2015.11+全面贯彻标准,提高预制混凝土检查井的水平.pptx

贯彻预制混凝土检查井JC/T2241-2014标准 全面提高预制混凝土检查井质量水平 曹 生 龙 北京市市政工程研究院 二O一五年十一月苏州 预制混凝土检查井JC/T2241-2014标准正式 实施，这是我国水泥制品又一项新标准，为推动 预制混凝土检查井新的发展，创造了有利条件。 随着预制混凝土检查井JC/T2241-2014标准 实施，必将会形成应用混凝土检查井的热潮。 然而在贯标过程中如何全面提高混凝土检查井质 量和制造水平成为当务之急。 就此，本文作者对当前我国混凝土检查井生产情 况和国内外较为先进的生产工艺和装备作一介绍 ，供混凝土检查井生产企业作参考。 1 国内混凝土检查井概况 当前混凝土检查井型式 (a) (b) a)特点是：使用马蹄形收 口圈；上下井室组合；下 井室独立底板；下井室上 开置圆孔与管道连接。 (b)特点是：不使用收口 圈；上下井室组合；井室 上独立顶板；井室下独立 底板；下井室上开置圆孔 与管道连接。 伊犁吉顺水泥 制品有限公司 伊犁吉顺水泥 制品有限公司 当前混凝土检查井型式 (c) (c)特点是：圆锥形收口圈，矩 形井室，上下井室组合，各开 半孔，各带顶板和底板。 伊犁吉顺水泥 制品有限公司 当前混凝土检查井型式 (d) (e) (d)矩形井室；不使用 收口圈；上井室带顶板 ；下井室独立底板；下 井室开置U形孔与管道 连接。(e)特点是：上下 井室组合，井室上都开 置圆孔与管道连接、独 立顶板与底板。另外有 ：单一井室；带底板的 井室；带柔性连接的开 孔井室等。 伊犁吉顺水泥 制品有限公司 伊犁吉顺水泥 制品有限公司 构件间的接口为刚性连接，以砂浆为封口材料 现用混凝土检查井特点 井室与管道连接基本都是刚性连接，以普通 水泥砂浆为封口材料 伊犁吉顺水泥 制品有限公司 井盖的井座与井口圈连接以在井口圈中预埋螺栓，在检查井 安装时以螺母锁紧 现用混凝土检查井特点 混凝土检查井的顶面标高以调节圈 及填充砂浆进行调整 井室内流水槽现场现浇制作 这些型式混凝土检查井存在的缺点： 普通水泥砂浆为砌筑和封口材料，强度低、收缩量大。 混凝土检查井构件间接口为企口或平口形式，以砂 浆砌筑和闭水，在长期冲击荷载作用下，逐渐碎裂，接口 闭水性能失效、产生渗漏。 这些型式混凝土检查井存在的缺点： 混凝土检查井井座与井口圈间接口砂浆，在长期冲击荷载作用下，逐 渐碎裂掉落，检查井井盖下沉，造成路面凹凸不平，道路行车质量下降。 以砂浆刚性口连接接口，施工慢，现场湿作业工作量 大。 这些型式混凝土检查井存在的缺点： 混凝土检查井井室与管道连接处 为刚性连接，一定时段后地基发生 沉降，管道与检查井间沉降量不一 致，管道中受弯矩作用，发生管子 折断现象，管道被破坏。 这些型式混凝土检查井存在的缺点： 检查井井座与井口圈采用在井口圈内预埋螺栓(图3)，安装时井座预 留孔套入螺栓内，拧紧螺栓固定住井座的方法，缺点是预埋螺栓高出 混凝土井口圈顶面，井口圈在存放、转运、安装过程中易碰伤螺纹，螺 栓被损坏，堆放中为避免螺栓碰坏也不能叠放，堆放场地占用面积增大。 预制混凝土井室出厂前未在厂内预制井底流水槽，在现 场安装后人工制作流水槽，费工、费时、增加费用，没有 充分体现预制装配化的快速、省工、省钱、环保等优点。 吊装方式落后，多数以预埋吊环式吊装，增加 钢筋用量、现场切割吊环费工，费时。 外观粗糙、尺寸公差大。 当前混凝土检查井的配筋 当前混凝土检查井生产企业大多使用北京市市政 工程研究院于上世纪末编著的预制装配式混凝 土排水检查井05SS521图集配筋，基于当时认 识水平，配筋量明显偏多。 图6是从05SS521图集中摘取的配筋图和配筋表。 700混凝土井室配筋面筋为785.3982mm2、8 钢筋全高720mm配筋10环。 当前混凝土检查井的配筋 05SS521图集中700井室配筋表 当前混凝土检查井的配筋 然而，700混凝土管，作为管道埋设深度5m、90土弧基础，C30强度等级 混凝土、钢筋设计强度 ，计算配筋量下表所示： 管径 (mm) 壁厚 (mm) 埋设深度 (m) 土弧 基础 () 地面 荷载 (kN/m2) 单层配筋内 保护层厚 (mm) 钢筋 直径 (mm) 配筋量 (mm2/m) 720mm长配筋 环数(环) 70010059010358 726.0699 10.40 700混凝土管摸似检查井室条件的配筋量计算 当前混凝土检查井的配筋 700混凝土井室配筋量与埋深5m的700混凝 土管配筋量相当，720mm长度上的配筋环数都 为10环左右(钢筋直径8mm)，显然卧放在土基上 的管子所受荷载远大于竖放的混凝土井室，两者 相似的配筋量，说明05SS521图集的配筋是不合 理的。 