專利名稱：抗差異沉降的窨井裝置及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市道路建設(shè)與施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及能夠抗差異沉降的窨井裝置及其施工方法。
背景技術(shù)：
城市建設(shè)中大量道路的建設(shè)往往伴隨著各類公用管線設(shè)施，從節(jié)約土地資源的角度出發(fā)，規(guī)劃部門經(jīng)常將此類管道，特別是雨污水管道安排在道路范圍內(nèi)，而此類管道因使用與維護的要求，需要每隔一定間距設(shè)置一個檢查井(人孔)，以便相關(guān)施工人員進入其中進行作業(yè)。通常此類窨井的井蓋是直接安放在井體上的，而由于井體位于車道下，在井蓋受到車輛荷載后，荷載會傳遞到井蓋、井體，再直接傳到土基，在長期的荷載作用下，土基被壓縮，導致井體與井蓋的下沉。此外，井體的建筑材料一般是磚塊或砼塊用結(jié)合料砌筑，在井體受壓時，這些結(jié)合料被擠出，井體自身壓縮，也導致了井蓋的下沉。通常，井蓋的下沉會引起周圍道路路面出現(xiàn)局部的正常開裂，縮短道路的使用壽命，并給行車安全與舒適帶來問題。 本申請人在第92234613. 5號實用新型專利“一種抗沉降組合窨井蓋”中提出了解決此類問題的基本方法，經(jīng)過近二十年的使用與推廣，取得了一定的效果，較好地解決了窨井抗沉降問題。但同時，由于道路自身也存在沉降，使得這種組合式窨井蓋在道路下降時不能同步下沉，從而產(chǎn)生了二者間的差異沉降，在使用若干年后，會在井蓋周邊的道路上產(chǎn)生開裂。其次，過大的、且埋設(shè)深度較淺的承載板，車輛輪載作用在承載板一邊(角)時，會在此位置產(chǎn)生一定量的短暫的壓縮變形，而相對應(yīng)一邊(角)則產(chǎn)生反向的變形，在反復的車輛荷載作用下，也使沿承載板邊角的道路產(chǎn)生裂縫；再者，置放于承載板上的窨井蓋座，為了確保道路的平整，需要保證其與道路路面在同一水平面上，無法預先與承載板直接固定，而只能在承載板施工完成后，以水泥砂漿座漿固定。由于在道路通車后受到車輛豎向荷載和水平力的作用而被擠壓、推擠，在一定時間后，此井蓋座由于其與支承板的粘合砂漿沒有足夠的抗水平推擠能力，出現(xiàn)松散，從而引起此井蓋的水平位移，導致井蓋座周邊出現(xiàn)路面碎裂或傾斜沉降的情況。此外，目前正在實際使用的另一種抗沉降井蓋，由于僅采用了加寬圓形(或矩形)井座邊框，解決了井座(蓋)與道路平面相一致的平整性問題，但沒有解決在整個井位處荷載作用下的抗沉降問題。在長期反復車輛荷載作用下，以及車輛水平推力作用下，仍會產(chǎn)生此井座和/或井體周邊道路的開裂與差異沉降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種抗差異沉降的窨井裝置，該窨井裝置即使在長期反復車輛荷載作用下，也能夠避免井蓋和/或井體與周邊道路的差異沉降。同時，本發(fā)明還提供該抗差異沉降窨井裝置的施工方法。本發(fā)明的進一步目的在于提供一種抗差異沉降的窨井裝置，即使在長期反復車輛水平推力作用下，也可防止井蓋的水平位移，從而避免井體周邊道路的開裂。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種抗差異沉降的窨井裝置，包括井蓋和井體，在所述井蓋的下方設(shè)置有支承板，所述支承板上形成有井蓋放置孔，所述支承板的、與井體上口相對的面積至少大于所述井體上口外緣形成的面積；所述支承板位于所述井體上口上方且其下表面與所述井體上口是分離的；其特征在于，在所述支承板的外邊緣下方、以支撐支承板外邊緣的方式設(shè)置了墊塊，所述墊塊的一部分超出所述支承板外邊緣。