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1、国内外预制混凝土检查井调查与分析-建筑论文国内外预制混凝土检查井调查与分析 编者按：继国务院常务会议提出将地下综合管廊作为国家重点支持的民生工程后，我国将全面启动地下综合管廊建设，到2020年力争建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊。 早在2011年4月，国家工业和信息化部下发的（工信厅科201175号文）下达了预制混凝土检查井建材行业标准的制定任务。苏州混凝土水泥制品研究院作为该标准的负责起草单位，曾对国内外的预制混凝土检查井的发展情况开展了调研与分析。现将有关情况介绍如下，以飨读者。 苏州混凝土水泥制品研究院 余洪方 刘远祥 一、国内外预制混凝土检查井发展现状 型式多样的检查井（包括圆形
2、、矩形和异形检查井）是城市道路、密集生活小区地下排水系统、电力电信系统、城市光缆通信系统等地下管线系统必需的基础设施之一。在现有的地下管线规划模式下，每一种管线都需要单独修建自己的检查井。据行业统计显示，仅武汉市道路地面检查井总数就超过100万个，贵阳市城区道路上的各类检查井总数达43000多个，全国各类检查井的市场需求量十分巨大。 目前我国的地下管线系统大多为传统的砖砌式检查井，如图1、图2所示。 砖砌式检查井一般是在道路施工时或道路维修时采用大开挖的方式进行布局和建设，砌筑材料主要为红砖、混凝土预制砖和砌筑水泥砂浆。通常施工周期长，施工环境差，严重影响交通和道路安全。 预制混凝土检查井产品
3、将以现场装配式拼装方式取代以往普遍采用的传统现场砖砌建筑方式。国内外经验表明：系列化、标准化、工厂化生产的预制混凝土检查井产品具有提高生产效率、产品质量，缩短施工时间，节约能源，防止污染等多方面优势。我国已有部分科研单位和生产企业研究开发了预制混凝土检查井并在城市市政工程中得到应用，但国内尚无相关的检查井产品国家标准或行业标准。国内较早负责研究开发的北京市市政工程研究院及北京市市政专业设计院在预制混凝土检查井方面做了大量的基础工作，绘制了大量预制混凝土检查井技术图纸，并由中国建筑标准设计研究院出版了国家建筑标准设计图集预制装配式钢筋混凝土排水检查井（05SS521）。北京四方如钢混凝土制品有限
4、公司获得了拼装式检查井的专利（专利号：ZL00206354.9）；北京市市政工程研究院获得了预制装配式检查井专利（专利号：ZL02232581.6）；部分预制混凝土检查井已在国内主要城市得到应用。苏州混凝土水泥制品研究院于2007年起承担了国家科技部下达的全国科研院所技术开发研究专项资金项目，专项课题之一即为预制混凝土检查井的研究与开发。调查表明：北京、天津是国内预制混凝土检查井使用量最大的城市，北京四方如钢混凝土制品有限公司、北京天盛华星新型建材有限公司、北京采育天通水泥制品厂、天津贯通管井有限公司每年为北京和天津提供数千套预制混凝土检查井产品。国内使用的检查井型式如图3所示。 据北京、天津
5、的预制混凝土检查井产品生产厂介绍，预制混凝土检查井产品大都采用按图施工的方式组织生产，首先由地下管线的设计部门开展管线工程设计，确定管线的各项铺设使用参数，然后参照相关图集开展预制混凝土检查井产品图纸设计，最后交由生产厂家组织生产。 国内其他城市如上海、南京、武汉、成都、昆明、广州、沈阳、哈尔滨等城市预制混凝土检查井产品使用不多，但都在考虑推广使用。大批量生产推广预制混凝土检查井产品的最大困难是难以实现标准化生产，每条管线每个检查井的尺寸、外观及管道进管、出管的尺寸、位置、设置高度差异较大，是造成预制混凝土检查井产品推广使用速度迟缓的主要原因。近年来，市政行业不断引进国际新技术、新工艺，传统的
6、市政行业技术得到不断更新和迅猛发展。国内曾有多家单位对预制混凝土检查井的工程优化设计及应用问题方面展开探讨，致力于推进装配式检查井在国内更好地应用。 目前国际上应用比较成功的混凝土排水检查井主要包括以下几种型式：混凝土砌块式、预制拼装式、现场浇注式、现浇及预制组合式。而国内旧式的污水市政检查井采用粘土砖制成，内外层批水泥砂浆，强度低，渗漏性高，耐久性差，普通直径1000mm圆形检查井的施工周期一般为23天，市政道路施工时对城市交通影响大。新型混凝土检查井能够避免传统砖砌检查井的这些缺点，在施工周期、结构强度、快捷拼装、受施工人员专业技术水平影响等方面具备明显优势。 预制混凝土检查井须符合现行的
