用于增大地表水下渗量的装配式渗井及施工方法与流程

本发明属于海绵城市建设领域，涉及一种用于增大地表水下渗量的装配式渗井及施工方法。适用于城市道路、居民小区等硬化率高及土体自身渗透能力差的区域。

背景技术：

在城市化快速发展的背景下，城市道路、住宅区及商业区大量建设，造成原有的自然透水地表被水泥、沥青等不透水材料覆盖，导致城市地表自然渗透能力降低，雨水无法渗入地下而形成地表径流，当径流量超出市政管网的排水能力时将导致城市雨洪灾害。同时，城市内大量污染废气溶入初期雨水后排入河流、湖泊等自然水体中，造成水资源污染。

海绵城市建设可以有效解决城市雨洪灾害，有利于维护开发前后的水文特征，保持生态平衡，促进人与自然和谐发展。目前，海绵城市建设常采用修建渗井的方法来增加雨水地表径流的入渗量。渗井指通过井壁和井底进行雨水下渗的设施。渗井侧壁通常采用混凝土浇筑，由于混凝土材料透水性能差，导致井内雨水向土体渗透受到混凝土构筑物的阻隔，渗水效果差。

CN 105839759 A公布了一种适用于海绵城市建设的砂石渗井，该装置充分利用土体各向的渗透性。但是，该渗井须逐个设置并填充，机械化化程度低，并且随着渗井与雨水的流固耦合作用，砂石间孔隙趋于密实，导致渗透效果不佳。因此，迫切需要一种经济实用、施工快捷、产业化程度高的低影响渗透装置，该种装置将为解决城市雨水入渗问题提供了技术支持。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种用于增大地表水下渗量的装配式渗井及施工方法，不仅提高了地表水下渗量，也使得施工过程更快捷、环保。该渗井内部的预制柱形透水填充砌块在工厂采用机械化生产，产品质量得到有效控制，提高了施工效率，降低现场施工时粉尘的排放。该发明具备经济实用、施工快捷、产业化程度高等特点，为海绵城市建设提供技术保障。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种用于增大地表水下渗量的装配式渗井，该装配式渗井安装于土体中，其中：所述装配式渗井包括有渗井孔、预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块、渗井滤网，所述渗井孔位于土体中，在渗井孔内填充有预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块，在渗井孔的上端渗井设有滤网；预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块的半径与渗井孔的半径相同。

同时提供一种用于增大地表水下渗量的装配式渗井的施工方法。

本发明的效果是用于增大地表水下渗量的装配式渗井具备经济实用、施工快捷、产业化程度高等特点。该渗井内部的预制柱形透水填充砌块在工厂采用机械化生产，产品质量得到有效控制，施工过程环保，符合绿色建筑施工的要求。取渗井孔半径为10cm、渗井深度为2m，假定预制柱形透水填充砌块的渗透系数为k_b，土的水平渗透系数为k_s。渗井孔底部使用15min后的渗透量为282743.34k_bcm³，渗井孔使用15min时后的水平渗透总量为11309733.55k_scm³。

附图说明

图1为本发明用于增大地表水下渗量的装配式渗井剖面图；

图2为本发明装配式渗井的预制空心透水柱形砌块结构示意图；

图3本发明装配式渗井的预制疏松或多孔透水柱形砌块剖面图；

图4为本发明装配式渗井的渗井滤网俯视图。

图中：

1.渗井孔 2.预制柱形透水填充砌块 3.渗井滤网

4.土体 5.过水孔 6.构造配筋

具体实施方式

结合附图对本发明的用于增大地表水下渗量的装配式渗井及施工方法加以说明。

本发明的用于增大地表水下渗量的装配式渗井设计原理：该发明基于低影响开发理念和施工产业化需求，不仅提高了地表水下渗量，也使得施工过程更快捷、环保。所述装配式渗井由渗井孔、预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块、渗井滤网等组成。其中，预制透水柱形砌块可由泡沫混凝土、多孔大孔混凝土、再生混凝土、再生泡沫混凝土、生态透水混凝土等强度较高、透水性能较好的材料制成。为满足预制透水柱形砌块在施工和维修期间的强度要求，砌块内可设置一定的构造配筋。首先，根据地表径流量和地质条件的不同，设置井深、井径、井间距以及平面布置形式等参数。然后，以机械或人工方式在地面开孔。第三，逐个将预制透水柱形砌块放入渗井孔内，直至最上层砌块顶面接近地表。第四，在预制透水柱形砌块顶面布置渗井滤网，以过滤各种杂质。第五，根据井间距及平面布置形式等参数设置群井。这样，就形成了用于增大地表水下渗速度和下渗量的装配式渗井群。预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块由透水性能较好的材料构成，雨水可以从材料孔隙或过水孔渗入地下，从而减少地表雨水径流。

