用于增大地表水下滲量的裝配式滲井及施工方法與流程

本發明屬于海綿城市建設領域，涉及一種用于增大地表水下滲量的裝配式滲井及施工方法。適用于城市道路、居民小區等硬化率高及土體自身滲透能力差的區域。

背景技術：

在城市化快速發展的背景下，城市道路、住宅區及商業區大量建設，造成原有的自然透水地表被水泥、瀝青等不透水材料覆蓋，導致城市地表自然滲透能力降低，雨水無法滲入地下而形成地表徑流，當徑流量超出市政管網的排水能力時將導致城市雨洪災害。同時，城市內大量污染廢氣溶入初期雨水后排入河流、湖泊等自然水體中，造成水資源污染。

海綿城市建設可以有效解決城市雨洪災害，有利于維護開發前后的水文特征，保持生態平衡，促進人與自然和諧發展。目前，海綿城市建設常采用修建滲井的方法來增加雨水地表徑流的入滲量。滲井指通過井壁和井底進行雨水下滲的設施。滲井側壁通常采用混凝土澆筑，由于混凝土材料透水性能差，導致井內雨水向土體滲透受到混凝土構筑物的阻隔，滲水效果差。

CN 105839759 A公布了一種適用于海綿城市建設的砂石滲井，該裝置充分利用土體各向的滲透性。但是，該滲井須逐個設置并填充，機械化化程度低，并且隨著滲井與雨水的流固耦合作用，砂石間孔隙趨于密實，導致滲透效果不佳。因此，迫切需要一種經濟實用、施工快捷、產業化程度高的低影響滲透裝置，該種裝置將為解決城市雨水入滲問題提供了技術支持。

技術實現要素：

本發明目的是提供一種用于增大地表水下滲量的裝配式滲井及施工方法，不僅提高了地表水下滲量，也使得施工過程更快捷、環保。該滲井內部的預制柱形透水填充砌塊在工廠采用機械化生產，產品質量得到有效控制，提高了施工效率，降低現場施工時粉塵的排放。該發明具備經濟實用、施工快捷、產業化程度高等特點，為海綿城市建設提供技術保障。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種用于增大地表水下滲量的裝配式滲井，該裝配式滲井安裝于土體中，其中：所述裝配式滲井包括有滲井孔、預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊、滲井濾網，所述滲井孔位于土體中，在滲井孔內填充有預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊，在滲井孔的上端滲井設有濾網；預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊的半徑與滲井孔的半徑相同。

同時提供一種用于增大地表水下滲量的裝配式滲井的施工方法。

本發明的效果是用于增大地表水下滲量的裝配式滲井具備經濟實用、施工快捷、產業化程度高等特點。該滲井內部的預制柱形透水填充砌塊在工廠采用機械化生產，產品質量得到有效控制，施工過程環保，符合綠色建筑施工的要求。取滲井孔半徑為10cm、滲井深度為2m，假定預制柱形透水填充砌塊的滲透系數為k_b，土的水平滲透系數為k_s。滲井孔底部使用15min后的滲透量為282743.34k_bcm³，滲井孔使用15min時后的水平滲透總量為11309733.55k_scm³。

附圖說明

圖1為本發明用于增大地表水下滲量的裝配式滲井剖面圖；

圖2為本發明裝配式滲井的預制空心透水柱形砌塊結構示意圖；

圖3本發明裝配式滲井的預制疏松或多孔透水柱形砌塊剖面圖；

圖4為本發明裝配式滲井的滲井濾網俯視圖。

圖中：

1.滲井孔 2.預制柱形透水填充砌塊 3.滲井濾網

4.土體 5.過水孔 6.構造配筋

具體實施方式

結合附圖對本發明的用于增大地表水下滲量的裝配式滲井及施工方法加以說明。

本發明的用于增大地表水下滲量的裝配式滲井設計原理：該發明基于低影響開發理念和施工產業化需求，不僅提高了地表水下滲量，也使得施工過程更快捷、環保。所述裝配式滲井由滲井孔、預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊、滲井濾網等組成。其中，預制透水柱形砌塊可由泡沫混凝土、多孔大孔混凝土、再生混凝土、再生泡沫混凝土、生態透水混凝土等強度較高、透水性能較好的材料制成。為滿足預制透水柱形砌塊在施工和維修期間的強度要求，砌塊內可設置一定的構造配筋。首先，根據地表徑流量和地質條件的不同，設置井深、井徑、井間距以及平面布置形式等參數。然后，以機械或人工方式在地面開孔。第三，逐個將預制透水柱形砌塊放入滲井孔內，直至最上層砌塊頂面接近地表。第四，在預制透水柱形砌塊頂面布置滲井濾網，以過濾各種雜質。第五，根據井間距及平面布置形式等參數設置群井。這樣，就形成了用于增大地表水下滲速度和下滲量的裝配式滲井群。預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊由透水性能較好的材料構成，雨水可以從材料孔隙或過水孔滲入地下，從而減少地表雨水徑流。