較佳地，所述墊塊超出所述支承板外邊緣的那部分的寬度基本上與所述支承板的厚度相等較佳地，所述井蓋包括井蓋本體和環(huán)套部；以及，所述支承板還包括井蓋環(huán)套座，所述井蓋環(huán)套座與所述井蓋環(huán)套貼合地配合。較佳地，所述井蓋環(huán)套座設(shè)置于所述支承板的上表面且具有一定高度，使得其與 上方的所述井蓋環(huán)套及所述井蓋本體共同形成一個高度，確保所述支承板上部的路面結(jié)構(gòu)
層有一定厚度。較佳地，所述井蓋環(huán)套座是形成在所述支承板的所述井蓋放置孔內(nèi)壁上的凹座，所述井蓋環(huán)套的縱向長度尺寸制成為可伸入所述井蓋放置孔中以與所述井蓋環(huán)套座貼合配合。較佳地,所述井蓋環(huán)套形成為敞口護套形式，其上口處包括寬邊緣。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種對上述抗差異沉降窨井裝置的施工方法，包括在井體上口附近、擬安放墊塊的路基區(qū)域放入諸如水泥砂漿之類的粘結(jié)材料；將預制的砼或鋼筋砼墊塊在井體上口外緣區(qū)域砌筑在所述路基區(qū)域上，再在此墊塊外邊空隙內(nèi)填塞諸如水泥砂漿之類的粘結(jié)材料，抹平；將預制的鋼筋砼支承板安裝在墊塊上，且墊塊的一部分超出支承板的外邊緣，用諸如水泥砂漿之類的粘結(jié)材料填塞其與道路結(jié)構(gòu)層之間的空隙，抹平；進行路面浙青砼的施工，同時安放井蓋環(huán)套，用壓路機將井蓋環(huán)套與路面浙青砼一起碾壓成型，使井蓋環(huán)套的寬邊緣與路面齊平。較佳地，該方法還包括將所述墊塊緊貼所述井體上口外緣砌筑在所述路基區(qū)域上。較佳地，該方法還包括在將預制的砼或鋼筋砼墊塊在井體上口外緣區(qū)域砌筑在所述路基區(qū)域上的步驟之前，沿井體上口外邊緣置放擋土圈，擋土圈上邊緣高于井體上口。較佳地，所述水泥砂漿之類的粘結(jié)材料包括快干水泥砼或樹脂砼。藉由上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的抗差異沉降的窨井裝置與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，能夠?qū)⒕w所受的荷載分散到道路結(jié)構(gòu)層中，而不是傳遞到土基中，從而防止窨井裝置的整體沉降；而且，使井蓋、支承板與路面始終保持一致的變形，克服了窨井蓋與路面之間的差異沉降，不會導致窨井裝置周邊道路的開裂沉降，能夠提高這種抗差異沉降的可靠性，同時也解決了置放于支承板上的井蓋座與道路路面的平整度問題。此外，還解決了長期車輪水平推力作用下，井蓋座發(fā)生水平位移和/或差異沉降所引起的周邊路面碎裂的問題。本發(fā)明的裝置和方法不僅適用于新建道路的窨井建造，在配合使用快干水泥砼、彈性浙青砼情況下，還適合于既有窨井在開放道路交通時的快速維修與改造。附圖
簡述
