结合地震液化地基处理方案的地下水综合利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及地下水综合利用领域，具体是一种结合地震液化地基处理方案的地下水综合利用系统。


背景技术：

2.振冲碎石桩对地基土具有置换、挤密和振动密实等作用，桩和桩间土构成复合地基，使地基承载力提高，变形减少，并可消除土层的液化。另根据《建筑抗震设计规范》(gb50011
‑
2010)指出，许多文献或工程实践均已指出振冲桩或挤密碎石桩有排泄地下水的作用。在实际项目中，有些建筑场地液化土层为深厚的黏土质砂，通常因为土质排水不畅且缺乏排泄出口，振冲碎石桩无法起到排水作用，不能作为消除地震液化的安全储备，另外，建筑场地饱水，建筑易受潮，影响人居环境。
3.另外，由于农村水利和污水处理基础设施不完善，目前普遍存在水资源匮乏、水环境和水生态恶化等一系列问题，但随着经济社会的快速发展，农村居民对生活环境、灌溉保障的要求越来越高，人水矛盾越来越突出。地下水水质好、水量稳定，是一种宝贵的资源，通过振冲碎石桩和排水花管打通了地下水排水通道后，若直接将地下水作为弃水排放，是一种资源的巨大浪费。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种结合地震液化地基处理方案的地下水综合利用系统，可以及时将地下水排出，消除地震液化，另外对排出的地下水进行综合利用，充分利用水资源。
5.本实用新型采用如下技术方案：
6.一种结合地震液化地基处理方案的地下水综合利用系统，包括将农村居民点和周边耕地、河流划分成的生活居住区、农业种植区、景观绿化区、生态缓冲区、河流排泄区、以及
7.设置于生活居住区建筑地基的排水装置、与建筑地基连接的挡土墙，所述挡土墙的外侧底部开挖有可接纳排水装置流出的地下水的排水通道；
8.设置于生活居住区的景观水系，景观水系上游承接生活居住区的排水通道排出的地下水，下游连接生态缓冲区；
9.设置于景观绿化区附近的绿化灌溉蓄水池，绿化灌溉蓄水池上游承接生活居住区的排水通道排出的地下水，下游连接景观绿化区的滴灌系统；
10.设置于农业种植区附近的农田灌溉蓄水池，农田灌溉蓄水池上游承接生活居住区的排水通道排出的地下水，下游连接农业种植区的灌排明渠；
11.生态缓冲区上游承接景观绿化区、农业种植区的灌溉余水和生活居住区的景观水系溢流；
12.河流排泄区作为区域最低排泄面与农业种植区、景观绿化区、生态缓冲区连通，作为整个系统的排水出口。
13.进一步的，所述生活居住区建筑地基的排水装置包括振冲碎石桩、贯穿振冲碎石桩的排水花管，振冲碎石桩中地下水通过排水花管从临空面流出到挡土墙外侧底部的排水通道。
14.进一步的，所述挡土墙中横向预埋挡墙排水孔，除了最下层挡墙排水孔外，其他挡墙排水孔均包透水土工布，最下层挡墙排水孔位于排水通道上部，排水通道与景观水系、绿化灌溉蓄水池、农田灌溉蓄水池连通。
15.进一步的，通过预设的排水孔，横向打入钢制排水花管贯穿振冲碎石桩群，所述排水花管与挡土墙中最底层的挡墙排水孔连通。
16.进一步的，绿化灌溉蓄水池采用地埋式，设置溢流管道连接河流排泄区。
17.进一步的，农田灌溉蓄水池采用地埋式，设置溢流管道连接河流排泄区。
18.本实用新型具有以下有益效果：
19.(1)保障了建筑安全。采用排水花管连接振冲碎石桩的地基处理方案，消除了地震液化现象，保障了建筑安全；
20.(2)充分利用水资源。将地基处理方案排出的地下水作为一种资源，进行综合利用；
21.(3)提升了农村居民点的景观和风貌。利用地下水对景观绿化进行养护，有利于植物正常生长；为居民点景观水系提供水源，提升了居民点的景观和风貌；
22.(4)提高了灌溉保证率。将地下水储备在蓄水池作为灌溉水源，可在缺水情况下灌溉居民点附近农田，提高了灌溉保证率和农作物产量，农民收入增加；
23.(5)改善了农村水生态和水环境。通过水系连通、构建人工湿地，搭配湿地植物和水生生物，对农业面源污染和生活污水进行控制和处理，修复了生态环境。
附图说明
24.图1是本实用新型对生活居住区的建筑地基进行改造的示意图；
25.图2是本实用新型结合地震液化地基处理方案的地下水综合利用系统的结构示意图。
26.图中：1
‑
挡土墙，2
‑
振冲碎石桩，3
‑
粗砂垫层，4
‑
