聚焦行业痛点 浇筑恒久品质
高耐候超早强混凝土材料彻底解决井盖烂边顽疾
“小井盖、大民生。”井盖虽小,却关乎市民的出行安全,也直接影响着城市的形象,考验着每个城市的市政设施管理水平。近年来,随着井盖问题的日益突出,国家也相继颁布了多项关于井盖治理的管理条例。2021年,针对目前一些地方存在的窨井盖权属不明、维修不到位等问题,住建部等6部门联合发布了《关于加强窨井盖安全管理的指导意见》,明确了未来我国窨井盖管理工作的目标任务。其中,明确要求在2023年底前完成窨井盖治理专项行动,使窨井盖安全隐患得到有效治理;在2025年底前进一步完善窨井盖安全管理机制,显著提升管理水平、监测能力和应急处置水平,使窨井盖安全事故明显减少。
目前,很多城市因长期找不到有效的修复办法,井盖沉降、井周破损等现象频发,小小井盖已成为很多城市挥之不去的“痛点”。天津炬实科技发展股份有限公司(以下简称炬实科技)经多年潜心钻研,成功研制出了高耐候超早强混凝土材料。采用该材料修复井盖烂边病害,既可有效解决检查井周边道路结构强度不足的难题,显著提升修复质量,又可满足快速施工的要求,修复1h后即可恢复路面交通,具有施工速度快、修复质量好、交通干扰小等显著优点,一举解决了行业痛点和难点。
天津市复康路的检查井经历13年至今仍保持零破损零沉降的良好状态
路面顽疾:井盖烂边病害频发
导致井盖烂边病害频发的原因很多,主要影响因素包括井圈材料强度、路面结构强度、井筒沉降或压缩变形、井底土基强度以及道路重载交通量等,根本原因在于设计不周全或施工不到位。在检查井井筒及路面结构都稳定的前提下,井盖烂边原因则需从井圈与路面面层的材性差异方面进行分析。井圈一般为钢筋混凝土构件,属于刚性材料,而市政道路面层多为沥青混合料的柔性材料,两种材料相接处由于强度不同及变形特性的突变,在车辆高频次碾压冲撞下,偏柔性且强度偏低的沥青混合料面层更容易发生变形、断裂直至碎裂,从而导致井盖周边发生破损或塌陷现象。此外,在沥青路面施工过程中,井盖周边的沥青混合料往往不易被压实,压实度不易达标,导致该处路面结构强度不足,在过往车辆反复碾压作用下,井盖周边更容易产生沉陷、龟裂、坑槽等病害。而病害又会诱发路面水损坏,通过水的渗透对检查井周边路面结构造成破坏,进而发生周边路面结构破损、下陷及井盖支座松动等问题,危及行车安全,影响路面美观,直至降低道路使用寿命。
目前,我国各市政管养单位基本采用清除加铺的方式治理井盖烂边病害,即利用各种专业工具对井盖周边进行铣刨清理,再加铺一层沥青混凝土。虽然这种方式能短期内解决井盖烂边问题,但却存在修复时间长、影响道路通行和使用年限等缺点,是治标不治本的办法,并没有解决井盖周边结构强度问题,修复不久后,病害会再次出现,从而形成一年一修、一年两修,甚至一年多修的恶性循环,不仅影响行车安全和交通秩序,而且还造成人力物力的大量浪费,严重困扰着各个城市的市政道路管养部门。
因此,改进井具安装工艺,提高病害修复质量,延长井周修复寿命,是市政道路管养部门亟待解决的问题,也是解决此行业痛点的有效途径。而如何突破传统修复施工工艺,大幅提高修复材料的耐久性便成为破解这个难题的关键。
对比另2个井盖,左下角的井盖采用该材料修复至今仍完好
全新材料:加固修复标本兼治
2006年,炬实科技作为一家特种砂浆产品研发、生产的科技企业,针对沥青混凝土强度偏弱的问题,以强度更高的混凝土为研发方向,经多年潜心钻研,终于成功研制出了高耐候超早强混凝土材料。