本發明的用于增大地表水下滲量的裝配式滲井結構是，該裝配式滲井安裝于土體4中，所述裝配式滲井包括有滲井孔1、預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2、滲井濾網3，所述滲井孔1位于土體中，在滲井孔1內填充有預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2，在滲井孔1的上端滲井設有濾網3，預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2的半徑與滲井孔1的半徑相同。預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊的長度根據需要設置，可長可短。

所述預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2為通過強度較高、透水性能較好的泡沫混凝土、多孔大孔混凝土、再生混凝土、再生泡沫混凝土、生態透水混凝土材料制成；所述預制空心透水柱形砌塊為多個或單個過水孔5貫穿砌塊。所述預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2內可設置多根配筋6或無筋。

所述裝配式滲井為多個，在土體表面排布設置為正方形、矩形、三角形等多種形式，且裝配式滲井間距設為1m～2m，形成滲井群。

本發明的用于增大地表水下滲量的裝配式滲井施工方法步驟如下：

用于增大地表水下滲量的裝配式滲井，該裝配式滲井安裝于土體中，其特征是：所述裝配式滲井包括有滲井孔1、預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2、滲井濾網3，所述滲井孔1位于土體4中，在滲井孔1內填充有預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2，在滲井孔1的上端滲井設有濾網3，預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2的半徑與滲井孔1的半徑相同。

所述預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2為通過強度較高、透水性能較好的泡沫混凝土、多孔大孔混凝土、再生混凝土、再生泡沫混凝土、生態透水混凝土材料制成；所述預制空心透水柱形砌塊為多個或單個過水孔5貫穿砌塊。

所述預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2內可設置多根配筋6或無筋。

利用所述用于增大地表水下滲量的裝配式滲井的施工方法包括以下步驟：

步驟1裝配式滲井的平面設置為正方形、矩形、三角形形式，且井間距設為1m～2m。現場勘探并進行試驗，測得地下水位線深度H₀cm、土體滲透系數K₀為10^-6mm/s，滲井的影響半徑R₀cm。由式(1)確定單根滲井需滿足的滲流量，進而根據潛水非完整井的流量公式確定滲井孔徑。設置滲井的深度高于地下水位線的深度H₀即可；

$Q=\frac{q}{n}---\left(1\right)$

式(1)中Q為單根滲井需達到的滲流量；q為地表徑流量；n為滲井數量。

步驟2按照步驟1，采用機械或人工方式在地面開滲井孔1；

步驟3逐個將預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2放入滲井孔1內部，直至最上層預制疏松或多孔或空心透水柱形砌塊2頂面接近土體表面；

步驟4將滲井濾網3布置在滲井孔1的上端，土體表面齊平；

步驟5按照步驟1設置排布的多個裝配式滲井形式組建滲井群。

本發明的用于增大地表水下滲量的裝配式滲井結構參數推導如下：

深度h處滲井孔中滲流量Q_d

$Q_d={\mathrm{\πr}}^2{k}_d\frac{h+a}{h}t---\left(2\right)$

式(1)中r為滲井孔半徑(cm)；k_d為預制柱形透水填充砌塊的滲透系數(10^-6mm/s)；h為滲井孔中某深度(cm)；a為地表積水深度(cm)；t為滲透時間(s)。

滲井孔中深度h處單位水頭作用下的水平滲透量

Q_s＝2πrlk_st (3)

式(2)中r為滲井孔半徑cm；l為滲井孔長度cm；k_s為土體的水平方向滲透系數K₀為10^-6mm/s；t為滲透時間s。

滲井的平面布置設置為三角形，滲井間距1.5m。取滲井孔半徑為10cm，現場勘探測得地下水位線深度大于2.1m，故設置滲井深度為2m。滲井孔內填入四塊預制柱形透水填充砌塊高為50cm、半徑為10cm，將滲井濾網布置在滲井孔的上端。假定預制柱形透水填充砌塊的滲透系數為k_b，土的水平滲透系數為k_s，對本滲井的功能進行推導。滲井孔底部使用15min后的滲透量為282743.34k_bcm³，滲井孔使用15min時后的水平滲透總量為11309733.55k_sm³。

本發明的用于增大地表水下滲量的裝配式滲井具有經濟實用、施工快捷、產業化程度高等特點，能夠提高地表水下滲量，補給日益枯竭的地下水資源。該滲井內部的預制柱形透水填充砌塊在工廠采用機械化生產，產品質量得到有效控制，施工過程環保，符合綠色建筑施工的要求，該發明為海綿城市建設提供技術保障。