排水花管，5
‑
反滤层，6
‑
挡墙排水孔，7
‑
墙背填土，8
‑
黏土夯实层，9
‑1‑
排水通道，9
‑2‑
灌排明渠，10
‑
房屋建筑，11
‑
生活居住区，12
‑
农业种植区，13
‑
景观绿化区，14
‑
生态缓冲区，15
‑
河流排泄区，16
‑
绿化灌溉蓄水池，17
‑
农田灌溉蓄水池，18
‑
景观水系，19
‑
滴灌系统。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.请参阅图1及图2，本实用新型结合地震液化地基处理方案的地下水综合利用系统其中一个实施例，包括将农村居民点和周边耕地、河流划分成的生活居住区11、农业种植区
12、景观绿化区13、生态缓冲区14、河流排泄区15，以及
29.设置于生活居住区11建筑地基的排水装置、与建筑地基连接的挡土墙1，所述挡土墙1的外侧底部开挖有可接纳排水装置流出的地下水的排水通道9
‑
1；
30.设置于生活居住区11的景观水系18，景观水系18上游承接生活居住区11的排水通道9
‑
1排出的地下水，下游连接生态缓冲区14；
31.设置于景观绿化区13附近的绿化灌溉蓄水池16，绿化灌溉蓄水池16上游承接生活居住区11的排水通道9
‑
1排出的地下水，下游连接景观绿化区13的滴灌系统19，以自流的方式灌溉景观绿化区13；
32.设置于农业种植区12附近的农田灌溉蓄水池17，农田灌溉蓄水池17上游承接生活居住区11的排水通道9
‑
1排出的地下水，下游连接农业种植区12的灌排明渠9
‑
2，以自流的方式灌溉农业种植区12；
33.生态缓冲区14上游承接景观绿化区13、农业种植区12的灌溉余水和生活居住区11的景观水系18溢流；
34.河流排泄区15作为区域最低排泄面与农业种植区12、景观绿化区13、生态缓冲区14连通，作为整个系统的排水出口。
35.所述生活居住区11建筑地基的排水装置包括振冲碎石桩2、贯穿振冲碎石桩2的排水花管4，振冲碎石桩2中地下水通过排水花管3从临空面流出到所述挡土墙1外侧的排水通道9
‑
1。
36.对缓坡建筑场地进行地形改造，通过设置挡土墙1(如图1所示)，将缓坡地形改造为台地，所述挡土墙1衔接上台地和下台地。挡土墙1的上部向内依次设有反滤层5和墙背填土层7，反滤层5和墙背填土层7的底部为黏土夯实层8。所述挡土墙1中横向预埋挡墙排水孔6，挡墙排水孔6可采用φ100pvc管道，间距2
×
2m，上下交错设置，除了最下层挡墙排水孔6外，其他挡墙排水孔6均包透水土工布。挡土墙1的外侧底部开挖有连接农业种植区12的排水通道9
‑
1，最下层挡墙排水孔6位于排水通道9
‑
1上部。
37.通过预设的排水孔6，横向打入钢制排水花管4贯穿振冲碎石桩群。排水花管4采用内衬反滤土工布的q235无缝钢管，外径95mm，壁厚4.5mm。所述排水花管4略微向上台地方向向上倾斜，排水坡度5％左右。所述振冲碎石桩2的顶部设有粗砂垫层3，厚度约为250mm。所述排水花管4与挡土墙1中最底层的挡墙排水孔6连通。
38.本实用新型具体实施包括如下步骤：
39.(1)运用镇规划的功能分区方法，将农村居民点和周边耕地、河流作为一个整体进行研究，划分为生活居住区11、农业种植区12、景观绿化区13、生态缓冲区14、河流排泄区15。
40.设置生活居住区11以容纳农村居民，并收集雨水，在生活居住区15布置振冲碎石桩2，消除地震液化；设置农业种植区12为农村居民提供农业生产空间；设置景观绿化区13以保持水土，提升居民点景观、改善居住环境；设置生态缓冲区14以容纳生活居住区11收集的含有面源污染物的雨水和农业种植区12因农业生产产生的含有农业面源污染物的排水，提升排水水质，改善水环境和水生态，减轻河流排泄区15的自净压力；设置河流排泄区15作为区域最低排泄面，即系统排水出路。
41.(2)对缓坡建筑场地进行地形改造，通过设置挡土墙1(如图1所示)，将缓坡地形改
造为台地，所述挡土墙1衔接上台地和下台地。挡土墙1高度不宜过高，宜不大于6m。挡土墙1采用m7.5浆砌石或现浇混凝土，挡土墙1设计应满足相关规范的要求。挡土墙1的上部向内依次设有反滤层5和墙背填土层7，反滤层5和墙背填土层7的底部为黏土夯实层8。所述挡土墙1中横向预埋挡墙排水孔6，挡墙排水孔6可采用φ100pvc管道，间距2
×
