市政檢查井蓋和雨水箅承載能力檢測技術研究

黃得楊，陳永超，段瑞斌，崔江華

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司 廣州 510500）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家加大對基礎建設設施的投資力度和城市化的發(fā)展，作為市政工程常用的檢查井蓋、水箅得到快速發(fā)展［1，2］。據(jù)估算，一般一個50 萬人口的城市，雨水箅和井蓋的存有量可達25 萬套，每年對井蓋和雨水箅的需求量約為2～3 萬套，而全國每年檢查井蓋、雨水箅在城市規(guī)劃和道路建設中的新增數(shù)量和更換數(shù)量至少在1 000 萬套以上，可見需求量非常巨大［3］。無論是大城市、中小城市，還是經(jīng)濟發(fā)達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，只要有自來水、路燈、排水、電信、燃氣、熱力、消防、環(huán)衛(wèi)等公用設施的地方，就需要用到檢查井蓋和雨水箅［4］。

檢查井蓋是市政工程用檢查井的主要部件，起到封閉、開啟檢查井和承壓、分流導向功能。根據(jù)供水，供電，通信，消防等管線工程的施工要求，滿足其安裝設備預留空間，日常檢修和維護的要求；雨水箅則是一種安裝在雨水口頂部的格柵，起到排水、攔截垃圾及防止墜落的作用［5，6］。

檢查井蓋和雨水箅在工程實際使用中，承載能力是其重要的指標，表征其實用功能，對工程應用有著重要意義。而由于檢查井蓋種類多、性能等級多，標準繁多，其檢測方法有共通之處，也有差異之處。這給工程項目各參與單位帶來了一定的困擾［7，8］。

1 井蓋、雨水箅主要標準

檢查井蓋、雨水箅種類繁多，標準也較多，其中目前較常用到的標準主要有《檢查井蓋：GB/T 23858-2009》、《再生樹脂復合材料檢查井蓋：CJ/T 121-2000》、《球墨鑄鐵復合樹脂檢查井蓋：CJ/T 327-2010》、《球墨鑄鐵復合樹脂水箅：CJ/T 328-2010》等十余本。

每個標準中等級也較多，例如僅文獻［9］中的等級就分為6 個，且各等級的承載能力試驗要求的試驗荷載、剛性墊塊尺寸、殘留變形均不相同［9］。再如文獻［10］中也將承載能力等級分為3 個等級，各等級的承載能力試驗要求的試驗荷載也不相同［10］。

2 標準中的試驗方法對比

檢查井蓋、雨水箅標準繁多，其檢測方法既有共通之處，也有差異之處。下以常用的兩個標準為例進行分析。

2.1 文獻［9］中承載能力試驗方法

⑴整個加載系統(tǒng)組成如圖1所示。根據(jù)文獻［7］第7.1.1.1 條款規(guī)定，其中加載設備使用美特斯YAW4106D 型微機控制電液伺服壓力試驗機。

⑵文獻［7］第7.2.3.3 條款中的試驗速率加載至標準中規(guī)定的承載能力試驗荷載值，力保持30 s 后。試驗結(jié)束后檢查井蓋是否出現(xiàn)裂紋或影響使用功能的破壞［7］。

⑶殘留變形試驗方法

按照文獻［7］第7.2.3.2 條款方法進行試驗，記錄初始值和第5 次卸載后的變形值之差作為最終的殘留變形結(jié)果，測量精度為0.1 mm。

圖1 井蓋加載試驗裝置示意圖Fig.1 Diagram of Manhole Cover Loading Test Device

2.2 文獻［11］中承載能力試驗方法

⑴整個加載系統(tǒng)組成如圖2所示。根據(jù)文獻［11］第6.2.3 條款規(guī)定，加載設備同樣選用美特斯YAW4106D 型微機控制電液伺服壓力試驗機。

