科技日報記者 過國忠

道路交通設(shè)施上井蓋及井周極易發(fā)生沉降、變形、開裂、龜裂等病害，致使發(fā)生交通事故，甚至人員傷亡……這個難題如何破解？

(資料圖)

3月12日，科技日報記者從揚州大學(xué)了解到，該校機械工程學(xué)院科研團隊與江蘇佳通新材料科技開發(fā)有限公司、昆山交通發(fā)展控股集團有限公司等單位合作，經(jīng)過持續(xù)5年攻關(guān)，研制出一種抗變形防沉降的道路寬邊井圈結(jié)構(gòu)及其實施方法，采用多項自主研發(fā)的復(fù)合強化材料及成套強化工藝技術(shù)，將井周瀝青混凝土強化為柔性高性能強化材料，有效降低和消除了井周瀝青混凝土面層的變形和沉降。

中國工程院院士、東南大學(xué)教授劉加平認(rèn)為，該項科研技術(shù)創(chuàng)新特點突出，涵蓋了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及選型、設(shè)計原則、試驗方法、配套設(shè)備、施工方法、管理流程、標(biāo)準(zhǔn)文件等，體現(xiàn)出成套技術(shù)的先進性、實用性，既適用于新、改擴建道路工程，也適用于既有井蓋的改造升級，具有很大的推廣應(yīng)用價值。

傳統(tǒng)井蓋“缺陷”致使沉降變形比例高

“道路檢查井?dāng)?shù)量多、分布廣，且多設(shè)置在城市中人口密集的區(qū)域。多年來，傳統(tǒng)生產(chǎn)的井蓋及井周極易發(fā)生沉降、變形、開裂、龜裂等。其中，沉降變形的比例高達(dá)70%左右，成為車輛行人擔(dān)憂的‘馬路殺手’。”江蘇佳通新材料科技開發(fā)有限公司總經(jīng)理吳加林說。

揚州大學(xué)機械工程學(xué)院高級工程師金亦富介紹，傳統(tǒng)井蓋及井周沉降造成道路不平整，猶如道路上的“肚臍眼”。當(dāng)車輛駛過這些“城市肚臍”時，由于會發(fā)生顛簸，不僅影響行車的舒適性和安全性，還會加速減震器等車輛零部件的損耗。車輛和井蓋自身震動產(chǎn)生的響聲，會對行人和周邊居民健康產(chǎn)生不利影響。

此外，對頻繁發(fā)生損壞的井蓋反復(fù)維護和修復(fù)，不但會產(chǎn)生高昂的維護費用，增加城市運營成本，井蓋維護、修復(fù)時封閉車道的時間過長，還會影響城市道路的通行能力，降低居民出行的效率。

為什么傳統(tǒng)井蓋及井周極易發(fā)生沉降變形？

在金亦富看來，這是由于傳統(tǒng)井周道路結(jié)構(gòu)可靠性低、井蓋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與井周路面間連續(xù)性不足、井周路面材料性能不佳、井周施工空間小、安裝改造施工工藝不合理、施工質(zhì)量體系不完善等因素，均會在建成初期發(fā)生沉降變形病害的風(fēng)險，并會逐步大大加重道路長期通行后井周沉降的嚴(yán)重程度。

比如，由于道路結(jié)構(gòu)本身的可靠性較低，井蓋結(jié)構(gòu)下部的地基或上部的瀝青面層等柔性材料容易發(fā)生下沉或產(chǎn)生變形時，井蓋和井周路面勢必會隨這些軟弱結(jié)構(gòu)的流動和變形發(fā)生沉降或變形。

小井蓋，大民生。因此，亟待從井蓋結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、材料、施工工藝、設(shè)備等多方面創(chuàng)新，解決傳統(tǒng)井蓋的“缺陷”，降低和消除井周瀝青混凝土面層的變形和沉降，提高使用壽命與安全性。

