一种雨水收集系统的施工方法与流程

本发明涉及雨水利用技术，特别涉及一种雨水收集系统的施工方法。

背景技术：

我国的水资源总量并不少，但人均可利用水量却排名世界末尾，解决水资源匮乏和水环境恶化问题是全球实现人口、环境、经济和社会可持续发展的首要约束。

近年来，雨水资源的利用技术在我国逐渐兴起，雨水的利用主要用于园林浇灌、厕所冲洗等用途；常用的处理雨水的方法主要分为物理方法和生化方法；物理方法包括混凝、沉淀和过滤，最常见的方式是修建过滤池，采用物理过滤的方式处理雨水资源；而生化方法包括人造湿地系统、稳定塘、生物滤池、生物转盘反应器、生物接触氧化、生物硫化床反应器以及土壤处理方法，生化处理方式能够更彻底地杀灭雨水中的微生物，但容易造成化学污染物残留，造成土壤及水资源的进一步污染。

根据雨水资源的用途，采用物理过滤方法就能够满足使用要求，因此采用修建雨水收集系统的方式对雨水资源进行处理，但是现有的雨水收集系统在施工过程中，对于收集池底部的施工通常只是直接浇筑混凝土的形式，并且池壁和基底层的施工通常是分开的，由于土层随着地下水的流动会产生下陷，在长时间使用后容易造成基坑底部的基底层与池壁发生断裂，如何提高基坑的结构强度，延长雨水收集系统的使用年限，成为新时期解决水资源利用问题的重要研究课题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种雨水收集系统的施工方法，采用分层分段钢筋混凝土结构，能够增强池壁与基底层之间的连接强度，从而达到提高雨水收集系统使用年限的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种雨水收集系统的施工方法，步骤包括：

a.开挖基坑：采用挖掘机在施工位置开挖出深度大于5米的基坑，夯实后在基坑底部铺设持力层，并以混凝土回填至设计标高，现场采用分层分段开挖方式，每层开挖50~60cm，并在挖掘至基础底标高时预留20cm由人工修挖，其基础边坡按需要进行放大，并做好加固处理防止坍塌；

b.基底层施工：基坑挖土完成并验收合格后，立即绑扎底板钢筋、立模板，浇筑c25混凝土，并对浇筑层进行捣平，形成基底层；

c.池壁施工：以混凝土浇筑池壁，池壁高度为3.58m、墙厚800mm，采用单边支模、分层浇筑的方式，每层混凝土浇筑厚度为300mm，并在浇筑过程中架子工、木工随时检查模板及支撑有无松动，并做好相应加固；

d.蓄水模块施工：用细沙将基底层找平，找平后在细沙上喷洒清水，使细沙层保持潮湿，然后在细沙层上依次铺设土工布、防渗膜、防渗复合土工布，完成防水层铺设后，安排人员在基坑中现场拼装蓄水模块；

e.渗水层施工：在蓄水模块上依次铺200mm厚泡沫板、300mm厚碎石、300mm厚沙、300mm厚木炭、和300mm厚种植土层作为渗水层的底模，底模在铺设时应均匀摊平；

f.土方回填：土方的回填分层进行，每层厚度500mm，每层土方在回填后均需采用机械进行夯实，并在回填的过程中预留管道安装坑；

g.安装雨水管道。

通过采用上述方案，步骤a中将基坑分层开挖，能够在基坑挖掘的过程中便于控制基坑的挖掘深度，使得基坑不容易超挖，减少对基坑底部受力层的破坏，使土壤受力层不容易在地下水的冲刷下产生下陷；步骤b中，采用底板钢筋、立模板和混凝土浇筑形成的基底层能够在加强持力层承载能力的同时，与池壁配合，增强基坑的防渗能力，并且在基坑验收合格后立刻铺设基底层，能够减少基底暴露的时间，降低基底因受雨淋而产生扰动的可能性，提高基坑的结构强度；步骤c中，将混凝土分层浇筑，使每层混凝土在浇筑后都静置压实，使混凝土中不容易出现气室，使得混凝土在凝固后更加紧实，在提高基坑结构强度的同时，使池壁具有更好的防渗能力，并且单边支模在搭建的过程中使支模的钢架结构与基底层进行固定连接，使池壁在浇筑后能够与基底层之间具有更高的连接强度；步骤d中，细沙层在铺设时喷洒清水，能够使细沙之间借助水的张力相互粘结在一起，使基坑底部找平后不容易因受风吹动造成细沙流动，使得蓄水模块安装后能够对基底层均匀施压，使基底层不容易因受单侧力产生不均匀下陷，从而使池壁与基底层之间更加不容易发生断裂；步骤e中的顶板能够对渗透过地面的雨水进行过滤，并将过滤后的雨水储存在蓄水模块内；采用这种施工方式修建的雨水收集系统，在施工的过程中，各受力层均是分层分段进行施工，使得个受力层能够在施工的过程中能够及时检查、调整施工参数，并且池壁与基底层之间需要通过单边支模进行固定连接，使池壁在浇筑后和基底层之间具有更高的连接强度，使得当土壤受力层发生下陷时，池壁与基底层之间相连的部位不容易发生断裂，从而达到提高雨水收集系统使用年限的目的；并且渗水层能够供地面上的雨水渗透进入蓄水模块内，因此能够在雨季调节路面积水，缓解城市排水压力，从而达到降低洪涝灾害发生可能性的目的。

