CN104775450A - 井周复合材料防沉陷结构体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井周复合材料防沉陷结构体，包括基座和井盖座，所述基座为中心开设有与井盖相匹配的通孔的台体，其嵌设在检查井的井口周边的路基上，所述井盖座设置于所述基座上并与路面持平；所述基座为混凝土复合材料构成，其以重量份计包括：300-500重量份的水泥、30-50重量份的膨胀剂、1500-2000重量份的集料及8-10重量份的减水剂。本发明的井周复合材料防沉陷结构体通过增加荷载扩散面积，显著减少了井筒受力，避免了井筒砌体的破坏导致的井周沉陷等。

Description

井周复合材料防沉陷结构体

技术领域

本发明涉及一种建筑预制构件，特别是一种井周复合材料防沉陷结构体。 

背景技术

检查井是设在地下管线上的一种井状构造物，是检查管线运行情况和疏浚的操作空间，用于衔接不同高程、不同坡度、不同管径、不同方向的专业管线，是地下管线工程必不可少的市政设施。机动车道上的检查井主要有给水检查井、雨水检查井、污水检查井、电力检查井、通信检查井等。按井口形状分，检查井又分为圆形检查井和矩形检查井。目前这些检查井绝大多数为圆形砖砌检查井，其中电力及通信检查井以盖板式居多，雨水、污水检查井则以收口式居多。 

分布于车行道上的检查井在使用一段时期后往往发生井盖变形或噪响，井周路面开裂和沉陷等一系列通病，破坏路面结构，导致路面平整度不良。而汽车在高速经过检查井时，会对检查井产生瞬态的动力冲击作用，加剧其破损，同时检查井的沉陷等反过来又会对其上车辆运行的平稳性和安全性产生不利影响，甚至引发交通事故。而且随着检查井周边路面破损的不断发展，雨、雪水等沿裂缝渗入路面层，进一步加速了井周路面结构的破坏，形成恶性循环，大大地降低了道路的使用寿命。因此，检查井病害问题不容忽视，需及时采取可靠措施进行维修整治。 

具体分析检查井产生病害的原因，主要有： 

1.砌筑材料强度偏低引起的结构破坏。目前我国检查井多采用水泥砂浆砌砖结构，由于施工中砂浆铺展不均，不平整或不饱满，加之砖块表面凹凸不平，这就使每块砖都不再是均匀受压，而是处于压、弯、剪的复合受力状态，加之砖块和砂浆横向变形差异的交互作用，导致砖砌体在远小于砖块的抗压强度时出现了垂直裂缝，这些裂缝的发展最终使砌体的整体性受到破坏而成为离散体。同时粘土砖的耐久性较差，使用7～8年后就会因水、土腐蚀而造成酥烂、脱落现象，会造成井筒受力不均，在车辆冲击荷载作用下引起 检查井筒的沉陷和倾斜。另外，部分检查井筒在顶部设置了收口段，该段由于砖砌体倾斜布置，砌体结构在车辆荷载作用下承受了很大的弯拉应力，而砌体结构本身的抗拉强度较小，收口段是检查井筒受力的薄弱环节，容易从此处产生破坏。2.检查井井盖支座安装不稳定造成位移和结构破坏。由于高程调整及支座安装的需要，目前国内施工多采用在支座与井筒间设置砂浆垫层（或称找平层）粘结检查井井盖支座的做法。由于检查井属市政工程附属小型构筑物，砂浆一般采用现场人工拌制，强度和质量不易保证，且砂浆找平层厚度不均，在车辆荷载作用下易被压碎，造成支座和井盖下沉，进一步导致路面破坏。3.混凝土、砂浆等达到设计强度所需时间都在28天以上，而市政工程施工多存在抢工期或工期安排不合理现象，在其强度还未形成前就进行碾压，极易造成结构在施工期间就发生变形或破坏。4.井周回填土压实度不合格。根据相关规范要求，检查井周围回填土的压实度应大于等于95%（重型压实标准），而目前的大多情况是检查井砌筑完成后，井与工作坑之间的间隙较小，甚至由于道路宽度所限，井与井、井与路沿石之间的距离过小，导致机械碾压困难，而人工夯实又难以控制质量，从而导致井周回填土在使用过程中逐渐沉降，引起井周路面下沉，检查井四围开裂。 

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种耐压强度高且施工方便的井周复合材料防沉陷结构体。 

为了实现上述目的，本发明提供的一种井周复合材料防沉陷结构体，包括基座和井盖座，所述基座为中心开设有与井盖相匹配的通孔的台体，其嵌设在检查井的井口周边的路基上，所述井盖座设置于所述基座上并与路面持平；所述基座为混凝土复合材料构成，其以重量份计包括：300-500重量份的水泥、30-50重量份的膨胀剂、1500-2000重量份的集料及8-10重量份的减水剂。 