2m，上下交错设置，除了最下层挡墙排水孔6外，其他挡墙排水孔6均包透水土工布。挡土墙1的外侧底部开挖有排水通道9
‑
1，最下层挡墙排水孔6位于排水通道9
‑
1上部。
42.(3)对生活居住区11的建筑地基，采用振冲碎石桩2消除地震液化。振冲碎石桩2采用正方形布置，振冲器功率75kw，桩径800～1200mm，桩间距1.5～3.0m，具体桩长、桩径和桩间距的取值应根据现场试验确定，并满足承载力、变形、消除地震液化的相关要求。地基处理范围应在基础外缘扩大1～3排桩，扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2，且不应小于5m。桩体材料采用含泥量不大于5％的碎石，填料粒径宜为40mm～150mm。通过预设的排水孔6，横向打入钢制排水花管4贯穿振冲碎石桩群。排水花管4采用内衬反滤土工布的q235无缝钢管，外径95mm，壁厚4.5mm。所述排水花管4略微向上台地方向向上倾斜，排水坡度5％左右。所述振冲碎石桩2的地顶部伸设有粗砂垫层3，厚度约为250mm。所述排水花管4与挡土墙1中最底层的挡墙排水孔6连通。
43.(4)在景观绿化区13以上设置容量200m3绿化灌溉蓄水池16(钢筋混凝土结构)，采用地埋式，上游承接生活居住区11的振冲碎石桩2和排水花管4排出的地下水，下游连接景观绿化区13的滴灌系统19，以自流的方式灌溉景观绿化区13，另设置溢流管道连接河流排泄区15，防止绿化灌溉蓄水池16蓄满后阻碍地下水的排泄，溢流管采用dn200的镀锌钢管；根据景观绿化区的植被管理要求，通过阀门对灌溉水量和灌溉频率进行调节。滴灌主管采用dn75的pe管，支管采用dn16的内镶圆柱滴灌管，支管间距3m，滴孔间距30cm；灌溉余水通过土壤渗流进入生态缓冲区14，即人工湿地。
44.(5)在农业种植区12以上设置容量200m3农田灌溉蓄水池17(钢筋混凝土结构)，采用地埋式，上游承接生活居住区11的振冲碎石桩2和排水花管4排出的地下水，下游连接农业种植区12的灌溉系统(例如灌排明渠9
‑
2)，以自流的方式灌溉农业种植区12，另设置溢流管道连接河流排泄区15，防止蓄水池蓄满后阻碍地下水的排泄，溢流管采用dn200的镀锌钢管；根据农业种植区12的作物需求，通过阀门对灌溉水量和灌溉频率进行调节；灌溉余水通过农业种植区12的灌排明渠9
‑
2导入生态缓冲区14，即人工湿地，灌排明渠9
‑
2为土质灌排明渠，断面形式为梯形断面，沟底宽度50cm，沟深50cm，侧壁坡比1:0.75。
45.(6)生活居住区11设置景观水系18，上游承接生活居住区11的振冲碎石桩2和排水花管4排出的地下水，下游连接生态缓冲区14；景观水系18为宽浅式明渠，深度20～30cm，平面形状可根据居民点的总平面规划，设计为富有特色的形状；景观水系18下垫面必须封闭，采用c25混凝土浇筑底板和侧壁，以避免下渗补充地下水，影响地基处理的效果，混凝土底板上铺设卵石，混凝土侧壁采用景观堆石遮盖，营造水体自然风貌。
46.(7)将河流排泄区15与农业种植区12、景观绿化区13、生态缓冲区14连通；生态缓冲区14上游承接景观绿化区13、农业种植区12的灌溉余水和生活居住区11的景观水系18溢流，通过生态缓冲区14的内部吸附、消纳作用，固定水体中的氮磷元素，减轻农业面源污染、生活污水污染，下游连接作为整个系统的排水出口的河流排泄区15。
47.生态缓冲区14主要通过植物进行污染物消解，植物布置包括漂浮植物、根茎球茎
植物、挺水植物、沉水植物，这些植物的共同特性在于：适应能力强，根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对n和p、k的吸收能力比较强。另外，水生动物是水体生态系统中的重要一环，能促进营养元素的循环，推进食物网能量流动历程，改变沉积物的理化性质，在生态缓冲区中投放水生动物100kg。
48.下面以100户规模的新建农村居民点为例对本实用新型的技术方案进行详细论述：
49.(1)通过挖填将原始缓坡地形进行改造，设置挡土墙1衔接上下台地的高差。挡土墙1的实施应先开挖形成挡墙基槽，完成后进行墙身砌筑；挡墙砌筑一定的高度，可实施黏土夯实层8的回填，黏土主要起到封闭的作用，同时可进行50cm厚反滤层5和墙背填土层7的回填；挡墙砌筑过程中预埋挡墙排水孔6，采用φ100pvc管道，间距2
