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(dǎo)致行駛的車輛在檢查井周圍容易發(fā)生跳車，跳車對檢查井和周圍路面產(chǎn)生附加的沖擊荷載，致使路面結(jié)構(gòu)及檢查井發(fā)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(fā)生交通事故。本文分析檢查井與周圍路面沉降差異產(chǎn)生的原因，提出了“剛?cè)徇^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(qiáng)度存在相當(dāng)大的差異。檢查井一般采用磚砌結(jié)構(gòu)，其彈性模量約1 200 M Pa，可以認(rèn)為是剛性結(jié)構(gòu)(相對于路基而言)，而一般填土路基在壓實(shí)度達(dá)95%時彈性模量僅為30 MPa～80 MPa，可以認(rèn)為是柔性結(jié)構(gòu)(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(dǎo)致檢查井與周圍路面之間產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jù)對各類半剛性材料的工程性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)適用性、工程應(yīng)用及回填技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土、水泥石灰綜合穩(wěn)定土等，容易獲取且較經(jīng)濟(jì)，在技術(shù)上也能確?！皠?cè)徇^渡”的效果。

2.2 檢查井周圍回填區(qū)的范圍和連接形式

確定檢查井周圍路基回填區(qū)的范圍時要考慮3個要素:1)長度要滿足“剛?cè)徇^渡”的技術(shù)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(jié)合的要求;3)滿足施工作業(yè)的要求。為了便于壓實(shí)機(jī)械的碾壓，檢查井周圍路基回填區(qū)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(dāng)?shù)钠露认嘟?，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(biāo)高與檢查井底部標(biāo)高一致或略高。

3 損壞機(jī)理及治理措施的有限元分析

3.1 結(jié)構(gòu)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(xù)體系。

檢查井井筒為磚砌結(jié)構(gòu)，井蓋為球墨鑄鐵井蓋(φ 700)，設(shè)井高度為150 cm。模型選取8 m×8 m的一段路面進(jìn)行研究，計算采用的路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)見表1。車輛荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100，接地壓強(qiáng)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(shè)置半剛性過渡層的模型(記為A)和設(shè)置半剛性過渡層的模型(記為B)。

表1 路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)表

3.2 計算結(jié)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(shè)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(diǎn)豎向變形(見圖3)，可以看出設(shè)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(xiàn)在檢查井與道路連接處距離檢查井5 cm～35 cm區(qū)間(對于圖3中 x坐標(biāo)3.3 m～3.6 m)，這與實(shí)際路面損壞半徑分布基本相同。

3.2.2 應(yīng)力分析

1)從圖4可以看出在檢查井和道路連接處受拉應(yīng)力較大，而在井蓋邊緣出現(xiàn)應(yīng)力集中，這就是為什么道路破壞一開始表現(xiàn)為沿檢查井井蓋周邊出現(xiàn)環(huán)向裂紋的原因。2)通過檢查井直徑的路面各點(diǎn)等效應(yīng)力如圖5所示。模型B的等效應(yīng)力相對于模型A減小幅度較大。模型B的最大等效應(yīng)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(jié)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(dǎo)致了水損害。2)應(yīng)用“剛?cè)徇^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(shè)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(shí)際意義。4)設(shè)置半剛性過渡層無需特殊設(shè)備，材料為常規(guī)土建材料，在實(shí)際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的可行性與操作性。

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