5年來，為了根治井蓋及井周道路易發(fā)生沉降病害的難題，揚州大學(xué)工程機械學(xué)院與江蘇佳通新材料科技開發(fā)有限公司、昆山交通發(fā)展控股集團有限公司等單位組織聯(lián)合研究團隊，對市場作了反復(fù)調(diào)研，對項目多次論證，從井蓋設(shè)計和材料著手，組織多學(xué)科專家開展了系統(tǒng)研究與技術(shù)攻關(guān)。

多項新工藝技術(shù)確保行車行人安全

為提高井周道路結(jié)構(gòu)可靠性，該研究團隊開創(chuàng)性地定義了防沉降井蓋井周路面結(jié)構(gòu)組合，并分別采用了底部和頂部強化措施。在地基頂面部位設(shè)置鋼筋混凝土卸載板等底部強化措施，隔離并消除地基沉降的影響。

“我們在井周瀝青面層，以井周原狀瀝青混合料為基材，采用自主研發(fā)的復(fù)合強化材料及成套強化工藝，將井周瀝青混凝土強化為柔性高性能強化材料，降低和消除井周瀝青混凝土面層的變形和沉降。”吳加林說。

為增強井蓋與井周路面間連續(xù)性，該研究團隊配合井周瀝青混凝土面層復(fù)合強化材料及其實施工藝，井蓋結(jié)構(gòu)選用了可與井周路面聯(lián)成一體的寬邊法蘭盤的懸浮式井蓋，保證井蓋與井周在長期使用后的變形和受力仍能協(xié)調(diào)一致。

該研究團隊還配套研發(fā)了檢查井安裝和井周加固的新工藝和專用集成設(shè)備平臺，并形成了完整的質(zhì)量控制方法，支持在面層攤鋪階段同步實施井蓋安裝和壓平，并可以在井蓋壓平后無縫銜接井周加固工藝的實施，提高安裝后井蓋與道路的平整度，消除車輛行駛等因素對成品施工質(zhì)量的不利影響。

“防沉降井蓋及相關(guān)技術(shù)能夠顯著提高井周結(jié)構(gòu)承載能力和穩(wěn)定性的效果，從而有效提高道路平整度，提升行車舒適性、減少噪聲污染，提高城市生活品質(zhì)、降低車輛部件損耗，保障行車行人安全。”金亦富說。

從目前示范應(yīng)用來看，相似路況與運營條件下，采用該成套工藝技術(shù)后，防沉降井蓋的沉降變形等發(fā)生率、沉降形量均減少80%以上。同時，防沉降井蓋技術(shù)改造效率高、耗時短，從改造到開放交通的總時長最多可縮短至8-12小時，還能夠做到避免交通高峰施工，減少對正常交通秩序的影響。

“該成套工藝技術(shù)具有良好的擴展性，在保證防盜、防滑、防沉降、防噪聲、防彈跳、防墜落等‘六防’功能的同時，還可提前為海綿設(shè)施、智能設(shè)備等拓展功能預(yù)留安裝空間，將助力海綿城市智能城市的建設(shè)。”金亦富表示。

目前，該成套裝備技術(shù)已在蘇州、南通、徐州等地100多條城市主干道路及小區(qū)成功應(yīng)用達(dá)萬余套，并在上海、重慶等地道路工程正在示范應(yīng)用。

值得一提的是，基于一種抗變形防沉降的道路寬邊井圈結(jié)構(gòu)及其實施方法，由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會牽頭，中南設(shè)計研究總院有限公司、上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團）有限公司、昆山市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局、揚州大學(xué)、江蘇佳通新材料科技開發(fā)有限公司等共同參與起草制定的《防沉降井蓋》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、《防沉降井蓋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》兩部團體標(biāo)準(zhǔn)，日前已正式發(fā)布，并將于2023年6月1日正式實施。

（文中圖片均由科技日報記者過國忠攝）

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