對(duì)道路井蓋的安全性設(shè)計(jì)研究

趙 娟 （河北科技學(xué)院 071000）

對(duì)道路井蓋的安全性設(shè)計(jì)研究

趙 娟 （河北科技學(xué)院 071000）

為滿足生活需求，城市道路井下管道日益增多，在道路上鋪設(shè)的井蓋也逐漸增加。近幾年來(lái)，道路井蓋出現(xiàn)的事故頻頻發(fā)生，逐漸成為行人所關(guān)注的焦點(diǎn)。我國(guó)為此頒發(fā)出一些條令和相關(guān)措施，但是并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。另外，從識(shí)別系統(tǒng)角度來(lái)看，作為城市識(shí)別系統(tǒng)規(guī)劃的一部分。從井蓋標(biāo)注方式到城市CIS視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)等方面有待提高。所以根據(jù)目前現(xiàn)狀，重點(diǎn)將井蓋外飾面和安全防護(hù)支架為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。

道路；井蓋；安全性設(shè)計(jì)

一、井蓋的發(fā)展及現(xiàn)狀

關(guān)于“井蓋”在文獻(xiàn)中描述很少。最早可通過(guò)古詩(shī)和漢書(shū)中看到是作為名詞“井”字出現(xiàn)。在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，作為水井、泉水、墓穴之意。但并沒(méi)有描述上面的“井蓋”。明朝時(shí)期，高啟在《雨中曉臥》一詩(shī)中有所提及：“井桁烏啼破曙煙，輕寒薄被落花天”。看來(lái)“井”字作為當(dāng)時(shí)作名詞使用，被稱為“井桁”，是作為水井旁邊護(hù)欄之意。在當(dāng)時(shí)作為保護(hù)行人，并起到與井蓋同等作用。至到清朝康乾時(shí)期，井蓋稱為“龍眼”出現(xiàn)在街道上。清末時(shí)期，德國(guó)侵占青島，在此長(zhǎng)久居住時(shí)期，修建了許多方便維修可供人鉆入的地下排水管道。并為路面上的井口鑄造出一批與井口大小相等的井蓋，起名“古力”。

根據(jù)資料分析，先是有井出現(xiàn)，為了起到安全遮擋的作用，便出現(xiàn)井蓋。隨著人們生活水平的提高，線路和管道越來(lái)越多，有些電纜線路使用地下鋪設(shè)管道進(jìn)行輸送。這時(shí)井蓋數(shù)目逐漸增多，井內(nèi)任務(wù)和功能也隨之加大。為了方便維修識(shí)別，在井蓋上面逐一鑄造字樣作出標(biāo)示。從我國(guó)八十年代至今，對(duì)井蓋標(biāo)注的名稱式樣越來(lái)越多，反而為辨認(rèn)帶來(lái)不少麻煩。

八十年代年代初期，我國(guó)鑄鐵型井蓋在市面上得到廣泛的使用。但是從材料和結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，并沒(méi)有發(fā)揮出很好的效果。在市面上出現(xiàn)一些為貪圖蠅頭小利，將井蓋偷盜后便賣廢鐵，導(dǎo)致路人掉陷井中喪命。為此國(guó)家還制定了一系列法規(guī)條例，制止此項(xiàng)事件再次發(fā)生。另一種被稱為“城市黑洞”現(xiàn)象。主要原因是由于使用環(huán)境和材質(zhì)本身的緣故，對(duì)受損后的井蓋沒(méi)有得到及時(shí)搶修和維護(hù)，為行人帶來(lái)了財(cái)產(chǎn)和生命危害。