本发明的进一步设置为：步骤a中，所述持力层采用风化细砂岩做为持力层，持力层厚度为300mm。

通过采用上述方案，雨水收集系统是埋设于地面下的，以风化细砂岩作为持力层，能够在铺设时尽量保持基坑底部平整，并且在基底层铺设时能够增加基底层与基坑底部的接触面积，进而增加基坑底部的受力面积，从而使雨水收集系统在使用过程中不容易发生沉降。

本发明的进一步设置为：步骤b中，所述基底层在施工过程中预埋有地锚。

通过采用上述方案，地锚能够在池壁施工的过程中用于与单边支模进行连接，使混凝土在浇筑的过程中不容易推动木胶板运动，并且池壁的施工需要在基底层的混凝土凝固之前进行，因为混凝土凝固后再进行浇筑的话，池壁与基底层之间的连接就会变得不牢靠，因此地锚在埋设时，需要将地锚与基底层的底板钢筋进行焊接，增加单边支模与基底层之间的连接强度，从而使池壁与基底层之间的连接部位不容易发生断裂。

本发明的进一步设置为：步骤c中，所述单边支模构造采用钢斜撑做支撑、木胶板作为模板面板、方木作为次龙骨、钢管作为主龙骨，随后在土壁和木胶板之间浇筑混凝土，浇筑完成后在支模顶部安设止水钢板，并使止水钢板与混凝土接触。

通过采用上述方案，木胶板是以不包含纤维素类纤维填料经由压板机加工制作而成的人造板，具有很好的耐腐蚀及防水能力，而混凝土在凝固之前含有大量水分，因此木胶板能够具有良好的耐混凝土腐蚀的能力，并且木胶板在混凝土完全凝固之后还需要拆卸下来，此时钢管和钢斜撑被包裹进混凝土中，能够增强混凝土的结构强度，从而达到提高基坑结构强度的目的。

本发明的进一步设置为：所述钢管与基底层相接触的部分通过地锚与基底层固定连接。

通过采用上述方案，钢管主要用于将单边支模与地锚进行连接，使单边支模与基底层的底板钢筋进行固定，并且混凝土在浇筑的过程中会具有塌落的趋势，这个趋势的存在会使用于形成基底层的混凝土具有上溢的趋势，因此在混凝土浇筑的过程中，需要在基底层上铺设木胶板，并以地锚固定木胶板，以免混凝土上溢，这样做既能够阻止混凝土上溢，又能够增加混凝土的致密度，从而进一步提高基坑的结构强度。

本发明的进一步设置为：步骤c中，每层混凝土在浇筑时都需要用捣实设备进行捣实。

通过采用上述方案，将池壁的浇筑分层进行，并在每层混凝土浇筑后都进行一次捣实，能够将混凝土浇筑过程中混入的空气尽量从混凝土中排除，使混凝土的结构更加紧实，使得混凝土在凝固后不容易出现气孔，从而使池壁具有更好的防渗能力。

本发明的进一步设置为：步骤d中，所述防渗复合土工布以土工布为基底，然后将沥青浸入土工布中，待沥青冷却凝固后再在土工布上涂覆橡胶。

通过采用上述方案，土工布具有较强的渗水能力，为了使蓄水模块能够储蓄雨水，需要对土工布进行防渗处理，沥青能够增加土工布的结构强度，使土工布能够承受蓄水模块的重压，而橡胶能够将沥青与雨水隔开，使沥青中可能含有的化学物质不容易渗透进雨水中，从而使防渗复合土工布在起到防渗效果的同时具有阻隔污染的作用。

