市政检查井盖和雨水箅承载能力检测技术研究

时间：2024-07-28

黄得杨，陈永超，段瑞斌，崔江华

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广州 510500）

0 引言

随着我国社会经济的快速发展，国家加大对基础建设设施的投资力度和城市化的发展，作为市政工程常用的检查井盖、水箅得到快速发展［1，2］。据估算，一般一个50 万人口的城市，雨水箅和井盖的存有量可达25 万套，每年对井盖和雨水箅的需求量约为2～3 万套，而全国每年检查井盖、雨水箅在城市规划和道路建设中的新增数量和更换数量至少在1 000 万套以上，可见需求量非常巨大［3］。无论是大城市、中小城市，还是经济发达的乡镇，只要有自来水、路灯、排水、电信、燃气、热力、消防、环卫等公用设施的地方，就需要用到检查井盖和雨水箅［4］。

检查井盖是市政工程用检查井的主要部件，起到封闭、开启检查井和承压、分流导向功能。根据供水，供电，通信，消防等管线工程的施工要求，满足其安装设备预留空间，日常检修和维护的要求；雨水箅则是一种安装在雨水口顶部的格栅，起到排水、拦截垃圾及防止坠落的作用［5，6］。

检查井盖和雨水箅在工程实际使用中，承载能力是其重要的指标，表征其实用功能，对工程应用有着重要意义。而由于检查井盖种类多、性能等级多，标准繁多，其检测方法有共通之处，也有差异之处。这给工程项目各参与单位带来了一定的困扰［7，8］。

1 井盖、雨水箅主要标准

检查井盖、雨水箅种类繁多，标准也较多，其中目前较常用到的标准主要有《检查井盖：GB/T 23858-2009》、《再生树脂复合材料检查井盖：CJ/T 121-2000》、《球墨铸铁复合树脂检查井盖：CJ/T 327-2010》、《球墨铸铁复合树脂水箅：CJ/T 328-2010》等十余本。

每个标准中等级也较多，例如仅文献［9］中的等级就分为6 个，且各等级的承载能力试验要求的试验荷载、刚性垫块尺寸、残留变形均不相同［9］。再如文献［10］中也将承载能力等级分为3 个等级，各等级的承载能力试验要求的试验荷载也不相同［10］。

2 标准中的试验方法对比

检查井盖、雨水箅标准繁多，其检测方法既有共通之处，也有差异之处。下以常用的两个标准为例进行分析。

2.1 文献［9］中承载能力试验方法

⑴整个加载系统组成如图1所示。根据文献［7］第7.1.1.1 条款规定，其中加载设备使用美特斯YAW4106D 型微机控制电液伺服压力试验机。

⑵文献［7］第7.2.3.3 条款中的试验速率加载至标准中规定的承载能力试验荷载值，力保持30 s 后。试验结束后检查井盖是否出现裂纹或影响使用功能的破坏［7］。

⑶残留变形试验方法

按照文献［7］第7.2.3.2 条款方法进行试验，记录初始值和第5 次卸载后的变形值之差作为最终的残留变形结果，测量精度为0.1 mm。

图1 井盖加载试验装置示意图Fig.1 Diagram of Manhole Cover Loading Test Device

2.2 文献［11］中承载能力试验方法

⑴整个加载系统组成如图2所示。根据文献［11］第6.2.3 条款规定，加载设备同样选用美特斯YAW4106D 型微机控制电液伺服压力试验机。

图2 水箅加载试验装置示意图Fig.2 Schematic Diagram of Water Grate Loading Test Device

⑵承载能力试验方法

以文献［11］第6.2.5.3 条款中的试验速率加载至标准中规定的承载能力试验荷载值，力保持5 min 后，观察水箅和井座有误裂纹或破坏［11］。

⑶残留变形试验方法

按照文献［11］第6.2.5.2 条款规定的速率和方法进行试验，记录初始值和第5 次卸载后的变形值之差作为最终的残留变形结果。

3 采用同一标准，对不同等级样品的检测技术研究探讨

按照统一标准生产的检查井盖、水箅，由于等级不同，检测方法也不同。

3.1 文献［9］中对不同承载能力等级、规格的规定［9］

标准中不同等级对应的试验荷载不同，其等级对应的试验荷载如表1所示，对于净开孔co＜250 mm 井盖的试验荷载应按表1所示乘以co/250，但不小于0.6 倍表1的荷载。不同的形状和净开孔，使用的刚性垫块尺寸也不同，不同形状净开孔对应的垫块尺寸如表2所示。

3.2 不同试验荷载对井盖合格性的影响

对同一样品（承载能力等级为D400），用同一标准，不同试验荷载进行承载能力试验，结果如表3所示。

由表3数据分析可见，同一样品（承载能力等级为D400），在同一标准，不同试验荷载下进行试验，合格性有所差异，其中用 15 kN、125 kN、250 kN、400 kN的试验荷载时结果显示合格，用600 kN 和900 kN 的试验荷载时结果显示不合格。说明用小于产品设计等级的试验荷载进行试验时，结果将会显示合格，但是无法真实显示出产品的质量，对工程质量造成影响；用大于产品设计等级的试验荷载进行试验时，结果将会显示不合格，这将可能造成资源浪费，影响工期和工程验收。

