技术领域

本发明涉及城市道路建设与施工技术领域，尤 其是涉及能够抗差异沉降 的窨井装置及其施工方法。 背景技术

城市建设中大量道路的建设往往伴随着各类公 用管线设施，从节约土地 资源的角度出发， 规划部门经常将此类管道， 特别是雨污水管道安排在道 路范围内， 而此类管道因使用与维护的要求， 需要每隔一定间距设置一个 检查井 （人孔） ， 以便相关施工人员进入其中进行作业。 通常此类窨井的 井盖是直接安放在井体上的， 而由于井体位于车道下， 在井盖受到车辆荷 载后， 荷载会传递到井盖、 井体， 再直接传到土基， 在长期的荷载作用下， 土基被压缩， 导致井体与井盖的下沉。 此外， 井体的建筑材料一般是砖块 或砼块用结合料砌筑， 在井体受压时， 这些结合料被挤出， 井体自身压缩， 也导致了井盖的下沉。 通常， 井盖的下沉会引起周围道路路面出现局部的 正常开裂， 缩短道路的使用寿命， 并给行车安全与舒适带来问题。

本申请人在第 92234613.5号实用新型专利 "一种抗沉降组合窨井盖" 中提出了解决此类问题的基本方法， 经过近二十年的使用与推广， 取得了 一定的效果， 较好地解决了窨井抗沉降问题。 但同时， 由于道路自身也存 在沉降， 使得这种组合式窨井盖在道路下降时不能同步 下沉， 从而产生了 二者间的差异沉降， 在使用若干年后， 会在井盖周边的道路上产生开裂。 其次，过大的、且埋设深度较浅的承载板，车 辆轮载作用在承载板一边（角） 时， 会在此位置产生一定量的短暂的压缩变形， 而相对应一边 （角） 则产 生反向的变形， 在反复的车辆荷载作用下， 也使沿承载板边角的道路产生 裂缝； 再者， 置放于承载板上的窨井盖座， 为了确保道路的平整， 需要保 证其与道路路面在同一水平面上， 无法预先与承载板直接固定， 而只能在 承载板施工完成后， 以水泥砂浆座浆固定。 由于在道路通车后受到车辆竖 向荷载和水平力的作用而被挤压、 推挤， 在一定时间后， 此井盖座由于其 与支承板的粘合砂浆没有足够的抗水平推挤能 力， 出现松散， 从而引起此 井盖的水平位移， 导致井盖座周边出现路面碎裂或倾斜沉降的情 况。

此外， 目前正在实际使用的另一种抗沉降井盖， 由于仅采用了加宽圆 形 （或矩形） 井座边框， 解决了井座 （盖） 与道路平面相一致的平整性问 题， 但没有解决在整个井位处荷载作用下的抗沉降 问题。 在长期反复车辆 荷载作用下， 以及车辆水平推力作用下， 仍会产生此井座和 /或井体周边道 路的开裂与差异沉降。 发明内容

本发明的首要目的在于提供一种抗差异沉降的 窨井装置，该窨井装置即 使在长期反复车辆荷载作用下， 也能够避免井盖和 /或井体与周边道路的差 异沉降。 同时， 本发明还提供该抗差异沉降窨井装置的施工方 法。

本发明的进一步目的在于提供一种抗差异沉降 的窨井装置，即使在长期 反复车辆水平推力作用下， 也可防止井盖的水平位移， 从而避免井体周边 道路的开裂。

为实现上述目的， 本发明提供了一种抗差异沉降的窨井装置， 包括井 盖和井体， 在所述井盖的下方设置有支承板， 所述支承板上形成有井盖放 置孔， 所述支承板的、 与井体上口相对的面积至少大于所述井体上口 外缘 形成的面积； 所述支承板位于所述井体上口上方且其下表面 与所述井体上 口是分离的； 其特征在于， 在所述支承板的外边缘下方、 以支撑支承板外 边缘的方式设置了垫块， 所述垫块的一部分超出所述支承板外边缘。

较佳地， 所述垫块超出所述支承板外边缘的那部分的宽 度基本上与所 述支承板的厚度相等

较佳地， 所述井盖包括井盖本体和环套部； 以及， 所述支承板还包括 井盖环套座， 所述井盖环套座与所述井盖环套贴合地配合。

较佳地， 所述井盖环套座设置于所述支承板的上表面且 具有一定高度， 使得其与上方的所述井盖环套及所述井盖本体 共同形成一个高度， 确保所 述支承板上部的路面结构层有一定厚度。

