊装盖板和连接井筒前进行现浇制作。采用这种方式制作的流槽控制精度较低，对工人操作性要求高。1.5 检查井体配筋国标图集GB 06MS201—5，第8页，φ700检查井井体配筋，720mm高井室配筋面积为785.40mm2，箍筋环数为10环。类比钢筋混凝土管道配筋计算，初设条件定为DN700钢筋混凝土圆管，埋深5m，120°砂石基础，采用C30混凝土制管，钢筋设计强度采用300N/mm2，计算配筋量如表1所示。φ700检查井井室配筋量与埋深5m的DN700
钢筋混凝 1.管道 2.检查井a）管道和检查井受力示意图 b）基础沉降，管子被折断图1管道检查井受力示意图67中国设备工程EngineeringhinaCPlant
中国设备工程 2019.04 （上）土圆管配筋量相当，而横向放置的混凝土管承受竖向荷载远大于竖向的检查井体承受的水平土压力，根据图集进行配筋的井室配筋量偏大。2混凝土井优化改进措施2.1 连接方式优化调整刚性管井连接为柔性连接，防止地基不均匀沉降引起管道破裂。管井柔性连接的做法主要有3种，可根据实际情况采用，如图2所示。（1）以特种密封橡胶套圈套于管道接口上，插入井室预留孔洞，以管井之间的挤压力压缩橡胶套圈，使接口严密。（2）井室与管道间填充防水泥膏代替水泥砂浆。（3）预先浇筑完整的检查井承插口，管道与检查井采用橡胶密封圈承插连接。图2检查井与管道柔性连接设计图检查井各构件间采用普通水泥砂浆易破碎渗漏问题和管道与井的刚性连接可采用同一思路解决。在构件连接处采用柔性胶圈接口，提高接口密封性；采用新材料，可在普通水泥砂浆连接料中添加“混凝土密封增强剂”形成环氧树脂水泥砂浆，在连接部位形成一种半刚性结构，减小收缩裂缝缓解水力冲击，具体设计如图3所示。 2.2 井座、井口圈设计优化针对水泥砂浆调整层性能弱，耐久性差等缺点，可换用不同厚度钢板插入井座底部，调整井盖顶面高程与路面的标高一致。路面冲击荷载不再作用在水泥砂浆层上，路面平整度得到保证，行车不受检查井盖的影响。为提高井口圈的运输效率，可预先在井口圈预制时埋入螺栓套筒，将螺栓与井口圈分离，安装时将螺栓拧入预埋套筒中，再行加盖井座并拧紧螺母，如图4所示。2.3 检查井内流槽制作预制检查井流槽或制作装配式流槽，减少现场现浇制作，采用预制和装配式的流槽可以保证外观提高结构的精密度。现阶段检查井室主要为圆形和矩形检查井，可考虑设计多边形井室，如六边形、八边形等，在确保水力条件的前提下，满足多角度多管线的合理接入问题。2.4 检查井配筋优化检查井井体上的作用力有：（1）车辆荷载或地面堆积荷载的作用；（2）竖向土荷载对井筒的侧向土压力。忽略井中水和井外地下水对井体的作用。荷载对井体的作用分为直接作用在井盖上和井盖边。地面车辆荷载直接作用在井盖上时对检查井只产生正压力，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）取车辆单轮轮压为140kN，车轮对井筒竖向压力＜1MPa，C25～C30强度混凝土足以承受。地面车辆荷载作用在井体附近，则会对井体产生侧向土压力与水平土压力一同对井产生弯矩作用。车辆荷载产生的竖向压力标准值：：f式中，qvk为轮压产生的竖向压力标准值，KN/m2；Qvk为地面车辆荷载单个轮压标准值，kN；a1为单个车轮着地部分长度，m，取为0.6m；b1为单个车轮着地部分宽度，m，取为0.2m；c为轮压传递扩散系数，收口井取为0.7，直口井取为1.4；ud为动力系数，按表2取值；H为荷载传递深度，m。表2动力系数表地面至管顶深度H/m0.250.300.400.500.60≥1.70动力系数ud1.31.251.201.151.051.00车辆荷载传递到井筒上的侧向压力设计值为：式中，qhzk为侧向土压力设计值，KN/m2；ka为主动土压力系数，取为1/3γG为车辆荷载或堆积荷载的分项系数，取为1.40；土荷载分项系数，取为1.27。竖向土荷载对井筒的侧向土压力：式中，Fsv·k为侧向土压力设计值，kN/m2；γs为回填土重力密度，kN/m³，取为18kN/m³计算；Cd为开槽施工土压力系数，取为1.2。经计算可绘制荷载分布曲线，如图5所示。 图5组合荷载分布曲线图分析可知，距地面越近，检查井所受侧向土压力越大，表1φ700钢筋混凝土圆管配筋表管径/mm壁厚/mm埋深/m地面荷载/(kN/m2)钢筋保护层厚/mm钢筋直径/mm配筋量/(mm2/m)720mm长配筋环数/环70070510358726.069910.50
