城市道路檢查井周圍路面損壞機理分析及處理

陳 超 吳世美

城市道路檢查井由于各種原因不得不布置在瀝青路面上，受車輛沖擊、檢查井周圍路基沉降等作用，導致行駛的車輛在檢查井周圍容易發生跳車，跳車對檢查井和周圍路面產生附加的沖擊荷載，致使路面結構及檢查井發生早期損壞，并影響行車的舒適性，同時也加劇了車輛的磨損，甚至因車輛避讓檢查井而發生交通事故。本文分析檢查井與周圍路面沉降差異產生的原因，提出了“剛柔過渡”的治理方法。

1 檢查井周圍路面破壞原因分析

檢查井及其周圍路面的各種材料的剛度和強度存在相當大的差異。檢查井一般采用磚砌結構，其彈性模量約1 200 M Pa，可以認為是剛性結構(相對于路基而言)，而一般填土路基在壓實度達95%時彈性模量僅為30 MPa～80 MPa，可以認為是柔性結構(相對于檢查井而言)。由于剛度差異的存在，道路在行車荷載的壓力、剪切力和沖擊力作用下，必然導致檢查井與周圍路面之間產生較大的剛度突變和較大的沉降差異，從而引起檢查井周圍路面結構和檢查井的早期損壞。

2 防治措施

2.1 檢查井周圍回填材料

根據對各類半剛性材料的工程性質、經濟適用性、工程應用及回填技術標準等情況的調查發現，石灰穩定土、水泥穩定土、水泥石灰綜合穩定土等，容易獲取且較經濟，在技術上也能確保“剛柔過渡”的效果。

2.2 檢查井周圍回填區的范圍和連接形式

確定檢查井周圍路基回填區的范圍時要考慮3個要素:1)長度要滿足“剛柔過渡”的技術要求;2)長度要滿足檢查井周圍路基填土與已填路基的良好結合的要求;3)滿足施工作業的要求。為了便于壓實機械的碾壓，檢查井周圍路基回填區最小為50 cm。檢查井周圍填土與已填路基相接部分需采用適當的坡度相接，采用分層臺階式填筑。分層填筑總厚度與路基層的填筑厚度相同，半剛性材料層底部標高與檢查井底部標高一致或略高。

3 損壞機理及治理措施的有限元分析

3.1 結構計算模型

模型采用多層彈性理論，層間接觸條件為完全連續體系。

檢查井井筒為磚砌結構，井蓋為球墨鑄鐵井蓋(φ 700)，設井高度為150 cm。模型選取8 m×8 m的一段路面進行研究，計算采用的路面結構材料參數見表1。車輛荷載為標準軸載BZZ-100，接地壓強為 p=700 kPa，采用單圓荷載直徑為 D(a)=0.302 m。計算采用了未設置半剛性過渡層的模型(記為A)和設置半剛性過渡層的模型(記為B)。

表1 路面結構材料參數表

3.2 計算結果分析

3.2.1 路表彎沉分析

1)從圖1，圖2可以明顯看出，設置半剛性過渡層后，道路與檢查井的沉降差呈弧線形變化。模型A最大豎向變形為0.473 mm，而模型B為 0.255 mm，減小約46%。

2)通過檢查井直徑的路面各點豎向變形(見圖3)，可以看出設置半剛性過渡層后，檢查井附近路面沉降明顯減小，檢查井與路面沉降差異最大值 UZmax;模型A為0.287 mm，模型B為0.171 mm，減小約38.4%，效果顯著。豎向變形的最大位置出現在檢查井與道路連接處距離檢查井5 cm～35 cm區間(對于圖3中 x坐標3.3 m～3.6 m)，這與實際路面損壞半徑分布基本相同。

3.2.2 應力分析

1)從圖4可以看出在檢查井和道路連接處受拉應力較大，而在井蓋邊緣出現應力集中，這就是為什么道路破壞一開始表現為沿檢查井井蓋周邊出現環向裂紋的原因。2)通過檢查井直徑的路面各點等效應力如圖5所示。模型B的等效應力相對于模型A減小幅度較大。模型B的最大等效應力差異值為1.345 MPa，相對于模型A的最大差異值3.393 MPa，減小近63.4%，起到了很好的作用。

4 結語

1)在車輛荷載作用下，檢查井與周圍路面的剛度突變引起了檢查井周圍路面的開裂，繼而導致了水損害。2)應用“剛柔過渡”原理，采用半剛性材料治理檢查井周圍路面因剛度差異引起的路面破損問題的措施是可行的。3)有限元計算表明，相同情況下，設置半剛性過渡層后，路面豎向變形和沉降差異均有較大幅度減小，能夠顯著減小檢查井與周圍路面的沉降差，在工程中有實際意義。4)設置半剛性過渡層無需特殊設備，材料為常規土建材料，在實際應用中具有較強的可行性與操作性。

[1] 段建軍.城市道路檢查井周圍病害的防治對策[J].科技情報開發與經濟，2005，15(24):243-244.

[2] 曲宏偉.現澆搭板在瀝青路面檢查井的應用探討[J].科技風，2008(1):16-17.

[3] 杜長勤，榮新安.柔性路面檢查井和周邊路面損壞因素分析及施工工藝研究[J].安徽建筑，2004，11(6):90-91.

[4] 蔣功雪，寥春芳.采用半剛性材料治理橋頭跳車質量通病[J].中南公路工程，2002，27(4):51-54.

[5] 王曉江，王光明，蕭 巖.檢查井病害對道路平整度的影響及其對策[J].特種結構，2007，24(3):9-13.

[6] 鄧學鈞.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社，2000:30-31.

[7] 魏同春.論檢查井周圍病害成因及防治措施[J].廣東技術師范學院學報，2007(10):78-79.

[8] 姚淑艷.城市道路檢查井與路面銜接問題之探討[J].科技情報開發與經濟，2007，17(16):254-255.