在此情況下，國(guó)家支持研制新型耐用的復(fù)合型材料，替代以往鑄鐵型井蓋，為使行人減少損害。從材質(zhì)特有的屬性衡量，一方面可以有效地降低回收價(jià)值，減少被盜的機(jī)率。另一方面降低制造成本，方便城市大規(guī)模的使用。但是，任然在被損壞的井蓋面前，行人無(wú)法清楚辨別井蓋負(fù)責(zé)部門，使得被損壞或?qū)⒁獕牡舻木w不能得到及時(shí)修理。所以，在多雨的季節(jié)里，導(dǎo)致行人被漏掉在井中的事件頻頻發(fā)生。

二、井蓋安全支架設(shè)計(jì)

通過(guò)考查，被損壞的井蓋多數(shù)是由于長(zhǎng)期使用過(guò)程中受力不均，導(dǎo)致變形、開(kāi)裂等現(xiàn)象。又因?yàn)闆](méi)有得到及時(shí)維修，所以在長(zhǎng)期不被監(jiān)管維護(hù)的使用過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。本項(xiàng)設(shè)計(jì)方案是在日常使用的環(huán)境下，對(duì)抗壓窨井添加一個(gè)安全防護(hù)支架，使得能夠提高井蓋的承載力，并且在雨水淹沒(méi)的馬路上，防護(hù)行人和車輛陷到井中的危險(xiǎn)。

本項(xiàng)設(shè)計(jì)方案是在窨井井蓋1的中部下方固定支撐體2，支撐體2的底部設(shè)有與窨井蓋1上表面相平行的支撐平面3，支撐平面3小于窨井蓋1上表面。支撐平面3為圓面。抗壓窨井蓋外形輪廓為圓臺(tái)體。支撐體2內(nèi)豎向設(shè)有至少一個(gè)重量減輕孔4。抗壓窨井蓋支架整體部分，包括框形底座5，在框形底座5的中部上方通過(guò)支撐柱6固定連接框形井蓋支撐座7，（傳載的重力分布到六個(gè)支柱上，再由支柱分別傳遞給最下面的圓環(huán)底座上，最終將重力分散在井壁上。）框形底座5所在平面與框形井蓋支撐座7所在平面相平行，框形井蓋支撐座7與抗壓窨井蓋支承平面3位置及大小相適配。框形底座5和框形井蓋支撐座7均為圓環(huán)體。框形井蓋支撐座7上方設(shè)有環(huán)形支承平面。支撐柱2為六個(gè)圓柱體，均布于框形底座5與框形井蓋支撐座7之間。（如圖2-1）抗壓窨井支架的結(jié)構(gòu)示意圖：

在附圖中：2、支撐柱3、支撐底面4、減輕孔；5、框形底座；6、支撐柱；7、框形井蓋支撐座；8、環(huán)形支承平面；9、橡膠墊。

通過(guò)材質(zhì)具有的特性，將安全支架選用球墨鑄鐵型材質(zhì)。由于，球墨鑄鐵屬于一種復(fù)合金屬，里面主要含有：鎂合金，稀土合金，生鐵，低碳硅鐵，低碳錳鐵，經(jīng)過(guò)高溫溶解后鍛煉出球墨鑄鐵復(fù)合金屬。該復(fù)合金屬具有韌性強(qiáng)，承重力度大，耐腐蝕，不易碎等特點(diǎn)，能夠承載較大的壓力。

在井蓋與安全支架之間設(shè)計(jì)一款環(huán)形撐座，撐座內(nèi)外直徑與井蓋支架的上端直徑相等。用來(lái)減少井蓋對(duì)支架帶來(lái)的沖擊力和碰撞時(shí)產(chǎn)生的噪音，防止井蓋與支架之間產(chǎn)生彈、跳等破壞性作用。