较佳地， 所述井盖环套座是形成在所述支承板的所述井 盖放置孔内壁 上的凹座， 所述井盖环套的纵向长度尺寸制成为可伸入所 述井盖放置孔中 以与所述井盖环套座贴合配合。

较佳地， 所述井盖环套形成为敞口护套形式， 其上口处包括宽边缘。 根据本发明， 还提供了一种对上述抗差异沉降窨井装置的施 工方法， 包括：

在井体上口附近、 拟安放垫块的路基区域放入诸如水泥砂浆之类 的粘 结材料； 将预制的砼或钢筋砼垫块在井体上口外缘区域 砌筑在所述路基区 域上， 再在此垫块外边空隙内填塞诸如水泥砂浆之类 的粘结材料， 抹平； 将预制的钢筋砼支承板安装在垫块上， 且垫块的一部分超出支承板的外边 缘， 用诸如水泥砂浆之类的粘结材料填塞其与道路 结构层之间的空隙， 抹 平； 进行路面沥青砼的施工， 同时安放井盖环套， 用压路机将井盖环套与 路面沥青砼一起碾压成型， 使井盖环套的宽边缘与路面齐平。

较佳地， 该方法还包括将所述垫块紧贴所述井体上口外 缘砌筑在所述 路基区域上。

较佳地，该方法还包括在将预制的砼或钢筋砼 垫块在井体上口外缘区域 砌筑在所述路基区域上的步骤之前， 沿井体上口外边缘置放挡土圈， 挡土 圈上边缘高于井体上口。

较佳地， 所述水泥砂浆之类的粘结材料包括快干水泥砼 或树脂砼。 藉由上述结构， 本发明的抗差异沉降的窨井装置与现有技术的 装置相 比， 能够将井盖所受的荷载分散到道路结构层中， 而不是传递到土基中， 从而防止窨井装置的整体沉降； 而且， 使井盖、 支承板与路面始终保持一 致的变形， 克服了窨井盖与路面之间的差异沉降， 不会导致窨井装置周边 道路的开裂沉降， 能够提高这种抗差异沉降的可靠性， 同时也解决了置放 于支承板上的井盖座与道路路面的平整度问题 。

此外， 还解决了长期车轮水平推力作用下， 井盖座发生水平位移和 /或 差异沉降所引起的周边路面碎裂的问题。

本发明的装置和方法不仅适用于新建道路的窨 井建造，在配合使用快干 水泥砼、 弹性沥青砼情况下， 还适合于既有窨井在开放道路交通时的快速 维修与改造。 附图简述

图 1是本发明抗差异沉降的窨井装置实施例一的� �向截面图； 图 2是本发明抗差异沉降的窨井装置实施例二的� �向截面图； 图 3是本发明抗差异沉降和水平位移的窨井装置� �施例一的纵向截面 图；

图 4是图 3所示实施例一的局部放大图；

图 5是本发明抗差异沉降和水平位移的窨井装置� �施例二的纵向截面 图； 以及

图 6是图 5所示实施例二的局部放大图。 具体实施方式

如图 1所示， 本发明的抗差异沉降的窨井装置包括井盖 1和井体 2， 在 井盖 1的下方设置有支承该井盖 1的支承板 3，支承板 3上形成有井盖放置 孔 31， 支承板 3的与井体上口 21相对的面积 （不扣除支承板井盖放置孔 31的面积） 至少大于井体上口 21 (包括井体壁和中间空洞部分） 形成的面 积， 即井体外包尺寸所形成的面积。 该支承板 3位于井体上口 21上方且其 下表面与井体上口 21是分离的， 通常保持约 5-10厘米的间隔。 采用如此 结构， 支承板 3位于路面结构层中， 并藉由其与路面结构层相接触部分而 将井盖 1所受的载荷全部地分散到路面结构层内。 现有技术中， 为了实现 有效的分散载荷效果， 支承板 3往往超出井体上口 21边缘约 50-80厘米， 且为了在相当长的时间内获得有效的分散载荷 作用， 实际使用都采用接近 上限的支承板尺寸， 即支承板 3超出井体上口 21边缘约 60-80厘米。 采用 如此的结构， 虽然可以抗井体沉降， 但由于支承板 3的面积过大， 一方面 增加了施工成本， 另一方面在路面结构本身存在沉降的情况下， 产生差异 沉降， 造成支承板以外的路面开裂问题。