本发明的进一步设置为：步骤d中，渗水层在铺设时在泡沫板、碎石层、木炭层、沙层和种植土层之间均铺设有土工织物作为分隔。

通过采用上述方案，碎石层、沙层、种植土层和土工织物用于供地表雨水渗过，并对渗透下来的地表雨水进行过滤，土工织物用于在渗水层铺设时将各渗水层隔开，便于控制渗水层的铺设厚度，而厚泡沫能够减少蓄水模块的暴露面积，阻隔雨水的蒸发，从而达到延长雨水存续时间的目的。

本发明的进一步设置为：所述土工织物为涤纶滤布。

通过采用上述方案，涤纶滤布具有耐酸碱、耐磨、耐腐蚀且无毒副性等优点，在雨水过滤过程中能够具有良好的过滤效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：采用本发明施工方法修建的雨水收集系统，相对于混凝土水池具有结构强度高、施工周期短、安装方便、组合灵活及使用寿命长等优点，并且修建出的雨水收集系统具有过滤、储存雨水的功能，这些收集起来的雨水能够用于园林灌溉、马路清洗等用途，减少自来水资源的使用频率，充分利用大自然赋予的自然水资源，从而达到提高水资源利用率的目的。

附图说明

图1是本发明完工后的结构示意图；

图2是图1中位于a处的局部放大图。

图中：1、基坑；2、持力层；3、基底层；31、底板钢筋；32、立模板；4、地锚；5、单边支模；51、钢斜撑；52、木胶板；53、方木；54、钢管；6、混凝土；7、止水钢板；8、土工布；9、防渗膜；10、防渗复合土工布；11、蓄水模块；12、泡沫板；13、碎石；14、木炭；15、沙；16、种植土；17、进水管道；18、出水管道；19、土工织物。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种雨水收集系统的施工方法，结合图1和图2所示，具体包括以下步骤：

a.开挖基坑：采用挖掘机在施工位置开挖出基坑1，本项目基坑1的设计深度为5m，但在实际施工过程中需要考虑持力层2的铺设，故实际开挖深度大于5m，具体开挖深度可根据施工现场进行调整，现场采用分层分段开挖方式，每层开挖50~60cm，并在挖掘至基础底标高时预留20cm由人工修挖，其基础边坡按需要进行放大，并做好夯实加固处理防止坍塌；基坑1在开挖完成后，需要对坑底进行夯实，以提高土壤的承载能力；夯实后在基坑1底部铺设持力层2，持力层2采用厚度为300mm的风化细砂岩石板进行铺设，风化细砂岩在铺设完成后，以强度等级为c25的混凝土6浇筑于风化细砂岩石板上，并浇筑至设计标高为止；

b.基底层施工：基坑1挖土完成并验收合格后，立即绑扎底板钢筋31，底板钢筋31为表面带有螺纹的钢筋，底板钢筋31以“井”字形结构进行绑扎，并在“井”字形底板钢筋31所形成的网格内放置钢制的立模板32，并在底板钢筋31相交的节点处焊接地锚4，铺设完成后浇筑c25混凝土6，将立模板32和底板钢筋31固定连接，在混凝土6浇筑的过程中需要注意不能使混凝土6的浇筑厚度没过地锚4，并在浇筑过程中对浇筑层进行捣平，形成基底层3；在浇捣混凝土6时必须抓紧时间及时进行，以减少基底层3在空气中暴露的时间，降低基底层3受雨淋浸泡而产生扰动的幅度；

