CN106436728A - 高分子材料管状渗井及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高分子材料管状渗井，该渗井的高分子材料渗井管下端置于在土体中开挖的渗井孔中，漏渣槽与滤水盖板通过螺栓连为一体，再通过螺钉与高分子材料渗井管的上端连接，在高分子材料渗井管与渗井孔之间的缝隙填充有粗砂，即形成高分子材料管状渗井。同时提供一种利用上述高分子材料管状渗井的施工方法。有益效果是该渗井对水质改良度高、建设周期短、生产工艺简便、产业化程度高、造价低廉。该渗井材料造价约为传统混凝土渗井造价的2/3；相当于传统渗井用时的1/28，约为砂石渗井人力成本的1/3。渗透水量约为传统渗井的六倍，集水量约为砂石渗井20倍。

Description

高分子材料管状渗井及施工方法
技术领域
本发明属于海绵城市建设领域，涉及一种透水率高、成型性能好和耐久性高的高分子材料管状渗井及施工方法，适用于地下水位较浅和砂石等材料不足地区。
背景技术
海绵城市建设思路在上世纪90年代方在国内出现，研究周期较短。在2016年汛期中，全国30个海绵城市试点有19个出现了不同程度的内涝，海绵城市建设形式受到了部分群体的质疑。我国海绵城市建设技术和实践面临着经济、社会发展的迫切需要和现有水平亟待提高的境地。新建房地产及硬化地面面积持续增多；透水性较好的农业用地逐渐变为工矿建设用地；地下水用量近年来仍未有较大的改观；水漏斗区域的深度及数量都在呈现恶化趋势。因而，迫切需要一种能够对土体的渗透性能进行改良的技术和方法。
高分子材料近年来发展迅速，以PE材料为例，PE材料具有高孔隙率、表面光滑、杂质不易附着、价格低廉、易于成型、耐腐蚀、良好的强度及耐压等特性，因而成为过滤天然气和自来水的常规用材。降雨中多含有硫、酸等污染，而如今的地下水入渗常采用简单的粗过滤形式，使得入渗水体与地下水直接接触从而破坏地下水质，改变土壤的天然特性。
专利申请号2014207992573和2014107952208公布的渗井由混凝土等材料砌筑而成，该类装置仅利用了渗井的集水功能，不能充分利用土体的良好的侧向渗透性能。专利申请号2010202538444和2014206475461依据在传统材料侧壁开孔并设置滤水织物达到侧向渗透的目的，该类装置未从原理上体现渗透各向异性特性，在使用过程中因织物腐败等原因易堵塞开孔，且水质难以保障。专利申请号2016204462517公布的用于海绵城市建设的砂石渗井利用了土体的各向异性，但该装置存在产业化程度低、施工工序复杂等问题。另有在渗井中设置竖向孔道以增大进水量的装置，该类装置成型困难且未充分利用土体的各向异性特性，渗透效果不佳。
目前存在的渗井及集水装置，存在渗透功能不足、储水功能低、灰色污染大、产业化程度低等缺点。因而，迫切需要一种水质改良度高、建设周期短、生产工艺简便、产业化程度高、造价低廉且低影响的用于提升土体渗透效率的装置，该种装置对解决海绵城市建设的关键技术具备现实意义。
发明内容
本发明目的是提供一种高分子材料管状渗井及施工方法，且该结构具有水质改良度高、建设周期短、生产工艺简便、产业化程度高、造价低廉等优势，便于在海绵城市建设中推广应用。
为实现上述目的，本发明提供一种高分子材料管状渗井，该渗井布置于周围土体之中，其中：该渗井包括有高分子材料渗井管、漏渣槽、滤水盖板、中粗砂、渗井孔、螺栓、螺钉，所述高分子材料渗井管下端置于在土体中开挖的渗井孔中，漏渣槽与滤水盖板通过螺栓连为一体，再通过螺钉与高分子材料渗井管的上端连接，在高分子材料渗井管与渗井孔之间的缝隙填充有粗砂，即形成高分子材料管状渗井。
同时提供一种利用上述高分子材料管状渗井的施工方法。
本发明的效果是该装置水质改良度高、建设周期短、生产工艺简便、产业化程度高、造价低廉。该装置的主要成分为高分子材料，该类材料造价约为传统混凝土渗井造价的2/3；工期远少于1天，相当于传统渗井用时的1/28，约为砂石渗井人力成本的1/3。渗透量约为传统渗井的六倍，集水量约为砂石渗井20倍。取高分子材料管状渗井直径为25cm、渗井深度为3.0m、假定滤水盖板为理想渗透体，此时设置渗井增加的渗透面积为471238.9cm2，渗井集水量为5890486.23cm3，渗井使用10min时后的水平渗透总量为2081cm3。