为了避免现有技术中将井盖 1所受载荷完全由支承板 3承受， 而不得 不将支承板 3制造得比井盖 1面积大得多而造成差异沉降的现象， 如图 1 所示， 在支承板 3的外边缘下方、 以支撑支承板的方式设置了垫块 4， 垫块 4的一部分超出支承板 3外边缘。 此垫块 4起到传力作用。 藉由此垫块 4， 减小支承板 3面积成为可能， 同时也减小了支承板 3边缘在荷载作用下的 上下变形幅度， 防止或减小了井体边缘和支承板边缘的路面开 裂现象。

较佳地， 垫块 4由砼或钢筋砼材料制成， 此外玻璃钢或钢铁亦可采用。 一般地， 垫块厚度在 15-40厘米范围内， 或者根据需要， 将垫块厚度选择 成和支承板 3下表面与井体上口 21之间距离相适应， 例如， 大于支承板 3 下表面与井体上口 21之间距离， 以同时起到防止路基材料进入井体内的作 用。

此外， 垫块 4超出支承板 3外边缘的那部分宽度 L基本上与支承板 3 的厚度 H相等， 这样从图 1的纵向截面图来看， 支承板外边缘上边与垫块 外缘上边的连线与垂直方向的夹角大致等于 45度。

再如图 2所示， 图中示出了本发明抗差异沉降的窨井装置第二 个实施 例。 由于在该实施例中， 在支承板 3下表面与井体上口 21的距离之间、 在 接近井体上口 21外侧的路面结构中已设有挡土圈 5， 因此垫块 3的厚度可 以根据需要自由选择。

参见图 3、 4所示， 图中示出本发明抗差异沉降和水平位移的窨井 装置 实施例一。 在该实施例中， 垫块 4的结构与前述实施例相同， 在此不重复 描述。 此外， 在本实施例中， 井盖 1包括井盖本体 1 1和环套部 12， 根据需 要， 井盖本体 1 1和井盖环套 12可由不同材质分别制成且盖合在一起或联 结在一起以起到定位开合的作用， 或者亦可由相同材质制成一体件或由相 同材质分别制成且联结在一起以起到定位开合 的作用。

同时， 在支承板 3上设置有与支承板固结的或连成一体的井盖� �套座 32， 此井盖环套座 32与井盖环套 21贴合配合， 从而阻挡了井盖环套 21的 水平位移， 克服了车辆的水平推力。

同时， 此井盖环套座 32设置于支承板 3的上表面且具有一定高度， 使 得其与上方的井盖环套 12及井盖本体 1 1共同形成一个高度 P，保证支承板 3离开路面有一定的距离， 从而使得支承板 3上部的路面结构层有一定厚 度， 消除因支承板 3的刚度较大与周边、 支承板上部的路面结构刚度不一 致导致的其边缘开裂， 消除由于支承板 3上的路面结构层较薄产生的容易 碎裂的问题。

再如图 5，6所示，图中示出了本发明抗差异沉降和水� ��位移的窨井装置 实施例二。与图 3，4所示实施例不同之处在于， 支承板 3包括的井盖环套座 32是形成在支承板 3的井盖放置孔 31 内壁上的凹座， 井盖环套 12的纵向 长度尺寸制成为可伸入井盖放置孔中以与井盖 环套座 32贴合配合。

在如图 3-图 6所示的实施例中， 井盖环套 12皆形成为敞口护套形式， 其上口处包括宽边缘 121。井盖体 1 1置于井盖环套 12中， 或者亦可由同一 材料分别或一体构成。 由井盖环套 12与井盖本体 1 1组成的系统， 采用一 个相对悬浮的结构， 即不直接与支承板 3相连结， 只是与环套座 32侧面或 井盖放置孔 31 内壁上的凹座 32相对应、 贴合配合。

此外， 井盖环套 12的宽边缘 121可放置成与路面相平齐。 在施工安装 时， 因井盖环套 12在路面上有一定宽度， 易于安装成与路面平齐， 增加了 道路的平整性， 也由于井盖环套 12有一定的宽度， 也就对其周边的路面产 生了保护， 防止了水平方向的冲击， 防止了周边路面的碎裂。 在荷载作用 下， 井盖环套 12与路面平齐的宽边缘 121也可将部分荷载传递到路面结构 层中， 再通过支承板 3再次分散荷载到土路基中。

