预制装配式排水检查井研究和设计

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：

引言

排水检查井是城市排水系统中的一种重要设施，主要用于检查、维护和清理排水管道。它通常设置在排水管道的交叉口、转弯处或较长管段的中继点。

预制装配式排水检查井是指采用工厂标准化生产的混凝土、钢筋混凝土、塑料或复合材料构件，通过模块化设计，在施工现场快速拼装而成的排水系统检查井。

随着我国城市建设的不断发展，以预制构件为主要受力构件经装配连接而成的混凝土结构逐步成为我国建筑结构发展的重要方向之一。住建部在《“十四五”建筑业发展规划》明确提出“大力发展装配式建筑”，要求2025 年装配式建筑占新建建筑比例超 30% 。排水工程中大量使用的排水检查井对于预制装配技术的运用有着必要性和可行性，排水检查井预制装配式施工法与现浇施工法相比有如下优势：预制构件在工厂里按规范和固定程序进行标准化生产、标准化养护，有利于保证预制构件质量和强度，有利于提升施工效率与工程进度，降低工程成本，保障施工质量，提高施工安全性，推动绿色施工与可持续发展，促进技术革新与产业升级，取得比较好的社会效益。

1 技术发展现状

在国家相关部门的支持推动下，预制装配式排水检查井技术得以快速发展，国家标准图集和各省的标准图集相继出版，对各地的检查井预制工作起到了有效的指导和推动作用，如国家标准：

但仔细研读这些后，发现还存在不少细节性的问题（可能是时间仓促所致），导致图集在实际运用时，遇到一定困难，经与生产企业和施工现场调研交流后，也发现预制检查井构件产品与图集存在一定变更和差异，这种变更和差异是实际运用时被迫的调整，也侧面说明国标省标图集在运用时存在一定障碍，需要通过对预制装配式检查井再研究，继而针对发现的问题予以改进或优化。

2 存在问题

2.1 管、井安装衔接顺序不妥

管、井安装衔接的通常顺序为：管道逐节安装至检查井时，临近检查井的2 节管道安装暂时停下，将检查井安装好，再将临近检查井的第 1 节管道插入检查井内，接着安装临近检查井的第 2 节管道，最后把第 1 节管道拔出接上第2 节管道，（若先安装好管道，拎着检查井往管道上“套”，则容易造成检查井基础密实度不一、扰动、倾斜的情况，当多方向接入时，也不可能拎着检查井多方向移动），见下图：

由于国标图集检查井管井接口的止口式设计，导致管道无法插入井内，如下图：

管井柔性接口示意图

2.2 吊装孔的缺陷

吊装孔是 $＼$ 50$ 短钢管嵌入井墙内所形成，吊车的吊钩难以伸入，在井体倾斜时，容易造成侧翻和吊钩脱落，实际施工时，采用钢筋贯穿构件进行吊装，由于是利用钢筋的剪力，造成钢筋弯折，吊装孔口上方容易破损，容易造成吊钩滑落，产生安全风险。在安装好之后尚需填充处理。

2.3 爬梯安装存在安全隐患

国标图集对爬梯的要求为：除预制井筒配套使用塑钢小爬梯外，其余爬梯采用球墨铸铁爬梯，且均应符合相关产品标准要求。

轻轻一笔带过，似乎爬梯是个简单而容易解决的问题，但其实不是的。在实际操作过程中，通常将预制好的构件运至施工现场，在井筒井室安装完成后，最后安装爬梯，在井壁上钻 2 个孔洞，植入 U 型钢筋，由于钻孔孔径大于钢筋外径，钢筋塞进去亦容易拔出来，在人员攀爬时，可能造成安全事故。

3 检查井设计

3.1 简化预制装配式检查井的形式；

施工人员有很多非排水专业人员，形式多样的预制构件对于施工人员而言，不便于记忆，容易导致混乱；同时，为方便取用，不同预制构件运到施工现场需各自码放，对现场堆放场地的要求比较高，会导致施工场地备料工作复杂化和难度增加。本次设计采取一些简化措施。

（1）采用矩形井室

埋地圆形结构构件力学性能好，埋地矩形结构构件力学性能差一些，但预制检查井为钢筋混凝土构件，结构承载能力也足够强。与圆形预制检查井相比，矩形预制检查井在钢筋绑扎、模板制作、模板安装，洞口预留、洞口钢筋加固等方面容易实施，能够大幅降低劳动强度和人工成本，能够弥补其力学性能的不足，因此，本次设计除检查井井筒外，井室均采用矩形结构。

（2）聚焦常用检查井；

综合本地既有常规做法及预制装配检查井国标省标图集情况，聚焦常用管道配套的检查井，能够满足绝大多数的雨水、污水检查井使用的需要；对于其他大型井可以采用现浇钢筋混凝土矩形井。