附图说明
图1为本发明高分子材料管状渗井剖面图；
图2为本发明高分子材料管状渗井的滤水盖板效果图；
图3为本发明高分子材料管状渗井的滤水盖板与漏渣槽组装剖面图；
图中：
1.高分子材料渗井管 2.漏渣槽 3.滤水盖板 4.中粗砂 5.渗井孔
6.螺栓 7.螺钉 11.上端 12.下端 13.螺钉孔 14.放大凹口
21.螺栓孔 22.漏渣槽下端 31.凸形卡槽 32.通气孔
具体实施方式
结合附图对本发明的高分子材料管状渗井及施工方法加以说明。
本发明的高分子材料管状渗井设计原理：基于高分子材料透水率高、成型性能好和耐久性高等特点，设计了一种高分子材料管状渗井。所述渗井由高分子材料渗井管、漏渣槽、滤水板、渗井孔、中粗砂、螺栓、螺钉构成，所述渗井管由透水性能好、具有一定强度的高分子材料制作而成。在土体中开挖渗井孔并将高分子材料渗井管下端朝下置入渗井孔中，漏渣槽与滤水盖板用螺栓连接一体后用螺钉与高分子材料渗井管上端连接，将高分子材料渗井管与渗井孔之间的孔隙用中粗砂填充，即形成高分子材料管状渗井。在地表渗井周围设置朝向渗井的一定坡度，水经地表流向渗井并经滤水盖板下渗至渗井管中。由于高分子材料渗透性能好，渗井管中积水在水头差的作用下经渗井管壁向土体渗透。由于土体中水平渗透系数远大于竖向渗透系数，从而该渗井管能起到增加地表水下渗量的目的。
如图1、2、3所示，本发明的高分子材料管状渗井结构是，该渗井布置于周围土体之中，该渗井包括有高分子材料渗井管1、漏渣槽2、滤水盖板3、中粗砂4、渗井孔5、螺栓6、螺钉7，所述高分子材料渗井管1下端12置于在土体中开挖的渗井孔5中，漏渣槽2与滤水盖板3过螺栓6连为一体，再通过螺钉7与高分子材料渗井管1的上端11连接，在高分子材料渗井管1与渗井孔5之间的缝隙填充有粗砂4，即形成高分子材料管状渗井。
所述高分子材料渗井管1的上端11和下端12均设置有螺钉孔13，高分子材料渗井管1下端12设置放大凹口14；所述滤水盖板3设置有凸形卡槽31、通气孔32和螺栓孔21；所述漏渣槽2呈桶状体，桶状体上部四周开孔，下部22为不开洞的桶状体。所述渗井布置于土体周围的地表设有朝向渗井的3％～5％坡度。所述地表周围土体向渗井设有3％～5％的倾斜坡度；所述高分子材料渗井管1为PE材料制造。
本发明的高分子材料管状渗井的施工方法包括有以下步骤：
1)开挖一个渗井孔5，渗井孔5直径较渗井管大2～5cm；
2)将高分子材料渗井管1置入挖好的渗井孔5中，其中高分子材料渗井管1的下端12朝向渗井孔5；
3)将漏渣槽2的螺栓孔21与滤水盖板3的螺栓孔21用螺栓6连接一体，其中漏渣槽2位于滤水盖板3的凸形卡槽31侧；
4)将步骤3)中连接一体的漏渣槽2与滤水盖板3的漏渣槽2侧朝向高分子材料渗井管1，将滤水盖板3的凸形卡槽31插入高分子材料渗井管1上端11并用螺钉7将设置于高分子材料渗井管1上端11的螺钉孔13拧紧；
5)用中粗砂4将高分子材料渗井管1与渗井孔5之间的孔隙填满；
6)将地表周围土体向高分子材料管状渗井1找坡，坡度为3％～5％。
利用该施工方法施工完成后，即形成高分子材料管状渗井。
结合实施例对本发明的高分子材料管状渗井施工方法进行说明：
本实施例位于天津市西青区，所用PE材料渗井管直径为25cm，单根长度为1.5m，渗井管管壁为9mm。中粗砂粒径为2.3mm～3.7mm之间，地下水位线为-2.97m。土质为粉土、粉质粘土杂填，经试验确定该类土体的水平渗透系数为7.36×10-6cm/s；竖直渗透系数为1.4×10-6cm/s。具体施工步骤如下：
1)开挖一个渗井孔5，渗井孔5直径为27～30cm，渗井孔5深度为3.0m；
2)取两根高分子材料渗井管1，其中所述渗井管直径为25cm，单根长度为1.5m，将高分子材料渗井管的上端11插入另一高分子材料渗井管下端12的放大凹口14，并用螺钉7将设置于高分子材料渗井管1的上端11和下端12的螺钉孔13拧紧；
3)将步骤2)中两根连接在一起的高分子材料渗井管1置入挖好的渗井孔5，其中高分子材料渗井管1的下端12朝向渗井孔5；
4)将漏渣槽2的螺栓孔21与滤水盖板3的螺栓孔21用螺栓6连接一体，其中漏渣槽2位于滤水盖板3的凸形卡槽31侧；
5)将步骤4)中连接一体的漏渣槽2与滤水盖板3的漏渣槽2侧朝向高分子材料渗井管1，将滤水盖板3的凸形卡槽31插入高分子材料渗井管1上端11并用螺钉7将设置于高分子材料渗井管1的上端11的螺钉孔13拧紧；
