CN114673043B - 一种海绵城市路面渗透铺装结构及其铺装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海绵城市路面渗透铺装结构及其铺装方法，涉及城市道路结构技术领域。为了解决蓄水问题，该结构包括由上而下依次设置的覆盖层、碎石层、细沙层、玻璃纤维层、精滤层、蓄水层。该方法包括将蓄水层部分安装于最底层，随后逐渐铺设精滤层与玻璃纤维层，铺设细沙层，先铺设设计高度一半以下高度的细沙层，随后将细沙层插入空心钢管,接着继续铺设细沙层直至所需高度，铺设碎石层，将碎石层按照设计量铺设于细沙层上，随后将钢管顶部布置震动马达，震动马达，利用高频震动将整个碎石层与细沙层层进行密实处理。本发明当覆盖层顶部出现雨水时，其会依次渗透进碎石层‑精滤层，从而进入蓄水层内储存，达到雨水的收集利用目的。

Description

一种海绵城市路面渗透铺装结构及其铺装方法

技术领域

本发明涉及城市道路结构技术领域，尤其涉及一种海绵城市路面渗透铺装结构及其铺装方法。

背景技术

由于目前大部分城市的道路均为不透水沥青道路，以及混凝土道路，导致道路的排水非常的差，基本上是通过道路两旁的排水明沟进行排水，导致排水明沟的排水压力大，从而排水不及时，导致路面积水，严重时还会造成洪涝等情况。

为了解决上述问题，经检索，中国专利公开号为CN206127800U的专利，公开了海绵城市渗水道路结构，包括透水地坪层、透水性路基层、级配过滤层、路床，级配过滤层设有若干根渗水管，渗水管一端贯穿路床，渗水管插入路床端壁面上设有渗水通孔，级配过滤层内设有若干根集水管，集水管上设有集水孔，集水管交错连通设置，渗水管顶部与集水管连接。

上述专利存在以下不足：其没有对雨水进行收集再利用，而是直接进行定向排放，所以，还有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构及其铺装方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种海绵城市路面渗透铺装结构，包括由上而下依次设置的覆盖层、碎石层、细沙层、玻璃纤维层、精滤层、蓄水层，蓄水层包括蓄水池、固定于蓄水池内壁的隔板以及固定于隔板顶部的顶板，顶板的内壁开设有均匀的透水孔，隔板的内壁开设有蓄水口，蓄水池位于顶板与隔板之间的内腔填充有活性炭颗粒。

优选地：覆盖层包括但不限于空心砖结构、透水混凝土结构、绿化土壤种植结构、人工草坪结构；精滤层包括但不限于PP棉结构、纱布结构、海绵结构。

进一步地：蓄水池的底部内壁固定安装有水泵，水泵的排水口螺纹连接有多通管，多通管的每个支管端部均连接有电磁阀。

在前述方案的基础上：蓄水池的底部内壁通过支撑法兰连接有支撑纵杆，支撑纵杆的顶部通过支撑法兰连接于顶板。

在前述方案中更佳的方案是：隔板的底部设置有能源回收部，能源回收部包括固定安装于蓄水口底部的蓄水管、固定安装于隔板底部的发电机与涡轮机，涡轮机的进水口连接于蓄水管的出水口，发电机的输入轴通过连接轴连接于涡轮机的输出轴。

作为本发明进一步的方案：能源回收部还包括配合于涡轮机储水口的锥形堵头和用于驱动锥形堵头启闭的水位感应件。

同时，水位感应件包括固定安装于蓄水管两侧的变径缸以及固定安装于锥形堵头外壁的支撑板一。

作为本发明的一种优选的：变径缸由小直径缸体与大直径缸体组成，小直径缸体的内壁活动配合有活塞二，大直径缸体的内壁活动配合有活塞一，活塞一通过活塞杆连接于支撑板一外壁，且活塞杆位于大直径缸体内部的外壁套设有弹簧一。

同时，小直径缸体的内壁滑动连接有滑杆，滑杆的外壁套设有弹簧二，小直径缸体的两侧外壁分别固定安装有限位板与支撑板二，支撑板二的外壁滚动连接有活塞二。

一种海绵城市路面渗透铺装结构的铺装方法，包括以下步骤：

S1：将蓄水层部分安装于最底层，随后逐渐铺设精滤层与玻璃纤维层；

S2：铺设细沙层，先铺设设计高度一半以下高度的细沙层，随后将细沙层插入空心钢管,接着继续铺设细沙层直至所需高度；

S3：铺设碎石层，将碎石层按照设计量铺设于细沙层上；

S4：随后将钢管顶部布置震动马达，启动震动马达，利用高频震动将整个碎石层与细沙层层进行密实处理，且在震动过程中，利用绞绳与吊装装置逐渐将钢管抽出，抽出同时震动马达不关闭；