7、室外排水设计规范及排水管道工程施工及验收规范。国内开发出的预制检查井主要通过拼装模块的设计思路进行，进一步实现检查井制作的模式化、标准化、工业化，从而促进国内市政工程技术更好地发展。 国外应用预制装配检查井较多的国家主要是日本，其采用的结构方式主要是圆形屉式结构，即井型主要是圆形，由一层层预制环圈叠落而成。本结构的优点主要是：圆形井筒在大多数情况下不用配钢筋或者较少的钢筋就可以承受周边土体的侧压力和井室竖向压力，同时有利于模具制作及装配式产品的生产，日本预制混凝土检查井如图4所示。 与预制混凝土检查井比较，现场砌筑检查井的主要问题为：（1）现场砌筑施工周期长、湿作业工作量大、需较长的养护时间，
8、不利于城市道路缩短施工工期、文明施工、快速放行的要求；（2）在现场制作中，地下水对施工有较大的影响，需将地下水降至底板标高以下，增加了施工成本，也不利于生态环境的保护；（3）现场制作的砖砌式检查井壁抗渗性能差，容易发生渗漏，污染土壤环境；（4）现场制作的工效低下，雨天无法施工，影响施工进度；（5）现场制作的材料主要为黏土砖和砌筑砂浆，如采用预制混凝土检查井有利于保护耕地。 借鉴国外生产、研发、实践的经验，国内设计的预制装配式检查井已经在北京、天津、上海、广州等地进行了大量的实际工作，并且已经由中国建筑标准设计研究院出版了国家建筑标准设计图集预制装配式钢筋混凝土排水检查井（05SS521），广州
9、地区也出版了地方适用标准的标准图集，广州市鸿维城市建设工程设计院、广州市市政园林局联合发布了预制检查井技术指引，初步完成了预制装配式检查井地方性标准化生产、实践的技术基础。 二、国内检查井的施工方法 预制混凝土检查井工法流程为：施工准备基坑开挖及坑壁支护地基处理及砂砾垫层铺设检查井安装管道与检查井连接流槽施工路面井圈及井盖安装闭水试验回填验收。 对于明开槽排水管道施工，可以采用开槽后逐节下管、遇井吊装的方法施工；也可以采用预留井位、先下管、最后吊装井体的方法施工。对于顶管施工，宜采用精确测量井位、先开槽吊装井室，而后将管体顶入井室预留孔的方法进行施工。无论采用哪种施工方法，为达到地基均匀承载的
10、效果，预制混凝土检查井井室底板下面都必须预先铺设5cm10cm厚度的砂砾垫层。预制混凝土检查井各部分之间设计为企口，并在吊装时采用防水砂浆“座浆”。 预制混凝土检查井与管道，通过预留孔并在四周填充防水砂浆形成刚性连接。管道和井体的差异沉降依靠第一节、第二节管之间的柔性接口的变形解决。 由于避免使用粘土砖砌筑和现场湿混凝土作业，明显提高了工效。快速闭水试压后即可还土，可以做到边开挖、边铺管、边装井、边还土、边修路。预制混凝土检查井的整体性能好、与管道连接效果好，也提高了排水管道的总体质量。 作为粘土砖砌筑检查井的替代产品，预制混凝土检查井可适用于建筑小区、一般工业与市政排水工程和抗震设防烈度为
11、8度及8度以下地区。也可用在通行（汽超-20，指一种公路汽车荷载，单个轮胎压力约为70kN）重车的城市道路下埋的排水管道工程中。地面覆土最大深度（自地面至检查井底板内表面）通常为6m，地下水位不高于地面以下0.5m。 三、存在的主要问题 1. 检查井与管道的连接方式 检查井与管道的连接方式可采用刚性接口及柔性接口。检查井的组合件可分为以下几个部分：底板+底座+井室+支管接入段+收缩口和井盖；其中混凝土底板用于固定、承托检查井；底座部分主要用于排水主管的连接，该部分也是检查井型号选用的主要依据，是预制混凝土检查井的关键部分；井室的功能主要是调节支管接入的高度，满足部分需要接受支管检查井的需要；支
12、管接入段的功能是接收支线管段的接入；收缩口和井盖部分调节检查井与安装地段路面的高度差，保持安装地点的检查井与路面持平；装配式检查井各功能部分各司其职，通过现场的安装、调试快速拼装成简单、适用的功能体。 2. 工程设计中实际考虑的应用条件 通过近些年来国内各个城市不断的工程实践，对预制混凝土检查井的施工与设计也不断优化、提高、完善，得到了许多宝贵的工程与应用经验，工程思路大大提高。目前较为突出的问题主要体现在预制检查井模具数量较多；部分检查井型式使用较少，但是每种形式都要对应一种模具，导致浪费；支管接入段标高、角度变化较多，难以控制，导致难以形成市场定型产品。 3. 优化设计方法 上述工程实践中