6)用中粗砂4将高分子材料渗井管1与渗井孔5之间的孔隙填满；
7)将地表周围土体向高分子材料管状渗井1找坡，坡度为3％～5％。
通过以上施工步骤，即形成高分子材料管状渗井。
本发明的高分子材料管状渗井效果推导如下：
以专利号2016204462517中给出的计算方法对本发明的效果进行推导，其中土体的水平渗透系数为7.36×10-6cm/s；竖直渗透系数为1.4×10-6cm/s。
用式(1)提供的渗透截面增量S替换专利号2016204462517中的式(1)
S＝2πrl (1)
式(1)中π为圆周率，取π＝3.14；r为渗井孔半径(cm)；l指渗井孔长度(cm)。
高分子材料管状渗井集水量V可由式(2)计算
V＝πr2l (2)
式(2)中π为圆周率，取π＝3.14；r为渗井孔半径(cm)；l指渗井孔长度(cm)。
取高分子材料管状渗井直径为25cm、渗井深度为3.0m、假定滤水盖板为理想渗透体，基于此对本渗井的效果进行推导。此时设置渗井增加的渗透面积为471238.9cm2，渗井集水量为5890486.23cm3，渗井使用10min时后的水平渗透总量为2081cm3。
本发明的高分子材料管状渗井水质改良度高、建设周期短、生产工艺简便、产业化程度高、造价低廉。与目前存在的渗透构筑物相比，该渗井具备水质改良度、建设周期短、生产工艺简便、与地表潜水接触不影响地下水质等特点。有益效果是该渗井基于新型净水材料，能够最大程度上缩短海绵城市建设周期，打破地域性材料因素对海绵城市建设形式的局限，产业化程度高。该发明将为不同地区的海绵城市建设提供技术产业化保障。
以上所述仅为结合本次制作过程进行说明，对于本领域的技术人员来说，本发明可有各种变化和更改，比如变换管壁所用具体材料等。凡依据本发明的管状空心结构设置的渗井，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高分子材料管状渗井，该渗井布置于周围土体之中，其特征是：该渗井包括有高分子材料渗井管(1)、漏渣槽(2)、滤水盖板(3)、中粗砂(4)、渗井孔(5)、螺栓(6)、螺钉(7)，所述高分子材料渗井管(1)下端(12)置于在土体中开挖的渗井孔(5)中，漏渣槽(2)与滤水盖板(3)通过螺栓(6)连为一体，再通过螺钉(7)与高分子材料渗井管(1)的上端(11)连接，在高分子材料渗井管(1)与渗井孔(5)之间的缝隙填充有粗砂(4)，即形成高分子材料管状渗井。
2.根据权利要求1所述高分子材料管状渗井，其特征是：所述高分子材料渗井管(1)的上端(11)和下端(12)均设置有螺钉孔(13)，高分子材料渗井管(1)下端(12)设置放大凹口(14)；所述滤水盖板(3)设置有凸形卡槽(31)、通气孔(32)和螺栓孔(21)；所述漏渣槽(2)呈桶状体，桶状体上部四周开孔，下部(22)为不开洞的桶状体。
3.根据权利要求1所述高分子材料管状渗井，其特征是：所述渗井布置于土体周围的地表设有朝向渗井的3％～5％坡度。
4.根据权利要求1所述高分子材料管状渗井，其特征是：所述高分子材料渗井管(1)为PE材料制造。
5.利用权利要求1所述高分子材料管状渗井的施工方法，该方法包括有以下步骤：
1)开挖一个渗井孔(5)，渗井孔(5)直径较渗井管大2～5cm；
2)将高分子材料渗井管(1)置入挖好的渗井孔(5)中，其中高分子材料渗井管(1)的下端(12)朝向渗井孔(5)；
3)将漏渣槽(2)的螺栓孔(21)与滤水盖板(3)的螺栓孔(21)通过螺栓(6)连接一体，其中漏渣槽(2)位于滤水盖板(3)的凸形卡槽(31)侧；
4)将步骤3)中连接一体的漏渣槽(2)与滤水盖板(3)的漏渣槽(2)侧朝向高分子材料渗井管(1)，将滤水盖板(3)的凸形卡槽(31)插入高分子材料渗井管(1)上端(11)，并通过螺钉(7)将设置于高分子材料渗井管(1)上端(11)的螺钉孔(13)拧紧；
5)用中粗砂(4)将高分子材料渗井管(1)与渗井孔(5)之间的孔隙填满；
6)将地表周围土体向高分子材料管状渗井(1)找坡，坡度为3％～5％，从而形成高分子材料管状渗井。
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