圖I是本發(fā)明抗差異沉降的窨井裝置實施例一的縱向截面圖；圖2是本發(fā)明抗差異沉降的窨井裝置實施例二的縱向截面圖；圖3是本發(fā)明抗差異沉降和水平位移的窨井裝置實施例一的縱向截面圖；圖4是圖3所示實施例一的局部放大圖；圖5是本發(fā)明抗差異沉降和水平位移的窨井裝置實施例二的縱向截面圖；以及圖6是圖5所示實施例二的局部放大圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的抗差異沉降的窨井裝置包括井蓋I和井體2，在井蓋I的下 方設(shè)置有支承該井蓋I的支承板3，支承板3上形成有井蓋放置孔31，支承板3的與井體上口 21相對的面積(不扣除支承板井蓋放置孔31的面積)至少大于井體上口 21 (包括井體壁和中間空洞部分)形成的面積，即井體外包尺寸所形成的面積。該支承板3位于井體上口 21上方且其下表面與井體上口 21是分離的，通常保持約5-10厘米的間隔。采用如此結(jié)構(gòu)，支承板3位于路面結(jié)構(gòu)層中，并藉由其與路面結(jié)構(gòu)層相接觸部分而將井蓋I所受的載荷全部地分散到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了實現(xiàn)有效的分散載荷效果，支承板3往往超出井體上口 21邊緣約50-80厘米，且為了在相當長的時間內(nèi)獲得有效的分散載荷作用，實際使用都采用接近上限的支承板尺寸，即支承板3超出井體上口 21邊緣約60-80厘米。采用如此的結(jié)構(gòu)，雖然可以抗井體沉降，但由于支承板3的面積過大，一方面增加了施工成本，另一方面在路面結(jié)構(gòu)本身存在沉降的情況下，產(chǎn)生差異沉降，造成支承板以外的路面開裂問題。為了避免現(xiàn)有技術(shù)中將井蓋I所受載荷完全由支承板3承受，而不得不將支承板3制造得比井蓋I面積大得多而造成差異沉降的現(xiàn)象，如圖I所示，在支承板3的外邊緣下方、以支撐支承板的方式設(shè)置了墊塊4，墊塊4的一部分超出支承板3外邊緣。此墊塊4起到傳力作用。藉由此墊塊4，減小支承板3面積成為可能，同時也減小了支承板3邊緣在荷載作用下的上下變形幅度，防止或減小了井體邊緣和支承板邊緣的路面開裂現(xiàn)象。較佳地，墊塊4由砼或鋼筋砼材料制成，此外玻璃鋼或鋼鐵亦可采用。一般地，墊塊厚度在15-40厘米范圍內(nèi)，或者根據(jù)需要，將墊塊厚度選擇成和支承板3下表面與井體上口 21之間距離相適應(yīng)，例如，大于支承板3下表面與井體上口 21之間距離，以同時起到防止路基材料進入井體內(nèi)的作用。此外，墊塊4超出支承板3外邊緣的那部分寬度L基本上與支承板3的厚度H相等，這樣從圖I的縱向截面圖來看，支承板外邊緣上邊與墊塊外緣上邊的連線與垂直方向的夾角大致等于45度。再如圖2所示，圖中示出了本發(fā)明抗差異沉降的窨井裝置第二個實施例。由于在該實施例中，在支承板3下表面與井體上口 21的距離之間、在接近井體上口 21外側(cè)的路面結(jié)構(gòu)中已設(shè)有擋土圈5，因此墊塊3的厚度可以根據(jù)需要自由選擇。參見圖3、4所示，圖中示出本發(fā)明抗差異沉降和水平位移的窨井裝置實施例一。在該實施例中，墊塊4的結(jié)構(gòu)與前述實施例相同，在此不重復描述。此外，在本實施例中，井蓋I包括井蓋本體11和環(huán)套部12，根據(jù)需要，井蓋本體11和井蓋環(huán)套12可由不同材質(zhì)分別制成且蓋合在一起或聯(lián)結(jié)在一起以起到定位開合的作用，或者亦可由相同材質(zhì)制成一體件或由相同材質(zhì)分別制成且聯(lián)結(jié)在一起以起到定位開合的作用。同時，在支承板3上設(shè)置有與支承板固結(jié)的或連成一體的井蓋環(huán)套座32，此井蓋環(huán)套座32與井蓋環(huán)套21貼合配合，從而阻擋了井蓋環(huán)套21的水平位移，克服了車輛的水平推力。