图3检查井各构件间柔性连接设计图图4井座、井口圈连接及加固措施优化设计图68研究与探索Research and Exploration ·改造与更新
中国设备工程 2019.04 (上)由于我国的基础建设的发展迅速，国内的基础建设市场的竞争也日益激烈，为了使企业获得更多的机会，很多企业选择走出国门，进行国际工程项目建设。在对国际工程项目进行建设过程中，对工程项目的设备配制的也成了一个不可忽视的问题，所以资源配置得是否合理，设备是否能够符合工程的需要等也成为了在工程项目建设中的一个重要问题。1国际工程项目设备配置存在的问题由于国际项目的地理位置与项目之间的距离比较远，所以也就造成了沟通的困难。并且在项目结束以后由于距离相国际工程项目施工设备配置的优化策略窦朝川（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213）摘要：只有合理科学的对施工设备进行配置才能够更好保证施工项目的质量，因此，国际工程项目施工设备的配置对于工程的顺利进行有着重要的作用。本文首先分析了国际工程项目施工设备配置的问题，并探讨了配置设备时需要遵循的原则和方法。关键词：国际工程项目；施工设备；配置中图分类号：TU713 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）04（上）-0068-03对比较远如果项目出现了一些问题，售后的人员也无法及时进行解决。再加上与当地语言交流不方便，文化旅游一定的差异性，以及环境的差异性，所以国际项目工程具有普通项目所没有的一些特点。1.1 施工地距离较远，设备配置比较困难国际项目工程的建设关系着我国和项目所在的国家的贸易程度。所以说，如果项目所在的国家与我国没有密切的贸易来往，就会在一定程度上影响到这个国家的工程项目的建设。所以地理条件的不同以及距离都会影响到项目工程所需最大作用值位置在检查井顶，深度在2.0m处最小，深度在10m处，侧向土压力荷载仍小于顶端处。因对检查井的井筒受力应以顶端位置为控制点。车辆荷载对井筒的弯矩：式中，Km——弯矩系数，取0.125；γ0——井筒计算半径，m。根据拉麦解特解公式，推导求得土压力产生的弯矩为：其中井筒所受外缘应力为：井筒所受内缘应力为：式中，r1为井筒内径，mm；r2为井筒外径，mm。经计算可绘制弯矩分布曲线，如图6所示。通过计算可得：直口和收口检查井在上部弯矩大小接近，设计时可采用同一配筋形式，采用C30混凝土浇筑的井筒，抗拉设计强度为1.43N/mm2，因此除构造配筋外，可在1.5m以下井筒范围内不配钢筋。3结语结合检查井实际使用中的情况，在现行国标图集的基础上，提出对现阶段检查井施工和设计的优化方案，以期为市政排水用检查井图集的修编工作提供借鉴意义。优化方案如下：（1）管与井、井体构件建议采用柔性连接；（2）井座垫层建议采用钢制调节块代替水泥砂浆调节层；（3）为提高井口圈运输效率和保护螺栓螺纹，建议井口圈预制过程中埋入螺纹套筒；（4）对井体进行受力分析，结果表明在1.5m以下范围除构造筋外可不再配置钢筋。参考文献：[1]李文博.东北支线机场在“绿色机场”理念下的给排水设计及思考，2016,52（S1），221-223.[2]李晓真，郑军伟.检查井井圈整体式施工方法设计[J].施工技术，2018,47（S1），667-669.[3]何维，王勇，王艳丽.检查井沉陷病害产生的力学机理及处置方法[J].市政技术，2018,36（05），157-160.[4]金华，刘保源，杨明成.检查井结构设计的应用计算[J].科技信息，2013.7，440-442.图6弯矩分布曲线图