每一款材質(zhì)都獨(dú)具自身的特性，將其安置在適合的位置，發(fā)揮最大的作用。對(duì)井蓋下的撐座材料選用鋼絲和橡膠混合體。首先，橡膠具有耐腐蝕，耐油、耐燃、耐氧化、密度大等綜合性能，對(duì)堅(jiān)硬物體之間具有保護(hù)作用。在橡膠中填充鋼絲，將橡膠和鋼絲做混合型材料。用來(lái)增加橡膠撐座密度。利用鋼絲和橡膠做減震，具有耐磨，耐穿透等功能，降低損害系數(shù)和減低噪音分貝。在使用的環(huán)境中，能夠承受較寬泛的溫度差不易走形。緩沖了井蓋與支架之間的碰撞，有效的保護(hù)井蓋。

三、井蓋視覺(jué)識(shí)別設(shè)計(jì)

通過(guò)考查分析，在日常使用中多數(shù)井蓋標(biāo)注的功能不夠明確，相關(guān)負(fù)責(zé)部門沒(méi)有定時(shí)維護(hù)或監(jiān)管。由于標(biāo)注不夠明確，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不能及時(shí)與直接負(fù)責(zé)人員取得聯(lián)系，很可能造成嚴(yán)重的后果。

針對(duì)目前道路上所鋪設(shè)的井蓋進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)該對(duì)井蓋的功能和負(fù)責(zé)單位等內(nèi)容做出詳細(xì)文字標(biāo)注，再者利用井蓋上的裝飾題材與外部造型標(biāo)示其功能。例如日本井蓋，部分外形具有明確的標(biāo)示作用。消防栓窨井井蓋大多使用矩形，上面注有消防字樣和圖飾。即便是在距離較遠(yuǎn)處，從外形上也能夠很容易的與其它功能井蓋相區(qū)別開(kāi)，起到一目了然的效果。另外，井蓋上面的圖案不僅僅是一種裝飾，還是一種語(yǔ)言，具有一定的功能識(shí)別作用。通過(guò)裝飾紋樣告知行人該城市的特產(chǎn)、民俗文化、旅游景點(diǎn)、方向坐標(biāo)、井下功能等信息。日本在井蓋上面將此設(shè)計(jì)形式發(fā)揮到極致，例如運(yùn)用該城市具有代表性的建筑、植物、動(dòng)物、自然風(fēng)景等內(nèi)容做為裝飾主題，分別體現(xiàn)出該地區(qū)的文化建設(shè)要素。美國(guó)同樣也是為此做出一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，能夠表明該井蓋下面是何功能，提示行人注意安全等等。德國(guó)運(yùn)用材料和結(jié)構(gòu)，以及日常維護(hù)施工和管理等方面，為我們展現(xiàn)出值得借鑒的方方面面。

面對(duì)各國(guó)成功的設(shè)計(jì)案例，我國(guó)也需要對(duì)此作出改進(jìn)和發(fā)展。在確保行人基本安全的前提下，還應(yīng)具有標(biāo)示性、文化性和裝飾性。目前，我國(guó)窨井井蓋幾乎是千人一面，從遠(yuǎn)處望去全是黑色一片一片的蓋子。而且從井蓋的上面望去，絕大多數(shù)的井蓋基本上是利用簡(jiǎn)單的十字浮雕作為防滑功能，在下面邊緣處標(biāo)注制造的日期，中間部分偶爾還會(huì)出現(xiàn)功能簡(jiǎn)易的名稱如，污、雨、水、暖、寬帶，再進(jìn)一步的功能分類中，像電纜、電力等名稱標(biāo)注基本上是統(tǒng)一概括“電”字之類，不明確的標(biāo)注。這種情況有可能導(dǎo)致行人發(fā)現(xiàn)被損壞的井蓋不容易辨別出負(fù)責(zé)的部門，所以得不到及時(shí)的維修，為出行安全帶來(lái)極大的隱患。