当前混凝土检查井的配筋 表2是按照给水排水工程结构设计规范（GB50069-2002）中规定的 计算荷载组合、按本文作者建立的方法计算的配筋量，700混凝土井 筒、高度720mm只需配置8直径钢筋4（3.68）环，这也说明05SS521 图集的配筋是不合理的。 700混凝土井筒配筋量计算值 内径 (mm) 壁厚 (mm) 井筒 高度 (mm) 顶距 地面 (m) 车辆 荷载 (kN/m2) 单层配筋内 保护层厚 (mm) 钢筋 直径 (mm) 配筋量 (mm2/m) 720mm高配 筋环数(环) 7001007200.42140358 256.58203.6753 当前混凝土检查井的配筋 本文作者考察过多国，如日本、土耳其、法国、德国等国，除收口井外 其他检查井构件基本不配筋，软弱地基中使用井室底板配有少量钢筋。 土耳其公司生产的八角井室，带底、带预留柔性接口、带流水槽，不配筋或少量配筋。 如图所示，井室上满布孔洞，如配有钢筋也都被切断，没有配筋的意义。 当前混凝土检查井的配筋 但是近20年过去了，我国尚未编制一本合宜的用于混凝土检 查井配筋图集，随着JC/T2241-2014标准的实施，应该有一 本新图集来替代05SS521图集。 现有混凝土检查井生产方法 现在国内主要应用立式振动法生产混凝土检查井，部分企业 用悬辊法或离心法生产圆形混凝土井筒和井室，只有少数企 业用上了芯模振动法生产混凝土检查井。 相对于国外专用混凝土检查井生产工艺和生产设备，我们落 后了。用工多、效率低、周期长、耗能高、环保差、劳动强 度大等缺点都是妨碍混凝土检查井的推广应用。 2 贯彻预制混凝土检查井标准 全面提高混凝土检查井质量水平 应抓住贯标机会，使混凝土检查井的质量水平有一明显提高。 混凝土检查井型式改进 构件间的刚性连接接口闭水材料采用树 脂水泥砂浆，提高砂浆强度和减小收缩 量。 采用刚性接口连接的构件如图所示，构 件接合面处不留间隙，在8mm接口间隙中 填充树脂水泥砂浆，使砂浆不受竖向力作 用。 混凝土检查井型式改进 混凝土检查井井座与井口圈间插入不同 厚度钢片，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于填充砂 浆，而是由调整钢片负担，避免填充砂浆 碎裂掉落。检查井井盖不再下沉，路面平 整度得到保证，道路行车质量不受影响。 混凝土检查井型式改进 台湾地区用井座与井口圈固定方法 混凝土检查井型式改进 混凝土检查井各构件的接口采用柔性胶 圈接口，提高接口密封性，简化操作，减 少操作时间、减轻劳动强度。 混凝土检查井型式改进 混凝土检查井井室与管道连接处改为柔性连 接，防止地基不均匀沉降引起的管子折断破 坏。柔性接口有多种做法，可为：(a) 以特种密 封橡胶套圈套于管子上，插入井室预留孔，压 缩橡胶套圈密封接口。(b) 井室上预制有承口或 插口，管子以胶圈为密封材与井室相接。 (c) 井 室上预留孔中固接承口与插口短节，管道管子 再以柔性方式与井室短节相接。 (d) 井室与管子 间隙中填充弹性油膏替代砂浆，成为有一定柔 性的接口 混凝土检查井型式改进 橡胶套圈形状示意图 混凝土检查井型式改进 井室上预制承插口与管道承插口连接，以橡胶圈密封 混凝土检查井型式改进 带有预制承口和插口的井室 后接柔性接口井室 混凝土检查井型式改进 管子与井室预留孔直插式、防水膏泥接口示意图 混凝土检查井型式改进 检查井井座与井口圈采用 在井口圈内预埋螺母，安装时 以螺栓连接井座和井口圈，拧 紧螺栓固定住井座。不存在高 出混凝土井口圈顶面的螺检， 井口圈在存放、转运、安装过 程中不破坏螺纹，堆放中可以 叠放，堆放场地占用面积减 小。 混凝土检查井型式改进 混凝土井室在厂内预制井底流水槽，或制有配装的流水槽，省却现场制作流水槽 国外井室内流水槽都是在厂内预制，提高装配化程度，减少现场的工作量。 