材料介绍 该材料是由特种水泥、精制骨料、添加剂、纤维等材料组成,与水混合后形成具有自流平、免振捣、超早强、高强度、韧性强、不易碎、微膨胀、抗收缩、抗渗透、耐磨损、耐老化等优点的黑(灰)色混凝土灌注材料。特别是该材料颜色与沥青混凝土颜色同为黑色,非常适宜应用于沥青混凝土路面的维修。此外,该材料还可用于桥梁伸缩缝的修复、路面病害的抢修等。
材料特点 该材料凭借其施工简便、经久耐压等优点,已成为许多市政道路管养部门修复井盖烂边病害的首选材料。
1)超早强、免养护。经权威部门检测,该材料浇筑30min后便能够初凝,1h以内便可达到通车的强度要求,使施工时间大幅缩减;该材料的抗压强度在浇筑2h后达30Mpa,28d后达50~60 Mpa,平均抗压强度达50Mpa以上,施工后无需养护。
2)流动好、免振捣。该材料具有较好的流动性,无需振捣便可快速填充井口支模内的空间,使浇筑体与井圈、检查井基面形成一个坚固的整体。
3)微膨胀、不开裂。该材料具有微膨胀特性,使浇筑体与检查井基面咬合的更加紧密;具有无收缩特性,浇筑体可长期保持无收缩、不开裂的状态;具有良好的稳定性,浇筑体变形系数低,不超过3mm,可与周边道路更好地融为一体,提高了修复后的道路平整度。
4)高抗渗、耐腐蚀。该材料具有很好的抗渗性能,渗水系数>p6;原材料中碱含量低,适用于对碱-集料反应有抑制要求的工程。
5)耐侯强、寿命长。对浇筑体进行200万次疲劳试验和50次冻融环境试验,结果显示不仅强度无明显变化,而且在-40~100℃的环境下可长期保持材料性能,使用寿命可达20年。
施工流程 作为一种新型修补材料,该材料施工十分方便。采用小型搅拌设备现场搅拌2min,制成的砂浆便可直接浇筑,无需振捣,便可与井圈、检查井基面实现无缝连接,整体性更好,强度也有保证,显著提高了修复效果,真正实现了延长井盖使用寿命的目的。
炬实科技经过多年的技术积累和探索实践,陆续研发出多种井边修复的专业机械、工具和材料,逐步形成了一整套较为完善的标准化施工工艺,还可根据检查井构造、井周病害和道路结构的不同情况,针对各个城市道路、给排水、热力、通讯等管理单位的不同需求,制定个性化的修复方案。该工艺施工流程操作简单,步骤如下:
1)施工准备。在施工现场周边设置交通锥、围挡等安全警示设施,以保障施工人员、设备和过往车辆、人员的安全;根据施工要求,对井周病害部位进行划线,标识圆形施工范围。
2)精确挖孔。对井周病害部位进行切割、铣钻等开凿作业,开凿深度需达到检查井混凝土结构或砌砖位置,深度一般在20~25cm,以满足混凝土抗折的技术要求。将剔凿后的残余道路材料彻底清除,确保井圈施工区域干净整洁。
3)稳固井圈。检查井构造各不相同,有的井室内径大于井圈内径,也有的二者相同。施工时,要根据具体情况调整井圈位置,并对井圈进行调平、安装和固定。
4)支护模板。模板可根据井室内径的大小进行调整,使模板、井圈、井室3部分相连,暂时组成一个密闭的空间,不仅能有效防止浇筑时材料漏进井室内,而且能使材料密实地包裹井圈,使浇筑体、井¬室、路基形成一个坚固的整体,防止井圈沉降。
模板可根据检查井构造的不同,采取与之相适应的支护方式。当井室内径大于井圈内径时,模板需紧贴井圈下方,安装在井室内壁上;当井室内径小于井圈内径时,模板需紧贴井室上方安装在井圈内壁上;当井室内径与井圈内径大小相同时,模板可安装在井圈与井室的中间位置,模板上端紧贴在井圈内壁上,下端紧贴在井室井壁上。
5)现场浇筑。该材料可一次性浇筑成型,抹平后再进行拉毛处理,以满足道路抗滑要求。浇筑完成后,无需进行特别的养护, 1h后便可开放交通。此外,为满足道路大修时路面的整体性和美观度,浇筑高度也可低于井盖4cm左右,待抹平、拉毛处理后,再与其他路段一同加铺道路面层沥青混凝土。