13、的不足需要在设计工作中进行优化设计，以有效降低检查井模具的数量及种类，形成系统的系列产品，从而加速产品的工业化进程。 （1）支管接入段优化设计 支管接入的标高、角度及管径不确定性，导致模具数量增加。市政工程中由于雨水、污水管道计算公式不同，水体受纳区域各自不同，管径各不相同。同时受地形、地域、施工条件的影响，导致管道接入检查井角度、高度形形色色。对于固定位置、上下游主管已明确的装配式检查井而言，其底座、底板不变，由于支管接入的管径、标高、角度变化，都必将导致需要设计不同类型的支管接入方案，因此产生多种检查井生产模具。 在预制检查井工程设计中，应当尽量简化模块设计，将模块的变化模式尽量压缩在较小
14、的范围之内，从而达到工程适用能力强、范围广的目的，减少制作模具的使用，达到减少浪费的目的。 优化设计方案：取消井室部分模块，只设置支管接入段模块，固定支管接入段的标高；同时减少接入支管管径的变化模式，接入管径主要考虑采用标准整数管径，降低管径变化范围。例如：支管接入DN300DN500采用DN500的开孔模数级数，DN500DN800采用DN800的开孔模数级数，开孔与接入管道之间的空隙使用水泥砂浆填充并二次填充保证止水；一般而言，支管接入不会大于DN1000，这样就能大大减少支管接入段的模数变化值，使一种模数级别能够适用更多的变化范围，适用区域变化更广。 对于支管管段的标高控制，设计时固定支
15、管接入段开口标高，保证接入支管的标高在可调控范围之内。必要时在支管前设跌水井，调控标高，或者可以考虑采用标高调控模具，在实际工程应用中也是可行的。 从以上优化设计方案可以看出，关于支管接入的设计优化有相当多的可操作前景，能够省略掉井室部分，简化支管接入段的接入模式，降低预制混凝土检查井的制作模具，有着很高的经济价值和实用价值，能够开阔关于预制混凝土检查井优化设计的视野，促进装配检查井在市政行业内更广阔的范围内使用。 （2）三通、四通检查井优化设计 传统设计中，充分考虑了三通、四通检查井的接入管道角度，分别设置了不同的接入模块，导致产品生产模具数量增加。 经过不断的工程实际应用，可以考虑传统砖砌
16、检查井使用灵活、根据现状地域情况现场调解的优点与预制装配式检查井牢固、安装快捷的优点相结合，将预制井与砖砌井在实际工程应用中有效地结合起来，从而减少预制井的模数选择，有效控制预制井所需模具的数量，将少之又少使用的数种预制井简化为常用预制井+砖砌井的模式，从而控制预制检查井的模具生产，有效提高工程效率功能效果。 工程设计时，对应一种接入三通、四通预制混凝土检查井的管道，只考虑垂直接入，即与主管夹角为90；在侧接管道前设置转角砖砌检查井，调整管道方向保证管道接入。接入孔也可设计成锲口形式，拓宽接入管段的角度范围。这种方法虽然增加了一个砖砌检查井，但是接入角度较大的三通、四通检查井工程使用较少，这样
17、一种制作模具+砖砌井的使用模式能够适用非常广的范围，达到模数简单、高效使用的效果。 预制混凝土检查井能够适用于快速拼装、工程抢险、结构强度要求高等市政工程。相对而言，预制检查井的造价较高，目前未形成产业化、标准化导致的工程造价费用提升约5%8%。随着工艺技术的提高及工程设计不断优化，其经济效益必将显著提高。它所带来的显著社会效益也表明了随着社会工业化不断发展的将来，将具有良好的发展前景。 四、结论及展望 随着我国经济飞速发展、科技水平不断进步，新技术必将不断应用于市政行业及不断拓宽的各个领域。从预制混凝土检查井的研发到使用，国内只经过几年的时间，并且形成了适用于我国国情的系列产品。虽然工程使用
18、当中仍存在着不足，但是各相关领域都在不断总结、提高，预制混凝土检查井技术正得到飞快的提升并且在不断进步。国内曾有专门单位对预制混凝土检查井产业发展情况及发展前景发表过专项研究报告。 苏州混凝土水泥制品研究院于2007年起承担了国家科技部下达的全国科研院所技术开发研究专项资金项目，其中就有预制混凝土检查井的研究开发内容特别是防腐检查井的研究与开发。该项目着重研究预制混凝土检查井的产品系列、生产工艺技术、专用生产装备和产品检测手段，可以为我国推广使用预制混凝土检查井产品创造良好条件。 预制混凝土检查井标准的及时颁布与实施，不仅可以更好地指导国内预制混凝土检查井产品的设计、制造、产品检验和铺设安装，还填补了我国在该领域的标准空白。