×
2m，上下交错设置。
50.(2)新型地震液化地基处理方案由振冲碎石桩2和排水花管4两部分组成。
51.振冲碎石桩实施：采用75kw振冲器，振冲器由自备柴油动力机带动，施工主要辅助机具有起吊机械、供水泵、排浆泵、填料机械、电气自动控制系统及配套的电缆、胶管、修理机具。桩体材料采用含泥量不大于5％的碎石，填料粒径宜为40mm～150mm。对振冲碎石桩2进行定位，采用专业施工设备高压水冲孔，再由排浆泵排出泥浆，同时装载机喂碎石料，通过设备的震动达到密实。振冲碎石桩2施工完成后，挖除头部1.5m的松散部分，铺设粗砂垫层3大约250mm，桩顶深入褥垫层100mm。
52.排水花管实施：采用带反滤功能的排水花管4，利用空压机将排水花管4通过挡墙最下面一排的排水孔6打入，贯穿振冲碎石桩2，排水坡度5％，振冲碎石桩2中地下水通过排水花管4排出。
53.(3)将排水花管4与绿化灌溉蓄水池16连接，蓄水池容量200m3，为钢筋混凝土结构；绿化灌溉蓄水池16下游连接景观绿化区13的滴灌系统19，以自流的方式灌溉景观绿化区13，滴灌系统19由主管和直管构成，均匀布置在绿化景观区13的地表，滴灌主管采用dn75的pe管，支管采用dn16的内镶圆柱滴灌管，支管间距3m，滴孔间距30cm，灌溉余水通过土壤渗流进入生态缓冲区14。
54.(4)将排水花管4通过排水通道9
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1与农田灌溉蓄水池17连接，蓄水池容量200m3，为钢筋混凝土结构；农田灌溉蓄水池17下游连接灌排明渠9
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2，以自流的方式灌溉农业种植区12，灌排明渠9
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2为土质沟渠，断面形式为梯形断面，沟底宽度50cm，沟深50cm，侧壁坡比1:0.75，灌溉余水通过灌排明渠9
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2导入生态缓冲区14。
55.(5)将排水花管4与生活居住区11的景观水系18连接，景观水系18下游连接生态缓冲区14；景观水系18为宽浅式明渠，深度20～30cm，采用c25混凝土浇筑底板和侧壁，并对底板和侧壁进行景观化和自然化改造。
56.(6)生态缓冲区14利用植物和水生动物吸收、消解水体中的氮磷元素，减轻水污染；下游连接河流排泄区15。生态缓冲区14的植物布置包括漂浮植物(水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等)、根茎球茎植物(睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等)、挺水植物(芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等)、沉水植物(狐尾藻、黑藻等)，投放四大家鱼、螺、河蚌等水生动物，投放量为100kg。
57.(7)河流排泄区15作为系统末端排水通道。
58.本实用新型实施例通过将振冲碎石桩2视为砂井，通过在场地临空面横向打入排水花管4，贯穿碎石桩2，形成排水通道，振冲碎石桩2中地下水通过排水花管4从临空面流出到排水通道9
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1，然后通过灌排明渠9
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2排出场地外，由此降低地下水位，激活振冲碎石桩2通过排水减轻地震液化的作用，并改善场地环境；本实用新型通过水系连通、构建人工湿地，搭配湿地植物和水生生物，对农业面源污染和生活污水进行控制和处理，修复了生态环境；将地基处理方案排出的地下水作为一种资源，通过设置蓄水池、景观水道、灌溉水渠等设施，对排出的地下水进行综合利用，解决水资源、水环境、水景观的相关问题。
59.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。