聚焦常用检查井有利于构件标准化，也便于施工经验的积累，有利于降低施工现场调度和管理难度，有利于安全高效地施工。

（3）因地制宜，摒弃 “为了装配而装配”；

预制装配式检查井对管道接入方向、标高、位置等均有一定要求，需因地制宜的选用，盲目教条地使用预制装配式检查井，反而会给施工带来麻烦和难度，也不一定能取得好的质量效果。

（4）灵活搭配，“装配”与“砌筑” 结合；

为适应施工空间狭小、管道接入复杂（方向多、标高不一）情况，在部分井段采用相同厚度的混凝土砌块进行砌筑，或浇筑相同厚度的混凝土井墙。

为便于“装配”与“砌筑” 结合，井筒和井室的墙壁厚度统一为 180，配套设计混凝土预制砖采用 180x100x50 ，能够使预制构件厚度和砌筑井墙厚度保持一致。

3.2 检查井类型

本次设计考虑管道直径范围为 d200～d1200，井筒内径均为 Φ700 ，井室含3 种尺寸，如下表：

带井底构件高度为预留洞顶高程 +300～500 ，不带井底构件高度为爬梯间距（360）模数的倍数。

3.3 取消构件顶部企口设计

国标图集的构件顶部设计如上图，带有明显的企口设计，设计人员的本意是砌筑后，该企口能更容易闭水，但真正影响闭水效果的是上下构件之间接触面的砌筑砂浆，砂浆涂抹均匀、密实度统一就可以取得比较好的闭水效果，企口顶与“平”顶相比较，显然企口顶有 2 个高程面，分 2 次涂抹砂浆，厚度是否一致、是否均匀都不如“平”顶容易观察和判断，涂抹质量自然也就会差一些。此外，顶部一般是设置吊钩的地方，企口的设计需要在顶部安装模板，影响吊钩的设置。本次设计构件顶部设计为“平”顶，吊钩按传统方式设置在构件顶部，利用吊钩钢筋的拉力（不大于 50N/mm² ）进行吊装，吊钩的直径由设计人员严格计算后设置在构件上，避免后期起吊器具的随意性，每只构件吊装到位后，割除吊钩，在顶面均匀涂抹防水砌筑砂浆，继而安装上部构件。构件的“平”顶、“平”底设计还可以降低钢筋绑扎和模板安装的工作量。

3.4 专利——一种爬梯预埋窝模钢制构件用于安装爬梯。

本实用新型专利是一种预制检查井井壁爬梯安装窝的钢制模具组件，该组件整体为中空四棱台形结构，其俯视轮廓呈“八”字形，有 2 根用于固定该模具的纵向钢筋垂直穿过模体，内部是用于爬梯安装的空腔，空腔底部钢板焊接一些用于限位铸铁爬梯的钢制小件。

每个组件用于预留一个爬梯安装位置。绑扎井壁钢筋笼时，将该模具安装于检查井钢筋笼内部，模具内 2 根纵向固定钢筋与检查井井壁钢筋绑扎固定，便于该窝模准确定位。模具由井体生产厂家按照设计间距固定于井壁不同位置，多个组件可连续布设。井体脱模养护完成后，将球墨铸铁爬梯嵌装于窝模空腔中，采用钢纤维微膨胀细石混凝土进行填充，使爬梯与检查井井壁实现整体连接，从而构建结构整体性强、施工效率高、安全性有保证的爬梯系统。

3.5 抗震设计及软弱地基应对策略

根据《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB55002-2021）要求抗震设防烈度6 度及以上地区的各类新建、扩建、改建建筑与市政工程必须进行抗震设防。2.4.3.4 条目要求：管道与构筑物或固定设备连接时，应采用柔性连接构造。

在软弱地基上敷设的管道和检查井容易产生不均匀沉降，同样要求管、井接口处采取柔性连接，因此，本次设计强化管、井接口的柔性设计。

具体做法为（见右图）：在井壁预留洞口上部（水平直径以上）张贴一张遇水膨胀橡胶板带，管道口部外壁亦张贴一圈遇水膨胀橡胶板带。遇水膨胀橡胶板带宽度与井壁同宽，厚 10mm ，涂抹氯丁橡胶胶水进行粘贴。剩余管、孔之间空隙填充钢纤维微膨胀细石混凝土。

4 结语

建筑工程结构预制装配技术是国家倡导推动的一项绿色、可持续发展的产业政策，排水工程中大量使用的排水检查井对于预制装配技术的运用有着必要性和可行性，通过对预制装配式排水检查井的技术发展、生产企业和施工现场的调研，发现在其技术发展和运用中还存在一些问题，针对这些问题，我们做了深入思考，并提出优化设计，为后续预制装配式排水检查井的推广和使用提供有益的借鉴作用。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部 建筑与市政工程抗震通用规范 ：GB55002-2021 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2021.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部 城乡排水工程项目规范： GB55027-2022 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2022.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部 室外排水设计标准： GB50014-2021[S]. 北京：中国计划出版社，2021.

[4] 中国建筑标准设计研究院 预制装配式混凝土检查井： 22S521 [S]. 北京：中国标准出版社，2022.