同時，此井蓋環(huán)套座32設(shè)置于支承板3的上表面且具有一定高度，使得其與上方的井蓋環(huán)套12及井蓋本體11共同形成一個高度P，保證支承板3離開路面有一定的距離，從而使得支承板3上部的路面結(jié)構(gòu)層有一定厚度，消除因支承板3的剛度較大與周邊、支承板上部的路面結(jié)構(gòu)剛度不一致導致的其邊緣開裂，消除由于支承板3上的路面結(jié)構(gòu)層較薄產(chǎn)生的容易碎裂的問題。再如圖5，6所示，圖中示出了本發(fā)明抗差異沉降和水平位移的窨井裝置實施例二。與圖3，4所示實施例不同之處在于，支承板3包括的井蓋環(huán)套座32是形成在支承板3的井蓋放置孔31內(nèi)壁上的凹座，井蓋環(huán)套12的縱向長度尺寸制成為可伸入井蓋放置孔中以與井蓋環(huán)套座32貼合配合。 在如圖3-圖6所示的實施例中,井蓋環(huán)套12皆形成為敞口護套形式,其上口處包括寬邊緣121。井蓋體11置于井蓋環(huán)套12中，或者亦可由同一材料分別或一體構(gòu)成。由井蓋環(huán)套12與井蓋本體11組成的系統(tǒng)，采用一個相對懸浮的結(jié)構(gòu)，即不直接與支承板3相連結(jié)，只是與環(huán)套座32側(cè)面或井蓋放置孔31內(nèi)壁上的凹座32相對應(yīng)、貼合配合。此外，井蓋環(huán)套12的寬邊緣121可放置成與路面相平齊。在施工安裝時，因井蓋環(huán)套12在路面上有一定寬度，易于安裝成與路面平齊，增加了道路的平整性，也由于井蓋環(huán)套12有一定的寬度，也就對其周邊的路面產(chǎn)生了保護，防止了水平方向的沖擊，防止了周邊路面的碎裂。在荷載作用下，井蓋環(huán)套12與路面平齊的寬邊緣121也可將部分荷載傳遞到路面結(jié)構(gòu)層中，再通過支承板3再次分散荷載到土路基中。上述的結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下是如下所述地工作并防止差異沉降和水平位移的車輛駛?cè)雺|塊4外邊緣以內(nèi)的區(qū)域時，首先將荷載通過傳力墊塊4上方的道路結(jié)構(gòu)傳遞到傳力墊塊，再由其傳到路基結(jié)構(gòu)，此部分道路結(jié)構(gòu)由于與其它道路結(jié)構(gòu)并無很大差異，且傳力墊塊處于路基層內(nèi)，并不會在其邊緣產(chǎn)生裂縫，導致與道路其它部位的不均勻沉降；車輛再向前行駛時，荷載進入支承板3區(qū)域，由于此支承板3離開路面保持有一定厚度，在此支承板上表面與路面的高度范圍內(nèi)的道路結(jié)構(gòu)，在荷載作用下的壓縮變形量與周邊的道路基本一致。且此支承板3的面積較小，在荷載作用下，板邊緣的變形較小，不易產(chǎn)生裂縫，而主要車輛荷載通過此部分路面?zhèn)鬟f到支承板，再通過傳力墊塊傳遞到路基結(jié)構(gòu)中，有效地分散了荷載，而不將荷載傳遞到井體2上，實現(xiàn)了與周邊道路的同步沉降；當車輛荷載進入井蓋環(huán)套12與井蓋本體11區(qū)域時，其荷載首先通過井蓋環(huán)套12的寬邊緣121傳遞到其周邊的路面結(jié)構(gòu)中，再通過此部分路面?zhèn)鬟f到支承板3上。再通過支承板3將荷載傳遞到墊塊4、到路基結(jié)構(gòu)中。即通過二道“懸浮結(jié)構(gòu)”(井蓋本體11、井蓋環(huán)套12組成的上部懸浮結(jié)構(gòu)與支承板3、墊塊4組成的下部懸浮結(jié)構(gòu))，二次荷載的分散，將車輛荷載傳遞到路基結(jié)構(gòu)中，確保井體周邊的路面與其它區(qū)域的路面保持一致的沉降。