圖2 水箅加載試驗裝置示意圖Fig.2 Schematic Diagram of Water Grate Loading Test Device

⑵承載能力試驗方法

以文獻［11］第6.2.5.3 條款中的試驗速率加載至標準中規(guī)定的承載能力試驗荷載值，力保持5 min 后，觀察水箅和井座有誤裂紋或破壞［11］。

⑶殘留變形試驗方法

按照文獻［11］第6.2.5.2 條款規(guī)定的速率和方法進行試驗，記錄初始值和第5 次卸載后的變形值之差作為最終的殘留變形結(jié)果。

3 采用同一標準，對不同等級樣品的檢測技術研究探討

按照統(tǒng)一標準生產(chǎn)的檢查井蓋、水箅，由于等級不同，檢測方法也不同。

3.1 文獻［9］中對不同承載能力等級、規(guī)格的規(guī)定［9］

標準中不同等級對應的試驗荷載不同，其等級對應的試驗荷載如表1所示，對于凈開孔co＜250 mm 井蓋的試驗荷載應按表1所示乘以co/250，但不小于0.6 倍表1的荷載。不同的形狀和凈開孔，使用的剛性墊塊尺寸也不同，不同形狀凈開孔對應的墊塊尺寸如表2所示。

3.2 不同試驗荷載對井蓋合格性的影響

對同一樣品（承載能力等級為D400），用同一標準，不同試驗荷載進行承載能力試驗，結(jié)果如表3所示。

由表3數(shù)據(jù)分析可見，同一樣品（承載能力等級為D400），在同一標準，不同試驗荷載下進行試驗，合格性有所差異，其中用 15 kN、125 kN、250 kN、400 kN的試驗荷載時結(jié)果顯示合格，用600 kN 和900 kN 的試驗荷載時結(jié)果顯示不合格。說明用小于產(chǎn)品設計等級的試驗荷載進行試驗時，結(jié)果將會顯示合格，但是無法真實顯示出產(chǎn)品的質(zhì)量，對工程質(zhì)量造成影響；用大于產(chǎn)品設計等級的試驗荷載進行試驗時，結(jié)果將會顯示不合格，這將可能造成資源浪費，影響工期和工程驗收。

表1 不同等級對應的試驗荷載Tab.1 Test Loads Corresponding to Different Grades

表2 不同形狀凈開孔對應的墊塊尺寸Tab.2 Different Shape of Net Opening Corresponding to the Pad Size

表3 不同試驗荷載和結(jié)果合格性Tab.3 Different Test Loads and Results are Acceptable

3.3 不同規(guī)格的剛性墊塊對井蓋合格性的影響

對同一樣品（承載能力等級為D400），用同一標準，不同剛性墊塊進行承載能力試驗，結(jié)果如表4所示。

由表4數(shù)據(jù)分析可見，同一樣品（承載能力等級為D400），在同一標準，不同規(guī)格剛性墊塊下進行試驗，合格性也有所差異，只有用標準規(guī)定規(guī)格剛性墊塊時結(jié)果才合格，其他規(guī)格均顯示不合格。說明用不同規(guī)格的剛性墊塊，將會導致檢測結(jié)果的偏差，從而影響檢測結(jié)論，不同規(guī)格的剛性墊塊面積不同，井蓋受到的壓強不同。而用錯剛性墊塊導致結(jié)果不合格也將可能造成資源浪費，影響工期和工程驗收。

表4 不同剛性墊塊和結(jié)果合格性Tab.4 Different Rigid Pads and Resulting Conformance

綜上，同一標準中每個等級都用對應的試驗荷載，每個尺寸和凈開孔都有對應的剛性墊塊。檢測機構(gòu)在試驗過程中應嚴格按照對應的試驗荷載和墊塊尺寸進行試驗，如試驗過程中使用的試驗荷載或墊塊不正確，都將會導致結(jié)果的差異，進而影響結(jié)論評判。