在城市道路中，根據(jù)井下的功能不同，可以設(shè)計(jì)出與功能相關(guān)的井蓋雕塑作為裝飾。 對(duì)重要功能的井蓋做出特殊式樣的造型設(shè)計(jì)，以便在遠(yuǎn)處能夠清楚地知道井下功能。向具有消防、供電、給水等功能的井蓋。在步行街、小區(qū)人行道、公園、廣場(chǎng)等環(huán)境中，考慮到該場(chǎng)地人密度較高，一旦出現(xiàn)緊急情況會(huì)造成嚴(yán)重的損失，需要在最短暫的時(shí)間內(nèi)處理緊急情況，為了方便識(shí)別，可以將井蓋造型進(jìn)行特殊形狀處理。如矩形、五星、三角形等外形。另一種方法，可以在井蓋上面做出裝飾雕塑，該裝飾雕塑與井蓋能夠完全分離，方便應(yīng)用或檢修時(shí)打開(kāi)井蓋，完成井下作業(yè)。例如消防作用的井蓋可設(shè)計(jì)一款消防栓的雕塑，給水功能可以做中國(guó)傳統(tǒng)的轆轤井式樣雕塑等，總之讓人一目了然，即便是出現(xiàn)緊急情況時(shí)也能清楚的知道應(yīng)該去找具有那種功能的井。

如果在城市商業(yè)步行街區(qū)，井蓋上面還可以采取具有功能性的雕塑。如雕塑一個(gè)長(zhǎng)椅，為行人提供一個(gè)暫歇的位置。若是在一座旅游城市可以在井蓋上面雕塑該城市特有植物、動(dòng)物、景點(diǎn)、方向標(biāo)示等內(nèi)容。不僅起到提示作用，還起到宣傳和指示功能，同時(shí)為城市旅游人群帶來(lái)方便。對(duì)具有悠久歷史的古城，以該城市的人文主題作為設(shè)計(jì)方向，表現(xiàn)該城市的地域文化特色。

另外，根據(jù)色彩知識(shí)和視覺(jué)范圍，對(duì)窨井井蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)。行人在道路上行走時(shí)，通常水平視覺(jué)范圍是150°，垂直范圍是120°，其中注意力集中在水平與垂直的五分之一處范圍內(nèi)，正常視覺(jué)長(zhǎng)度范圍在5-10米之間。通過(guò)視覺(jué)距離間距對(duì)井蓋外表面做色彩圖案裝飾。再運(yùn)用色彩面積、純度、明度對(duì)井蓋上面做出裝飾，吸引行人注意力，起到提示警覺(jué)作用。利用色彩對(duì)的視覺(jué)穿透力和色彩心理學(xué)，將井蓋裝飾顏色選取為紅、黃、藍(lán)三原色。紅色，首先想到的是歡快熱烈和消防相關(guān)內(nèi)容。藍(lán)色，給人冷靜的同時(shí)聯(lián)想到海水。通過(guò)普遍色彩心理感受，將藍(lán)色作為給水井蓋的裝飾色，紅色作為消防井蓋的裝飾色。通過(guò)大面積使用以便起到醒目和易識(shí)別作用。

發(fā)展城市文化建設(shè)，滿足居民情感和生活安全保障需求。所以設(shè)計(jì)在滿足基本功能需求和安全保障的基礎(chǔ)上，還需要與城市環(huán)境和城市文化建設(shè)協(xié)同發(fā)展。本項(xiàng)設(shè)計(jì)是針對(duì)城市道路井蓋在日常使用中，頻發(fā)的安全隱患問(wèn)題，城市識(shí)別系統(tǒng)的統(tǒng)一性和城市文化建設(shè)等環(huán)境下，做出一系列有關(guān)井蓋的設(shè)計(jì)。從具有提示功能的裝飾設(shè)計(jì)到安全防護(hù)支架造型設(shè)計(jì)。目的是在做好安全出行工作的同時(shí)，還應(yīng)注意提升生活環(huán)境以及城市文化建設(shè)水平，創(chuàng)建理想的高水平生活環(huán)境服務(wù)于人民。

趙娟，河北科技學(xué)院教師，河北大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)專業(yè)碩士研究生。