现场浇筑高耐候超早强混凝土材料
经久耐用:提升京津管理水平
该材料的成功研制,有效解决了困扰市政管养行业多年的井盖烂边修复质量差和施工速度慢等难题,很快便在京津冀、长三角和珠三角经济圈内的诸多城市得到推广应用,现已累计完成20余万个井盖的加固和修复。
天津应用 2008年,天津市南开区复康路出现了多处井盖沉降、井周破损等病害。该道路的管理单位(现天津市城市道路桥梁管理事务中心)摒弃传统的治理方法和修复材料,大胆采用炬实科技的新材料进行了加固修复,至今仍保持零破损、零沉降的良好状态,彻底解决了该路段井盖烂边病害的治理难题。
相关部门对该材料应用路段进行了多项试验和技术评估。试验结果表明:浇筑体与井圈、井室结合紧密,没有出现弱接缝;浇筑体与井盖周边道路黏结良好,平整度和透水系数均能满足行业规范的要求。技术评估表明:浇筑体的耐久性超过20年,甚至更长时间。该材料在复康路成功应用后,迅速在天津全市范围内得到大力推广和应用。除了市区主干道上的井盖烂边病害陆续采用该材料进行了修复外,该材料还成功进入到天津市市政检查井修复工艺图集内,成为天津市井盖烂边病害修复的首选材料。
复康路是津沧高速通往天津市区的交通主干道,也是南开区东西走向的1条主要道路,连接着外环西路、简阳路、红旗南路等重点路段,过往车量密集,甚至不少重载车辆也时常经过,时刻考验着修复后的井盖周边路面。13年过去了,虽经日复一日的车辆碾压和风吹日晒,但修复后的井盖周边路面依旧犹如新修的一般,保持着良好的路用性能。
“我非常钦佩当时的市政前辈们的超前眼光,很荣幸能成为国内率先采用高强度混凝土材料修复井盖烂边的市政单位。作为当时一种全新的修复材料,谁也没想到那些井盖修复十几年后,在车流量越来越大的情况下,居然还能保持就像刚刚修复完的样子,彻底解决了困扰我们多年的难题。市政道路经常会出现裂缝、车辙、坑槽等路面病害,但采用该材料处理过的地方却一直很好,甚至有的道路由于损坏严重而不得不大修时,我们还要采取措施躲开井盖周边,真的是太结实耐用了!”该中心技术人员对该材料赞不绝口,“十多年来,凡是治理井盖病害,该材料一直是我们的首选,不仅节省了大量养护成本,而且使用起来也非常放心,大幅提高了我们的道路管养水平。”
2010年,刚刚完成加固修复的天津白堤路的一处井盖
北京应用 从2010年开始,该材料便被用于北京的井盖烂边修复。目前,经过十多年的实际应用,北京市已有数万座井盖修复应用了该材料,遍布大街小巷,使用状态普遍良好。
朝阳公园南路是北京市东三环通往东四环的交通主干道,连接着CBD、燕莎和丽都商圈交叉区、农展馆、朝阳公园等重点区域,周边高档酒店、甲级写字楼、高档社区较多,车流量一直处于较高水平,井盖损坏很严重,屡修屡坏,一直是困扰养护人员的棘手点。2010年11月,养护单位采用天津炬实科技的高耐候超早强混凝土材料,截至目前,修复后的井盖周边道路仍然完好无损,保持着良好的路用性能。北京市政路桥养护集团的技术人员说到,“该材料配比合理、可靠性强、耐久性高,保证了井盖周边与道路的平整度,非常适合在城市道路检查井维修及加固中使用。”
2010年9月,加固修复后的北京市朝阳公园南门附近的1处井盖
近年来,随着城市道路交通压力的逐年增大,北京市对道路施工的时间限制也越来越严格。如何尽快施工、尽早放行,减少施工对道路交通的影响,已成为北京市各个道路养护、施工单位不得不面对的问题。采用传统方式修复1个井盖,从封闭交通、切割破碎、新料回填、平整压实、养生恢复到交通放行,一般需要好几个小时。“该材料施工便捷,混凝土早期强度提升快,节省了大量的养生时间,浇筑后只需1h便能开放交通,大幅减少了施工对周边道路的交通影响,满足了快速恢复通行的施工要求。”该技术人员说到。