表1 不同等级对应的试验荷载Tab.1 Test Loads Corresponding to Different Grades

表2 不同形状净开孔对应的垫块尺寸Tab.2 Different Shape of Net Opening Corresponding to the Pad Size

表3 不同试验荷载和结果合格性Tab.3 Different Test Loads and Results are Acceptable

3.3 不同规格的刚性垫块对井盖合格性的影响

对同一样品（承载能力等级为D400），用同一标准，不同刚性垫块进行承载能力试验，结果如表4所示。

由表4数据分析可见，同一样品（承载能力等级为D400），在同一标准，不同规格刚性垫块下进行试验，合格性也有所差异，只有用标准规定规格刚性垫块时结果才合格，其他规格均显示不合格。说明用不同规格的刚性垫块，将会导致检测结果的偏差，从而影响检测结论，不同规格的刚性垫块面积不同，井盖受到的压强不同。而用错刚性垫块导致结果不合格也将可能造成资源浪费，影响工期和工程验收。

表4 不同刚性垫块和结果合格性Tab.4 Different Rigid Pads and Resulting Conformance

综上，同一标准中每个等级都用对应的试验荷载，每个尺寸和净开孔都有对应的刚性垫块。检测机构在试验过程中应严格按照对应的试验荷载和垫块尺寸进行试验，如试验过程中使用的试验荷载或垫块不正确，都将会导致结果的差异，进而影响结论评判。

4 采用同一样品，对不同标准的检测技术研究探讨

4.1 标准中不同点分析

文献［9］与文献［10］中承载能力试验的差异，如表5所示。

表5 文献［9］与文献［10］对比Tab.5 Literature［9］Compared with the Literature［10］

4.2 不同标准对井盖合格性的影响

对同一样品（承载能力等级为重型），用不同一标准进行承载能力试验，结果如表6所示。

表6 不同标准和结果合格性Tab.6 Different Criteria and Result Conformance

由表5和表6分析可见，文献［9］与文献［10］中的不同点非常显著，如同一样品，分别采用以上两个标准进行试验。首先，不同的承载等级会使得在试验过程中所加载的试验荷载不相同，如在试验过程中所加载的试验荷载不是样品本身的设计荷载，则承载能力试验将无法真实反映该井盖是否达到设计要求，承载能力是否合格。其次，不同的试验加荷速率，也会导致检测结果的偏差。再次，文献［9］中使用的刚性垫块与形状和净开孔有关，文献［10］中则使用一种刚性垫块，使用不同的刚性垫块进行试验，会使得井盖在试验过程中加荷的受力面积不同，从而影响检测结果。

5 案例分析

⑴某工程项目，使用的是B125 等级、净开孔为600 mm 的检查井盖，出厂检验标准为文献［9］，出厂检验合格。工程使用前进行常规见证送检至某第三方检测机构，而委托时检验标准填写为文献［10］、重型等级，检验结论为不合格。就标准进行原因分析，出厂检验文献［9］中B125 等级所对应的试验荷载为125 kN，试验加荷速率为1～5 kN/s，净开孔600 mm 对应的刚性垫块为对应的刚性垫块为直径250 mm 的圆形垫块。而委托检验标准文献［10］中的重型等级所对应的试验荷载为240 kN，试验加荷速率为1～3 kN/s，对应的刚性垫块为直径356 mm，高度≥40 mm 的圆形垫块。其中不同的试验荷载和加荷速率是导致该井盖检测结果不合格的重要原因。

⑵某工程项目，使用的是文献［10］中的普型井盖，工程使用前进行常规见证送检至某第三方检测机构，在委托过程中送样人员误将其委托为标准中的重型等级，导致检测结论结果不合格。就检测中的环节进行原因分析，委托方送检的样品实际为标准中普型等级的井盖，承载能力试验荷载为100 kN，而由于送样人误将其委托城标准中的重型等级，试验人员则按照委托方委托的重型等级240 kN 试验荷载进行试验，实际试验荷载已远远超出了井盖本身的设计承载能力试验荷载，故导致了检测结果不合格的主要原因。相反，如果委托方送检的样品为重型等级井盖，而试验过程中用普型等级试验荷载进行试验的话，试验结果可能会显示为合格，该检测结果可以视为无效，因为真实试验荷载还远远无法达到产品的承载能力设计荷载，该检测结果无法反映出该井盖的真实产品质量，会直接影响工程使用中的安全性和工程质量。

⑶某检测机构，委托方送检的为文献［10］中650 mm×450 mm 井盖，按标准要求试验过程中需使用尺寸为350 mm×260 mm 的刚性垫块，但检测机构试验人员在试验过程中却使用了尺寸为200 mm×200 mm刚性垫块，导致检测结论不合格。就导致结论不合格进行原因分析，该标准中规定了不同尺寸的水箅在检测过程中使用的刚性垫块尺寸不同，在相同的试验荷载下，试验人员失误使用了面积较小的刚性垫块，导致了井盖受到了更大的压强，超出了该井盖本身的设计值。