混凝土检查井型式改进 精细制作模型，认真操作，改进外观，提高尺寸精度提高模型加工精 度，轮廓漂亮、线条顺暢、表面平整光滑，接缝处不漏浆。 生产多边形井室 井室横断面形式除圆形和矩形外，尚宜制作多边形井室，八边形、六边 形等。连接井室的水管除直线式和90支管外，尚可接45、30支管，一 般能满足排水管道设计中各支管连接角度的需求。 井室上除管道建设时所需支管预留孔外，尚宜留有盲孔，留待将来增建 支管时打通盲孔连接支管，不需切割井室开孔。 混凝土检查井型式改进 带顶板井室、带底板井室 距形井室带顶板或带底板较常用，圆形井室常生产不带 顶板的井室。带顶板井室在检查井安装时有较多优点， 应设计带顶板与带底板两用模具，同时可生产带底板的 混凝土井室与带顶板的混凝土井室。 (2) 推广应用高频振动工艺、干硬性混凝土， 生产混凝土检查井 芯模振动工艺生产管道用预制混凝土制品具有较多优点： 高度机械 化、自动化生产，生产效率高，劳动力占用少； 对生产品种多、批量 少的产品适应性强，且投入省，一种规格产品只要一套模具生产。成型 后、即时脱模，产量不受模具数量的限制，投资低，产品尺寸精度高； 采用干硬性混凝土，胶凝材料使用量少，成本低； 高频振动成型， 混凝土不发生分层离析作用，管体混凝土致密、强度高；采用自然或 低温蒸汽养护方法，节约能源；生产环境改善，操作劳动强度低，文 明生产；工序少，工艺生产线短、辅助吊运设备减少；可成型内壁 嵌合防腐蚀塑料薄膜的检查井等。 (2) 推广应用高频振动工艺、干硬性混凝土， 生产混凝土检查井 欧美等国都大量采用芯模振动工艺生产混凝土检查井，下图为 土耳其公司芯模振动工艺专用混凝土检查井生产装备。 高频振动工艺制造混凝土检查井自动化生产装备 (2) 推广应用高频振动工艺、干硬性混凝土， 生产混凝土检查井 欧美等国都大量采用芯模振动工艺生产混凝土检查井，下图为 土耳其公司芯模振动工艺专用混凝土检查井生产装备。 高频振动工艺制造混凝土检查井自动化生产装备 (2) 推广应用高频振动工艺、干硬性混凝土， 生产混凝土检查井 欧美国家倾向于使用干硬性混凝土即时脱模工艺生 产混凝土检查井，振动成型方式可以是：芯模振 动、附着式高频振动、高频振动台振动成型。下图 是利用高频振动台成型的混凝土检查井井室。 生产工艺因地制宜 土耳其高频振动台制造混凝土检查井 生产工艺因地制宜 土耳其高频振动台制造混凝土检查井 生产工艺因地制宜 土耳其小芯模振动设备制造混凝土检查井 生产工艺因地制宜 生产工艺因地制宜 美国高频附着式振动器制造混凝土检查井 生产工艺因地制宜 生产工艺因地制宜 生产工艺因地制宜 生产工艺因地制宜 3混凝土检查井配筋计算 混凝土检查井需计算的构件有：井口圈、调 节圈、收口圈、井筒、井室、井室顶板、井 室底板等。其中按横断面形状分为：圆形、 矩形和其他形状。依顶板及底板与井室关系 分为：顶板连体井室、底板连体井室。 在JC/T2241-2014标准中，井室以上构件为圆 形构件，井室部分包含圆形井室及距形井室 两种。由于片幅所限，本文中只介绍圆形混 凝土收口圈及圆形井筒的配筋计算方法。 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 井筒上的作用 混凝土检查井结构上受有：a. 井顶及地面车辆荷载 或地面堆积荷载作用；b. 竖向土壤荷载对井筒产生 的侧向土压力作用。 地面车辆荷载对检查井作用形式分为两种： 车辆后轮在检查井某一侧（以下称为条件A）。 车辆后轮在检查井井盖中央（以下称为条件B）。 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 车辆荷载作用位置图(直筒形及收口形两种) (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 轮压作用于井盖中央（条件B），对直筒形井圈、 井筒只产生正压力，不产生弯矩。对收口形检查井 除了正压力作用外，尚产生弯矩作用，因而在收口 形检查井中需分别按条件A、B进行配筋计算。实际 经结构计算对比，收口形井筒受条件A作用产生的 内力大于条件B的作用，因而一般情况下可只按条 件A计算混凝土井筒中的内力和配筋。 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 各项荷载计算(条件A计算) a. 