作为优选，所述集料包括细集料和粗集料，所述细集料和所述粗集料的重量比为1:1～1:1.5。 

作为优选，所述细集料为河砂或者海砂，所述粗集料为碎石或卵石。 

作为优选，所述水泥为硫酸铝盐水泥。 

作为优选，所述基座的混凝土结构还包括20-40重量份的钢纤维，所述钢纤维交错编织形成龙骨组件。 

作为优选，所述龙骨组件包括第一加强筋和第二加强筋，所述第一加强筋首尾相接形成闭合框架，多个所述第二加强筋呈放射形固定在多个所述第一加强筋上构成网状结构。 

作为优选，所述通孔为圆形或者矩形。 

作为优选，所述基座为一圆台并且所述圆台的底面的面积小于顶面的面积，整体呈“漏斗”形。 

作为优选，所述圆台的侧面的母线与所述圆台的底面的夹角为90°至110°。 

作为优选，所述井盖座通过多个锚筋固定在所述基座上，所述锚筋具有一平直段和一竖直段，整体呈“L”形。 

与现有技术相比较，本发明的井周复合材料防沉陷结构体具有以下有益效果： 

1.考虑到检查井维修常带有抢修性质，需尽快开放交通以减少施工对城市交通的影响，本发明的井周复合材料防沉陷结构体采用大流动性、超早强速凝和多向复杂受力性能高的复合材料（由高标号硫铝酸盐快硬水泥、粗细集料和随机分布的短钢纤维通过特别实验配比，掺加相应的添加剂组合而成）填充检查井周边开挖面，可以在浇筑3-4小时后轴心抗压强度达到20Mpa以上，短期内即可开放交通或进行路面摊铺碾压等，时间效益明显。 

2.检查井周边混凝土需承担多次往复车辆荷载的冲击及碾压，属于多向复杂受力结构。加之因机动车保有量的持续增长和超重超载车辆的日益增多，井周混凝土需承担的荷载频率和大小也持续增加，这些都决定了井周混凝土需要具有较强抗压能力的同时还需具有相当的抗裂性能和抗冲击性能，方可适应这类多向复杂受力状况。采取本发明的井周复合材料防沉陷结构体，其中的纤维材料呈三维乱向分布，形成的龙骨组件，沿每个方向都有增强和增韧的作用，尤其对复杂应力区增强非常有效，可使基座的混凝土物理力学性能产生质的变化，大大提高混凝土抗裂性能和抗冲击性能以及优良的抗冻、耐磨性能，使原本脆性的混凝土材料呈现很高的延性和韧性。此外龙骨组件的钢纤维还具有限制混凝土收缩的作用，可进一步避免在维修井圈混凝土因为收缩形变和原道路基层间形成裂缝，影响维修效果。 

3.本发明的井周复合材料防沉陷结构体采取混凝土一体浇筑成型，具有易于密实的功能，浇筑之后可确保井筒周边填充的充分密实，避免了井周填充不合格导致的井周沉陷。 

4.井盖座安装时与基座现浇为一体，并通过锚筋深入基座中，可确保井盖座稳固无平面位移等，避免了井盖座安装不稳导致的井周路面破坏。 

5.本发明的井周复合材料防沉陷结构体通过增加荷载扩散面积，显著减少了井筒受力，避免了井筒砌体的破坏导致的井周沉陷等。 

附图说明

图1为本发明的井周复合材料防沉陷结构体应用于圆形检查井的剖面结构视图。 

图2为本发明的井周复合材料防沉陷结构体应用于圆形检查井的另一实施例的剖面结构视图。 

图3为本发明的井周复合材料防沉陷结构体应用于圆形检查井时基座中龙骨组件的结构示意图。 

图4为本发明的井周复合材料防沉陷结构体应用于矩形雨水口的俯视视图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细的说明。 

如图1所示，本发明提供的一种井周复合材料防沉陷结构体，包括基座1和井盖座13，所述基座1为中心开设有与井盖3相匹配的通孔的台体，其嵌设在检查井的井口周边的路基上，所述井盖座13设置于所述基座1上并与路面持平；在本发明中，所述基座1为混凝土复合材料构成，其组成以重量份计包括：300-500重量份的水泥、30-50重量份的膨胀剂、1500-2000重量份的集料及8-10重量份的减水剂。其中的膨胀剂和减水剂均为市售的常规产品。但作为优选，其中的所述集料包括细集料和粗集料，并且所述细集料和所述粗集料的重量比为1:1～1:1.5。细集料选择时需要满足粒径小于4.75mm，而粗集料选择时粒径则需要大于4.75mm，优选地，所述细集料为河砂或者海砂，所述粗集料为碎石或卵石。而组成基座1的混凝土复合材料中的主要成分水泥，在本发明中，优选地所述水泥为硫酸铝盐水泥。 