同時車輛對井蓋本體11及井蓋環(huán)套12的水平作用，由于井蓋環(huán)套12與井蓋環(huán)套座32側(cè)面相對貼合(或井蓋環(huán)套12深入到支承板3的井蓋放置孔內(nèi)壁凹座32上),井蓋環(huán)套座32 (或井蓋放置孔內(nèi)壁側(cè)面)限制了井蓋環(huán)套12的水平推擠，也就防止了井蓋環(huán)套12對路面結(jié)構(gòu)層的水平推擠和路面碎裂。同時由于井蓋環(huán)套12的寬邊緣121與道路表面的一致，防止了車輛水平方向的沖擊，而其與路面的結(jié)合部位隨著寬邊沿121寬度的增加而離開了邊緣的荷載應(yīng)力集中區(qū)，進入了一般的路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，保護了結(jié)合部位的路面，防止了此處路面的碎裂。當車輛離開窨井區(qū)域時，則按照與上述情況相反的次序進行工作。根據(jù)上述的原理，即可實現(xiàn)窨井的抗差異沉降和水平位移的目的。較佳地，由于支承板3下采用了墊塊4，除了在新建道路上可能使用本結(jié)構(gòu)與方法夕卜，在既有道路的修復與改造時更可以結(jié)合快干水泥等粘結(jié)性結(jié)合材料，及時完成改造或維修，開放交通，因此根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的施工方法如下在井體上口附近、擬安放墊塊的路基區(qū)域放入快干水泥砼或樹脂砼；將預制的砼或鋼筋砼墊塊在井體上口外緣砌筑在所述路基區(qū)域上，再在此墊塊外邊空隙內(nèi)堵塞快干砼或樹脂砼，抹平； 將預制的鋼筋砼支承板安裝在墊塊上，且墊塊的一部分超出支承板的外邊緣，用快干砼或樹脂砼堵塞其與道路結(jié)構(gòu)層之間的空隙，抹平；進行路面浙青砼的施工，同時安放井蓋環(huán)套，用壓路機將井蓋環(huán)套與路面浙青砼一起碾壓成型，使井蓋環(huán)套的寬邊緣與路面齊平。如圖3所示，較佳地，將所述墊塊緊貼所述井體上口外緣區(qū)域砌筑在所述路基區(qū)域上，這樣就不必再設(shè)置擋土圈5。此外，較佳地，在將預制的砼或鋼筋砼墊塊在井體上口外緣區(qū)域砌筑在所述路基區(qū)域上的步驟之前，沿井體上口外邊緣置放擋土圈5，擋土圈5上邊緣高于井體上口，如圖2所示。較佳地，如在修復改造中采用特殊的彈性浙青砼，則更能保護此修復區(qū)域，不發(fā)生路面碎裂的情況。一般地，這樣的修復改造時間可以在一個晚上完成，對于既有道路的車輛交通通行不產(chǎn)生較大影響。此外，在改造或維修現(xiàn)有窨井裝置時，首先將井體周邊的道路路面拆除且拆除現(xiàn)有的支承板。對于新建道路上的窨井建造由于施工時間較為充裕，可不采用快干砼或樹脂砼，以節(jié)約造價。
權(quán)利要求
1.一種抗差異沉降的窨井裝置，包括井蓋(I)和井體(2)，在所述井蓋(I)的下方設(shè)置有支承板(3)，所述支承板(3)上形成有井蓋放置孔(31)，所述支承板(3)的、與井體上口(21)相對的面積至少大于所述井體上口(21)外緣形成的面積；所述支承板(3)位于所述井體上口(21)上方且其下表面與所述井體上口(21)是分離的；其特征在于，在所述支承板(3)的外邊緣下方、以支撐支承板外邊緣的方式設(shè)置墊塊(4)，所述墊塊(4)的一部分超出所述支承板(3)外邊緣。
2.如權(quán)利要求I所述的抗差異沉降的窨井裝置，其特征在于，所述墊塊(4)超出所述支承板(3)外邊緣的那部分的寬度(L)基本上與所述支承板(3)的厚度(H)相等