4 采用同一樣品，對不同標準的檢測技術研究探討

4.1 標準中不同點分析

文獻［9］與文獻［10］中承載能力試驗的差異，如表5所示。

表5 文獻［9］與文獻［10］對比Tab.5 Literature［9］Compared with the Literature［10］

4.2 不同標準對井蓋合格性的影響

對同一樣品（承載能力等級為重型），用不同一標準進行承載能力試驗，結(jié)果如表6所示。

表6 不同標準和結(jié)果合格性Tab.6 Different Criteria and Result Conformance

由表5和表6分析可見，文獻［9］與文獻［10］中的不同點非常顯著，如同一樣品，分別采用以上兩個標準進行試驗。首先，不同的承載等級會使得在試驗過程中所加載的試驗荷載不相同，如在試驗過程中所加載的試驗荷載不是樣品本身的設計荷載，則承載能力試驗將無法真實反映該井蓋是否達到設計要求，承載能力是否合格。其次，不同的試驗加荷速率，也會導致檢測結(jié)果的偏差。再次，文獻［9］中使用的剛性墊塊與形狀和凈開孔有關，文獻［10］中則使用一種剛性墊塊，使用不同的剛性墊塊進行試驗，會使得井蓋在試驗過程中加荷的受力面積不同，從而影響檢測結(jié)果。

5 案例分析

⑴某工程項目，使用的是B125 等級、凈開孔為600 mm 的檢查井蓋，出廠檢驗標準為文獻［9］，出廠檢驗合格。工程使用前進行常規(guī)見證送檢至某第三方檢測機構(gòu)，而委托時檢驗標準填寫為文獻［10］、重型等級，檢驗結(jié)論為不合格。就標準進行原因分析，出廠檢驗文獻［9］中B125 等級所對應的試驗荷載為125 kN，試驗加荷速率為1～5 kN/s，凈開孔600 mm 對應的剛性墊塊為對應的剛性墊塊為直徑250 mm 的圓形墊塊。而委托檢驗標準文獻［10］中的重型等級所對應的試驗荷載為240 kN，試驗加荷速率為1～3 kN/s，對應的剛性墊塊為直徑356 mm，高度≥40 mm 的圓形墊塊。其中不同的試驗荷載和加荷速率是導致該井蓋檢測結(jié)果不合格的重要原因。

⑵某工程項目，使用的是文獻［10］中的普型井蓋，工程使用前進行常規(guī)見證送檢至某第三方檢測機構(gòu)，在委托過程中送樣人員誤將其委托為標準中的重型等級，導致檢測結(jié)論結(jié)果不合格。就檢測中的環(huán)節(jié)進行原因分析，委托方送檢的樣品實際為標準中普型等級的井蓋，承載能力試驗荷載為100 kN，而由于送樣人誤將其委托城標準中的重型等級，試驗人員則按照委托方委托的重型等級240 kN 試驗荷載進行試驗，實際試驗荷載已遠遠超出了井蓋本身的設計承載能力試驗荷載，故導致了檢測結(jié)果不合格的主要原因。相反，如果委托方送檢的樣品為重型等級井蓋，而試驗過程中用普型等級試驗荷載進行試驗的話，試驗結(jié)果可能會顯示為合格，該檢測結(jié)果可以視為無效，因為真實試驗荷載還遠遠無法達到產(chǎn)品的承載能力設計荷載，該檢測結(jié)果無法反映出該井蓋的真實產(chǎn)品質(zhì)量，會直接影響工程使用中的安全性和工程質(zhì)量。

⑶某檢測機構(gòu)，委托方送檢的為文獻［10］中650 mm×450 mm 井蓋，按標準要求試驗過程中需使用尺寸為350 mm×260 mm 的剛性墊塊，但檢測機構(gòu)試驗人員在試驗過程中卻使用了尺寸為200 mm×200 mm剛性墊塊，導致檢測結(jié)論不合格。就導致結(jié)論不合格進行原因分析，該標準中規(guī)定了不同尺寸的水箅在檢測過程中使用的剛性墊塊尺寸不同，在相同的試驗荷載下，試驗人員失誤使用了面積較小的剛性墊塊，導致了井蓋受到了更大的壓強，超出了該井蓋本身的設計值。

6 結(jié)語

通過對檢查井蓋、雨水箅承載能力項目常見標準中的性能等級、試驗方法等分析研究，對進場送檢、試驗檢測等過程易失誤的環(huán)節(jié)，進行了分析討論。對檢查井蓋、水箅在工程中的使用、送檢、檢測、驗收等提供參考，具有良好的現(xiàn)實意義。