地面车辆荷载产生的侧向土压力 ： 在检查井一侧作用的轮压向下传递时，受到检查井 的阻隔，因此下式中b向的轮压传递扩散系数改为 0.7（见上图）。 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 作用于检查井一侧的轮压荷载 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 轮压作用于检查井一侧产生的侧向土压力 高程名称Hzqvkqhz,k 收口圈项0.42 319.9559 106.6520 第一节井筒顶1.14 78.0625 26.0208 第二节井筒顶1.86 36.7509 12.2503 第三节井筒顶2.58 15.2644 5.0881 第四节井筒顶3.30 9.9813 3.3271 第五节井筒顶4.02 7.0363 2.3454 距地面6 3.3915 1.1305 距地面8 1.9808 0.6603 距地面10 1.2973 0.4324 (1) 圆形混凝土收口圈、井筒(以下合称为井筒) 上的作用荷载 各项荷载计算(条件A计算) b. 竖向土荷载产生的侧向土压力 ： 各项荷载计算(条件A计算) b. 竖向土荷载产生的侧向土压力 ： 根据上述公式算出不同深度竖向土荷载产生的侧向土压力 高程名称Hz 竖向土荷载 (kN/m2)侧向土压力 （kN/m2） 收口圈项0.42 11.5214 3.8405 第一节井筒顶1.14 31.2725 10.4242 第二节井筒顶1.86 51.0235 17.0078 第三节井筒顶2.58 70.7746 23.5915 第四节井筒顶3.30 90.5256 30.1752 第五节井筒顶4.02 110.2766 36.7589 距地面6 164.5920 54.86 距地面8 219.4560 73.15 距地面10 274.3200 91.44 各项荷载计算(条件A计算) 检查井井筒上作用的侧向土压力： 各项荷载计算(条件A计算) 检查井井筒上作用的侧向土压力： 高程名称 (m) （kN/m2）（kN/m2） 收口圈项0.42 106.65203.8405 第一节井筒顶1.14 26.020810.4242 第二节井筒顶1.86 12.250317.0078 第三节井筒顶2.58 5.088123.5915 第四节井筒顶3.30 3.327130.1752 第五节井筒顶4.02 2.345436.7589 距地面6 1.130554.86 距地面8 0.660373.15 距地面10 0.432491.44 各项荷载计算(条件A计算) 从上表可知，侧向土压力距地面越近，侧向土压力越大， 最大作用值位置在检查井顶；随着深度往下，侧向土压力 急剧减小，埋深约1.01.5m处最小；埋深继续加大，竖 向土荷载作用的侧向土压力荷载逐渐增大；最大埋深10m 处，侧向土压力荷载仍然小于顶端处荷载值。因而检查井 井筒结构计算应以顶端位置作用为结构计算控制值。 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 由轮压荷载产生的弯矩、应力 由轮压荷截产生的侧向土压力，作用于检查井的受 力状态如下图所示。 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 由轮压荷载产生的弯矩、应力 按埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程 CECS143弯矩计算公式： (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 由轮压荷载产生的弯矩、应力 直口井轮压荷载产生的弯矩： Hz qhz,k (kN/m2) r0 (m) MCL （kN-m） 0.42 76.1800 0.44.7993 1.14 18.5863 0.41.1709 1.86 8.7502 0.40.5513 2.58 5.0881 0.40.2290 3.30 3.3271 0.40.1497 4.02 2.3454 0.40.1055 6 1.1305 0.40.0509 8 0.6603 0.40.0297 100.4324 0.40.0195 