目前,受交通压力的影响,北京市区的道路施工只能在午夜到凌晨的时间段进行,施工时间仅仅只有5~6h,对施工队伍的专业水平要求越来越高。北京永合立信科技有限公司拥有多支从事井盖加固修复的专业施工队伍,先后与北京市政路桥管理养护集团、北京公联洁达养护公司、北京城建道桥集团等单位合作,已累计采用该材料修复了10多万个井盖。该公司负责人金建明说道:“成功引入该材料后,我们在炬实科技的帮助下,对人员、设备和材料进行了整合,制定了更加科学、快速的施工方法,施工效率大幅提高,曾经创造过一晚上1支队伍修复了40多个井盖的记录。即使施工时间要求越来越严格,我们也毫无施工压力。”
该材料除广泛应用于北京道路井盖的加固修复外,还多次成功应用于重点路段的抢修。2015年9月3日凌晨2时,该材料被紧急应用于天安门广场的路面抢修工程中,以保障几小时后反法西斯胜利70周年阅兵仪式的顺利举行。刚刚修复过的路面,不仅承受住了重型装甲洪流的考验,而且也承受住了4年后2019年国庆70周年阅兵仪式的考验。目前,该路段面对长安街每天巨大的车流量压力,仍然保持着良好的路用性能。
2015年9月3日凌晨,对天安门广场东侧路段进行紧急抢修
服务社会:潜心耕耘注重创新
作为道路井盖治理的综合服务企业,炬实科技还针对普遍存在的井盖跳响问题,于2019年成功研制出井盖防跳响专用灌注料——炬实9527。该材料是一种高分子聚合物弹性砂浆,具有施工简便、作业面小、快捷安全、耐久耐用等优点,可快速消除行车对井盖的振动,已先后应用于北京、上海、南昌、哈尔滨、郑州、深圳等城市,累计治理了约2000个井盖。该材料的施工流程比较简单,工作人员首先需要打开井盖,测量出井盖与井圈的高度差,接着将井圈内的杂质和铁锈清除干净,将砂浆均匀涂抹在井圈内,砂浆厚度需与测量出的高度差一致,再把垫块置于井圈上,然后将塑料套套在井盖上,以防止砂浆与井盖黏连,最后盖上井盖即可完成施工。该材料很好地解决了井盖跳响问题,产品平均使用寿命达5年以上,对比垫胶皮、垫铁片、换井盖、点焊等其他处理方式,可节省大量人力,性价比更高,实用性也更强,具有很好的推广价值。
近年来,炬实科技积极践行国家可持续化发展的理念,在注重企业效益的同时,始终以服务社会为己任,将无机建筑材料产品的研发、应用和推广作为企业的技术主攻方向,针对我国道路、桥梁等交通设施存在的问题,陆续研制出混凝土路面快速修补材料,机场路面快速修补材料,混凝土桥墩、隔离墩修复材料,清水混凝土专用砂浆,彩色防滑路面等各种新材料,并先后应用于京哈高速公路台湖收费站、唐廊高速公路跃龙服务区等项目,应用效果优良。
采用水泥混凝土路面薄层修补材料对京哈高速台湖收费站进行维修
此外,为确保产品开发和技术创新能力始终保持行业领先水平,提升核心竞争力,增强企业持续发展后劲,炬实科技先后与中国建材研究院、清华大学、武汉大学、南京工业大学等科研院所开展深度合作,不断增强技术研发创新能力,取得了丰硕成果,截至目前已获得6项发明专利、46项实用新型专利和6项软件著作权,产品涉及3大类、10多个品种并成功打造了“炬实”“帝新凯”等品牌,使企业的科技创新能力和核心竞争力得到不断增强。
未来,炬实科技将继续潜心耕耘,以科技创新驱动企业稳步发展,不断推出代表前沿科技和未来主流的道路养护技术与产品,更好地服务社会、服务行业。
(通讯员 刘博 夏永强)
注:本文刊载于《市政技术》2021年第12期,第1-4页