上述的结构在车辆荷载作用下是如下所述地工 作并防止差异沉降和水 平位移的：

车辆驶入垫块 4外边缘以内的区域时， 首先将荷载通过传力垫块 4上 方的道路结构传递到传力垫块， 再由其传到路基结构， 此部分道路结构由 于与其它道路结构并无很大差异， 且传力垫块处于路基层内， 并不会在其 边缘产生裂缝， 导致与道路其它部位的不均匀沉降； 车辆再向前行驶时， 荷载进入支承板 3区域， 由于此支承板 3离开路面保持有一定厚度， 在此 支承板上表面与路面的高度范围内的道路结构 ， 在荷载作用下的压缩变形 量与周边的道路基本一致。 且此支承板 3的面积较小， 在荷载作用下， 板 边缘的变形较小， 不易产生裂缝， 而主要车辆荷载通过此部分路面传递到 支承板， 再通过传力垫块传递到路基结构中， 有效地分散了荷载， 而不将 荷载传递到井体 2上， 实现了与周边道路的同步沉降； 当车辆荷载进入井 盖环套 12与井盖本体 1 1区域时，其荷载首先通过井盖环套 12的宽边缘 121 传递到其周边的路面结构中， 再通过此部分路面传递到支承板 3上。 再通 过支承板 3将荷载传递到垫块 4、 到路基结构中。 即通过二道 "悬浮结构" (井盖本体 1 1、 井盖环套 12组成的上部悬浮结构与支承板 3、 垫块 4组成 的下部悬浮结构） ， 二次荷载的分散， 将车辆荷载传递到路基结构中， 确 保井体周边的路面与其它区域的路面保持一致 的沉降。 同时车辆对井盖本 体 1 1及井盖环套 12的水平作用， 由于井盖环套 12与井盖环套座 32侧面 相对贴合（或井盖环套 12深入到支承板 3的井盖放置孔内壁凹座 32上） ， 井盖环套座 32 (或井盖放置孔内壁侧面） 限制了井盖环套 12的水平推挤， 也就防止了井盖环套 12对路面结构层的水平推挤和路面碎裂。 同时由于井 盖环套 12的宽边缘 121与道路表面的一致， 防止了车辆水平方向的冲击， 而其与路面的结合部位随着宽边沿 121宽度的增加而离开了边缘的荷载应 力集中区， 进入了一般的路面结构层内， 保护了结合部位的路面， 防止了 此处路面的碎裂。 当车辆离开窨井区域时， 则按照与上述情况相反的次序 进行工作。 根据上述的原理， 即可实现窨井的抗差异沉降和水平位移的目 的。

较佳地， 由于支承板 3下采用了垫块 4， 除了在新建道路上可能使用本 结构与方法外， 在既有道路的修复与改造时更可以结合快干水 泥等粘结性 结合材料， 及时完成改造或维修， 开放交通， 因此根据本发明构思的施工 方法如下：

在井体上口附近、 拟安放垫块的路基区域放入快干水泥砼或树脂 砼； 将预制的砼或钢筋砼垫块在井体上口外缘砌筑 在所述路基区域上， 再在 此垫块外边空隙内堵塞快干砼或树脂砼， 抹平；

将预制的钢筋砼支承板安装在垫块上， 且垫块的一部分超出支承板的外 边缘， 用快干砼或树脂砼堵塞其与道路结构层之间的 空隙， 抹平；

进行路面沥青砼的施工， 同时安放井盖环套， 用压路机将井盖环套与路 面沥青砼一起碾压成型， 使井盖环套的宽边缘与路面齐平。

如图 3所示， 较佳地， 将所述垫块紧贴所述井体上口外缘区域砌筑在 所 述路基区域上， 这样就不必再设置挡土圈 5。

此外， 较佳地， 在将预制的砼或钢筋砼垫块在井体上口外缘区 域砌筑 在所述路基区域上的步骤之前， 沿井体上口外边缘置放挡土圈 5， 挡土圈 5 上边缘高于井体上口， 如图 2所示。

较佳地， 如在修复改造中采用特殊的弹性沥青砼， 则更能保护此修复区 域， 不发生路面碎裂的情况。 一般地， 这样的修复改造时间可以在一个晚 上完成， 对于既有道路的车辆交通通行不产生较大影响 。 此外， 在改造或 维修现有窨井装置时， 首先将井体周边的道路路面拆除且拆除现有的 支承 板。

对于新建道路上的窨井建造由于施工时间较为 充裕， 可不采用快干砼或 树脂砼， 以节约造价。