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 由竖向土荷载产生的应力、弯矩 竖向土荷载产生的侧向土压力作用于井筒状态图 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 由竖向土荷载产生的应力、弯矩 竖向土荷载作用产生的侧向土压力，对检查井壁产生应力 计算公式如下： 断面的内缘应力： 断面的外缘应力： (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 由竖向土荷载产生的应力、弯矩 计算检查井横截面配筋时，需将外压力（土压力。此处忽 略井内水压力及外侧地下水压力的作用）对检查井壁产生 的应力换算成弯矩M，以便与其他荷载产生的弯距、轴力 进行组合。弯矩M的计算公式为： (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 直口井轮压荷载产生的弯矩、竖向土荷载产生的弯矩之和 ： 高程名称 (m)（kN-m）(kN-m) (kN-m) 收口圈项0.42 4.7993 -0.003160 4.7962 第一节井筒顶1.14 1.1709 -0.008578 1.1624 第二节井筒顶1.86 0.5513 -0.01400 0.5373 第三节井筒顶2.58 0.2290 -0.01941 0.2096 第四节井筒顶3.30 0.1497 -0.02483 0.1249 第五节井筒顶4.02 0.1055 -0.03025 0.0753 距地面6 0.0509 -0.04515 0.0057 距地面8 0.0297 -0.03048 -0.0008 距地面10 0.0195 -0.05579 -0.0363 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 收口圈中轮压荷载产生的弯矩： (kN/m2)(m) （kN-m） (m) 0.42 76.1800 0.44.7993 0.10 1.14 18.5863 0.552.1467 0.10 1.86 8.7502 0.551.0106 0.10 2.58 5.0881 0.550.4198 0.10 3.30 3.3271 0.550.2745 0.10 4.02 2.3454 0.550.1935 0.10 6 1.1305 0.550.0933 0.10 8 0.6603 0.550.0545 0.10 10 0.4324 0.550.0357 0.10 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 收口圈中竖向土荷载产生的弯矩： (m) (kN/m2)(m)(m)(N/mm2)(N/mm2)(kN-m) 0.42 3.8405 0.350.45 -0.0247 -0.0198 -0.003160 1.14 10.4242 0.500.70 -0.0867 -0.0734 -0.008629 1.86 17.0078 0.500.60 -0.1414 -0.1198 -0.01408 2.58 23.5915 0.500.60 -0.1961 -0.1661 -0.01953 3.30 30.1752 0.500.60 -0.2508 -0.2125 -0.02498 4.02 36.7589 0.500.70 -0.3056 -0.2589 -0.03043 6 54.86 0.500.60 -0.4561 -0.3864 -0.04542 8 73.15 0.500.60 -0.6081 -0.5152 -0.00609 10 91.44 0.500.60 -0.7601 -0.6440 -0.04002 (2) 圆形混凝土井筒中内力计算 收口圈中轮压荷载产生的弯矩、竖向土荷载产生的弯矩之和 ： 高程名称 (m) （kN-m）(kN-m) (kN-m) 收口圈项0.42 4.7993 -0.003160 4.7962 第一节井筒顶1.14 2.1467 -0.008629 2.1381 第二节井筒顶1.86 1.0106 -0.01408 0.9966 第三节井筒顶2.58 0.4198 -0.01953 0.4002 第四节井筒