c.池壁施工：池壁需要在基底层3的混凝土凝固之前进行，并以混凝土6作为主体结构，池壁高度为3.58m、墙厚800mm，基坑1内到时需要拼装蓄水模块11，因此只能采用单边支模5的方式进行施工，单边支模5构造采用钢斜撑51做支撑、木胶板52作为模板面板、方木53作为次龙骨、钢管54作为主龙骨，方木53主要用于连接相邻两块木胶板52；钢管54作为主龙骨在安装时需要使钢管54与地锚4进行固定连接，以限制木胶板52的位移，并提高池壁与基底层3的连接强度；随后在土壁和木胶板52之间浇筑混凝土6；在浇筑之前需要在基底层3的混凝土上铺设木胶板52，并以地锚4进行固定，因为池壁在浇筑时，其混凝土会产生坍塌，这些坍塌的混凝体会使基底层3部分的混凝土产生上溢，因此需要铺设木胶板52，以阻止混凝土的上溢，木胶板的铺设以完全遮盖底基层为限；池壁在浇筑时分层进行，每层混凝土6的浇筑厚度为300mm，并在浇筑过程中架子工、木工随时检查木胶板52及支撑有无松动，并做好相应加固；浇筑完成后在池壁的顶部安设止水钢板7，并使止水钢板7与混凝土6接触，以将混凝土6包裹起来，并在混凝土6凝固后，拆除止水钢板7和木胶板52；

d.蓄水模块施工：在基底层3和池壁的混凝土完全凝固后，用细沙15将基底层3找平，细沙15在找平的过程中需要不断喷洒清水，使细沙15层保持潮湿，水分能够使细沙15相互粘结，使细沙15不容易发生松塌，然后在找平后的细沙15层上依次铺设土工布8、防渗膜9、防渗复合土工布10，土工布8是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料；防渗膜9为为聚乙烯土工膜，主要是乳白色半透明至不透明的热塑性树脂材料-聚乙烯树脂制作而成；防渗复合土工布10以土工布8为基底，然后将沥青浸入土工布8中，待沥青冷却凝固后再在土工布8上涂覆橡胶，以使土工布8具有防渗的作用；完成防水层铺设后，安排人员在基坑1中现场拼装蓄水模块11，本发明使用的蓄水模块11采用pp聚丙烯塑料制成，雨水储蓄模块是一种可以用来储存水，但占用空间小的新型产品，其空间结构中有95%的镂空空间，可以实现高效蓄水，并且其内部呈锥状的中空承重柱具有超强的承压能力，使得雨水收集系统在修建完成后其上方可以作为草坪、路面或停车场等用途；

e.渗水层施工：完成该蓄水模块11拼装后，在蓄水模块11上依次铺200mm厚泡沫板12、300mm厚碎石13、300mm厚木炭14、300mm厚沙15和300mm厚种植土16层作为渗水层的底模，各渗水层底模相互之间摊铺有土工织物19作为分隔，并且各渗水层底模在铺设时应均匀摊平；种植土16、沙15和碎石13主要用于过滤雨水，实际上雨水中主要含有的杂质是泥沙15，泥沙15经过种植土16、细沙15、木炭14和碎石13的过滤板后大部分都会被截留，进入蓄水模块11内的雨水清澈度已能满足使用要求，并且木炭14能够截留雨水中可能含有的微生物，提高进入蓄水模块11内雨水的水质；渗水层能够让路面上的积水渗透进入蓄水模块内，在雨季时能够降低洪涝发生的概率；

f.土方回填：土方的回填分层进行，每层厚度500mm，每层土方在回填后均需采用机械进行夯实，并在回填的过程中预留管道安装坑；

g.安装雨水管道，雨水管道分为进水管道17和出水管道18，进水管道17连通雨水收集过滤池，而出水管道18连通输送泵，能够将蓄水池内的雨水输送至停车场、草坪等地；在雨水管道安装好后继续回填土方，以将整个雨水收集系统掩埋，然后在雨水收集系统的顶部铺设透水地砖，以使路面积水能够渗入蓄水模块内。

铺设完成后的雨水收集系统结构如图1和图2所示，从上至下依次为种植土16、沙15、木炭14、碎石13、泡沫板12、蓄水模块11、防渗复合土工布10、土工布8、防渗膜9、基底层3和持力层2，四周为混凝土浇筑的池壁。

本施工方法具有结构强度高、施工周期短、安装方便、组合灵活及使用寿命长等优点，修建出的雨水收集系统具有过滤、储存雨水的功能，这些收集起来的雨水能够用于园林灌溉、马路清洗等用途，减少自来水资源的使用频率，充分利用大自然赋予的自然水资源，提高水资源的利用率；并且蜂窝结构的蓄水模块具有超高的蓄水空间和超强的承重结构，使得雨水收集系统在施工完成后其顶部能够作为草坪、马路及停车场等用途，减少雨水收集系统对城市空间的占用；并且渗漏式的结构能够在雨季发生时用于调蓄雨水，使路面积水能够渗漏到蓄水模块内，从而具有缓解城市排水压力的功能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。