为了进一步增加所述基座1的耐压强度，如图1所示，作为优选，所述基座1的混凝土结构还包括20-40重量份的钢纤维，所述钢纤维交错编织形成龙骨组件11。 

组成龙骨组件11的钢纤维可以乱向分布在所述基座1内，也可以一定的形状结构交错编织。作为优选，如图3所示，所述龙骨组件11包括第一加强筋112和第二加强筋111，所述第一加强筋112首尾相接形成闭合框架，多个所述第二加强筋111呈放射形固定在多个所述第一加强筋112上构成网状结构。龙骨组件11对所述基座1沿每个方向都有增强和增韧的作用，尤其对复杂应力区增强非常有效，可使基座的混凝土物理力学性能产生质的变化，大大提高混凝土抗裂性能和抗冲击性能以及优良的抗冻、耐磨性能，使原本脆性的混凝土材料呈现很高的延性和韧性。 

本发明的井周复合材料防沉陷结构体可用于市政工程中的给水检查井、雨水检查井、污水检查井、电力检查井、通信检查井等，实际上根据需要，不同种类的检查井，其形状有圆形口，也有矩形口，因此作为优选，所述通孔为圆形或者矩形。如图4所示为本发明的井周复合材料防沉陷结构体应用于矩形口雨水井的俯视视图，如图4所示，基座1的整体可设置为方形的台体，且其上的设置有与井盖3对应的通孔也为矩形。 

为了使得井周的应力分散，避免井筒2受到过大压力，作为优选，如图2所示，所述基座1为一圆台并且所述圆台的底面的面积小于顶面的面积，整体呈“漏斗”形。再进一步优选地，所述圆台的侧面的母线与所述圆台的底面的夹角为90°至110°。 

另外，如图1和图2所示，本发明中的井盖座13嵌设于所述基座1内，用于与井盖3配合，同时起到将来自路面的压力分散承担到基座上的作用。为了使所述井盖座稳定固定在所述基座1上，作为优选，所述井盖座13通过多个锚筋12固定在所述基座1上，所述锚筋12具有一平直段和一竖直段，整体呈“L”形。 

本发明的井周复合材料防沉陷结构体采用混凝土复合材料一次性现浇形成，其砂浆配比可根据实际需要在前述范围内进行调整，具体地以下列出个具体组成及其性能参数对比，以期更好的说明本发明的井周复合材料防沉陷结构体的有益效果： 

表1、复合材料配合比实验一览表 

注：单位均为kg。 

根据“青岛路桥混凝土有限公司”提供的具体配合比实验结果（表1）显示，最终采取配合比“g”，其混凝土试块轴心抗压强度3小时后即可达到23.2Mpa，4小时后可达到33.7Mpa，短期内即可开放交通或进行路面摊铺碾压等，时间效益明显。 

另外，将本发明的井周复合材料防沉陷结构体与目前国内检查井砌筑常用的粘土砖砌体及现浇C30普通混凝土的各项材料指标进行横向比较，综合列表如下： 

表1、检查井井周材料指标比较表 

注：单位均为MPa。 

通过比较可见本发明的井周复合材料制成的防沉陷结构体相比于传统工艺的常规材料有了大幅度提高。 

本发明的井周复合材料防沉陷结构体在施工时的具体方案如下： 

首先对产生病害需要维修的检查井或者新建检查井处以井盖中心为圆心，切割出半径为0.65至0.85m(视井周路面沉陷半径而定)的圆形操作区域；然后将该区域内0.3～0.35m厚路面结构层挖除，并拆除井（维修时）筒最上面3～4皮砖砌体，将操作区域清理干净，然后浇筑本发明的混凝土复合材料，设置成品钢筋网，采用支架临时固定井盖座。待混凝土养护3～4小时后对其表面进行拉毛，最后施作井周沥青混凝土表面层，完成处置全过程。 

当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种井周复合材料防沉陷结构体，包括基座和井盖座，所述基座为中心开设有与井盖相匹配的通孔的台体，其嵌设在检查井的井口周边的路基上，所述井盖座设置于所述基座上并与路面持平；所述基座为混凝土复合材料构成，其以重量份计包括：300-500重量份的水泥、30-50重量份的膨胀剂、1500-2000重量份的集料及8-10重量份的减水剂。

2.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述集料包括细集料和粗集料，所述细集料和所述粗集料的重量比为1:1～1:1.5。

3.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述细集料为河砂或者海砂，所述粗集料为碎石或卵石。

4.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述水泥为硫酸铝盐水泥。

5.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述基座的混凝土结构还包括20-40重量份的钢纤维，所述钢纤维交错编织形成龙骨组件。

6.如权利要求5所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述龙骨组件包括第一加强筋和第二加强筋，所述第一加强筋首尾相接形成闭合框架，多个所述第二加强筋呈放射形固定在多个所述第一加强筋上构成网状结构。

7.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述通孔为圆形或者矩形。

8.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述基座为一圆台并且所述圆台的底面的面积小于顶面的面积，整体呈“漏斗”形。

9.如权利要求8所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述圆台的侧面的母线与所述圆台的底面的夹角为90°至110°。

10.如权利要求1所述的井周复合材料防沉陷结构体，所述井盖座通过多个锚筋固定在所述基座上，所述锚筋具有一平直段和一竖直段，整体呈“L”形。