3.如權(quán)利要求I或2所述的抗差異沉降的窨井裝置，其特征在于，所述井蓋(I)包括井蓋本體(11)和環(huán)套部(12 );以及，所述支承板(3 )還包括井蓋環(huán)套座(32 )，所述井蓋環(huán)套座(32)與所述井蓋環(huán)套(21)貼合地配合。
4.如權(quán)利要求3所述的抗差異沉降的窨井裝置，其特征在于，所述井蓋環(huán)套座(32)設(shè)置于所述支承板(3)的上表面且具有一定高度，使得其與上方的所述井蓋環(huán)套(12)及所述井蓋本體(11)共同形成一個高度，確保所述支承板(3)上部的路面結(jié)構(gòu)層有一定厚度(P)。
5.如權(quán)利要求3所述的抗差異沉降的窨井裝置，其特征在于，所述井蓋環(huán)套座(32)是形成在所述支承板(3)的所述井蓋放置孔(31)內(nèi)壁上的凹座，所述井蓋環(huán)套(21)的縱向長度尺寸制成為可伸入所述井蓋放置孔(31)中，與所述井蓋環(huán)套座(32)貼合配合。
6.如權(quán)利要求I所述的抗差異沉降的窨井裝置，其特征在于，所述井蓋環(huán)套(12)形成為敞口護套形式，其上口處包括寬邊緣(121)。
7.如權(quán)利要求I所述抗差異沉降窨井裝置的施工方法，包括 在井體上口附近、擬安放墊塊(4)的路基區(qū)域放入諸如水泥砂漿之類的粘結(jié)材料； 將預制的砼或鋼筋砼墊塊在井體上口外緣區(qū)域砌筑在所述路基區(qū)域上，再在此墊塊外邊空隙內(nèi)填塞諸如水泥砂漿之類的粘結(jié)材料，抹平； 將預制的鋼筋砼支承板安裝在墊塊上，且墊塊的一部分超出支承板的外邊緣，再用諸如水泥砂漿之類的粘結(jié)材料填塞其與道路結(jié)構(gòu)層之間的空隙，抹平； 進行路面浙青砼的施工，同時安放井蓋環(huán)套，用壓路機將井蓋環(huán)套與路面浙青砼一起碾壓成型，使井蓋環(huán)套的寬邊緣與路面齊平。
8.如權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于，將所述墊塊緊貼所述井體上口外緣砌筑在所述路基區(qū)域上。
9.如權(quán)利要求8所述的施工方法，其特征在于，在將預制的砼或鋼筋砼墊塊在井體上口外緣區(qū)域砌筑在所述路基區(qū)域上的步驟之前，沿井體上口外邊緣置放擋土圈(5)，所述擋土圈上邊緣高于井體上口。
10.如權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述水泥砂漿之類的粘結(jié)材料包括快干水泥砼或樹脂砼。
全文摘要
一種抗差異沉降的窨井裝置，包括井蓋(1)和井體(2)，在所述井蓋(1)的下方設(shè)置有支承板(3)，所述支承板(3)上形成有井蓋放置孔(31)，所述支承板(3)的、與井體上口(21)相對的面積至少大于所述井體上口(21)外緣形成的面積；所述支承板(3)位于所述井體上口(21)上方且其下表面與所述井體上口(21)是分離的；在所述支承板(3)的外邊緣下方、以支撐支承板外邊緣的方式設(shè)置墊塊(4)，所述墊塊(4)的一部分超出所述支承板(3)外邊緣。該窨井裝置即使在長期反復車輛荷載作用下，也能夠避免井蓋和/井體與周邊道路的差異沉降。同時，本發(fā)明還提供該抗差異沉降窨井裝置的施工方法。
文檔編號E03F5/02GK102767191SQ20121026070
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者龐學雷 申請人:龐學雷