本发明的用于增大地表水下渗量的装配式渗井结构是，该装配式渗井安装于土体4中，所述装配式渗井包括有渗井孔1、预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2、渗井滤网3，所述渗井孔1位于土体中，在渗井孔1内填充有预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2，在渗井孔1的上端渗井设有滤网3，预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2的半径与渗井孔1的半径相同。预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块的长度根据需要设置，可长可短。

所述预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2为通过强度较高、透水性能较好的泡沫混凝土、多孔大孔混凝土、再生混凝土、再生泡沫混凝土、生态透水混凝土材料制成；所述预制空心透水柱形砌块为多个或单个过水孔5贯穿砌块。所述预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2内可设置多根配筋6或无筋。

所述装配式渗井为多个，在土体表面排布设置为正方形、矩形、三角形等多种形式，且装配式渗井间距设为1m～2m，形成渗井群。

本发明的用于增大地表水下渗量的装配式渗井施工方法步骤如下：

用于增大地表水下渗量的装配式渗井，该装配式渗井安装于土体中，其特征是：所述装配式渗井包括有渗井孔1、预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2、渗井滤网3，所述渗井孔1位于土体4中，在渗井孔1内填充有预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2，在渗井孔1的上端渗井设有滤网3，预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2的半径与渗井孔1的半径相同。

所述预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2为通过强度较高、透水性能较好的泡沫混凝土、多孔大孔混凝土、再生混凝土、再生泡沫混凝土、生态透水混凝土材料制成；所述预制空心透水柱形砌块为多个或单个过水孔5贯穿砌块。

所述预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2内可设置多根配筋6或无筋。

利用所述用于增大地表水下渗量的装配式渗井的施工方法包括以下步骤：

步骤1装配式渗井的平面设置为正方形、矩形、三角形形式，且井间距设为1m～2m。现场勘探并进行试验，测得地下水位线深度H₀cm、土体渗透系数K₀为10^-6mm/s，渗井的影响半径R₀cm。由式(1)确定单根渗井需满足的渗流量，进而根据潜水非完整井的流量公式确定渗井孔径。设置渗井的深度高于地下水位线的深度H₀即可；

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

式(1)中Q为单根渗井需达到的渗流量；q为地表径流量；n为渗井数量。

步骤2按照步骤1，采用机械或人工方式在地面开渗井孔1；

步骤3逐个将预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2放入渗井孔1内部，直至最上层预制疏松或多孔或空心透水柱形砌块2顶面接近土体表面；

步骤4将渗井滤网3布置在渗井孔1的上端，土体表面齐平；

步骤5按照步骤1设置排布的多个装配式渗井形式组建渗井群。

本发明的用于增大地表水下渗量的装配式渗井结构参数推导如下：

深度h处渗井孔中渗流量Q_d

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

式(1)中r为渗井孔半径(cm)；k_d为预制柱形透水填充砌块的渗透系数(10^-6mm/s)；h为渗井孔中某深度(cm)；a为地表积水深度(cm)；t为渗透时间(s)。

渗井孔中深度h处单位水头作用下的水平渗透量

Q_s＝2πrlk_st (3)

式(2)中r为渗井孔半径cm；l为渗井孔长度cm；k_s为土体的水平方向渗透系数K₀为10^-6mm/s；t为渗透时间s。

渗井的平面布置设置为三角形，渗井间距1.5m。取渗井孔半径为10cm，现场勘探测得地下水位线深度大于2.1m，故设置渗井深度为2m。渗井孔内填入四块预制柱形透水填充砌块高为50cm、半径为10cm，将渗井滤网布置在渗井孔的上端。假定预制柱形透水填充砌块的渗透系数为k_b，土的水平渗透系数为k_s，对本渗井的功能进行推导。渗井孔底部使用15min后的渗透量为282743.34k_bcm³，渗井孔使用15min时后的水平渗透总量为11309733.55k_sm³。

本发明的用于增大地表水下渗量的装配式渗井具有经济实用、施工快捷、产业化程度高等特点，能够提高地表水下渗量，补给日益枯竭的地下水资源。该渗井内部的预制柱形透水填充砌块在工厂采用机械化生产，产品质量得到有效控制，施工过程环保，符合绿色建筑施工的要求，该发明为海绵城市建设提供技术保障。