S5：随后按照所需，进行覆盖层的铺设即可。

本发明的有益效果为：

1、本发明，当覆盖层顶部出现雨水时，其会依次渗透进碎石层-精滤层，从而进入蓄水层内储存，达到雨水的收集利用目的，另外碎石层与细沙层能通过其间隙对雨水进行粗滤，去掉去内掺杂的较大颗粒，玻璃纤维层与精滤层能对雨水进行进一步精滤，从而保证雨水的洁净度，随后当沿着透水孔进入隔板顶部时，活性炭颗粒能对雨水进行进一步吸附净化后再通过蓄水口进入蓄水池底部储存，保证了雨水储存的洁净度，从而保证了后续再利用效果。

2、本发明，多个电磁阀的另一端可分别连接于城市绿化灌溉管网、城市排涝管网、城市景观喷泉管网等对水质没有很高要求的用水场所，水泵启动时，其能将蓄水池内收集的洁净雨水抽至多通管，通过控制不同的电磁阀开启，即可实现对不同用水场所进行供水，从而实现了二次利用的目的。

3、本发明，通过设置发电机以及涡轮机，当雨水顺着蓄水管流动时，其能驱动涡轮机的叶片转动，从而将雨水重力势能转化的动能进一步转化为机械能，机械能通过连接轴传递至发电机，进一步转化为电能，从而达到了能源回收的目的，实现绿色节能效果。

4、本发明，通过设置弹性支撑的限位滚珠，其对活塞二的位移限位，当锥形堵头处于关闭状态下，此时限位滚珠为活塞二的移动提供阻力，当液位高，水压大时，活塞二突破限位滚珠的阻力位移至限位滚珠的另一侧，而此时活塞二若想复位，仍需要克服限位滚珠的阻力，这就使得锥形堵头打开状态时，水压能处于一个区间内，而不是一个点值，从而保证了整个装置工作状态的稳定，保证能源回收的可靠性。

5、本发明，对于碎石层与细沙层的层铺设，采用预埋空心钢管的形式，且初步铺设结束后，利用震动马达产生的高频震动对碎石层与细沙层进行密实，此种方法在保证密实可靠的基础上可防止装置结构损坏，安全性可靠性较高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构的剖面结构示意图；

图2为本发明提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构的蓄水层剖视结构示意图；

图3为本发明提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构的蓄水池内部结构示意图；

图4为本发明提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构的能源回收部主视结构示意图；

图5为本发明提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构的能源回收部剖视结构示意图；

图6为本发明提出的一种海绵城市路面渗透铺装结构的小直径缸体局部剖视结构示意图。

图中：1-覆盖层、2-碎石层、3-细沙层、4-玻璃纤维层、5-精滤层、6-蓄水层、7-蓄水池、8-隔板、9-顶板、10-透水孔、11-蓄水口、12-能源回收部、13-支撑纵杆、14-支撑法兰、15-水泵、16-多通管、17-电磁阀、18-发电机、19-连接轴、20-支撑板一、21-锥形堵头、22-涡轮机、23-变径缸、24-蓄水管、25-活塞杆、26-弹簧一、27-活塞一、28-大直径缸体、29-小直径缸体、30-活塞二、31-限位板、32-滑杆、33-限位滚珠、34-支撑板二、35-弹簧二。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1：

一种海绵城市路面渗透铺装结构，如图1-6所示，包括由上而下依次设置的覆盖层1、碎石层2、细沙层3、玻璃纤维层4、精滤层5、蓄水层6，所述蓄水层6包括蓄水池7、固定于蓄水池7内壁的隔板8以及固定于隔板8顶部的顶板9，所述顶板9的内壁开设有均匀的透水孔10，隔板8的内壁开设有蓄水口11，所述蓄水池7位于顶板9与隔板8之间的内腔填充有活性炭颗粒；所述覆盖层1包括但不限于空心砖结构、透水混凝土结构、绿化土壤种植结构、人工草坪结构；所述精滤层5包括但不限于PP棉结构、纱布结构、海绵结构；本路面结构中，当覆盖层1顶部出现雨水时，其会依次渗透进碎石层2-精滤层5，从而进入蓄水层6内储存，达到雨水的收集利用目的，另外碎石层2与细沙层3能通过其间隙对雨水进行粗滤，去掉去内掺杂的较大颗粒，玻璃纤维层4与精滤层5能对雨水进行进一步精滤，从而保证雨水的洁净度，随后当沿着透水孔10进入隔板8顶部时，活性炭颗粒能对雨水进行进一步吸附净化后再通过蓄水口11进入蓄水池7底部储存，保证了雨水储存的洁净度，从而保证了后续再利用效果。

为了解决定向使用问题；如图3所示，所述蓄水池7的底部内壁通过螺栓固定有水泵15，所述水泵15的排水口螺纹连接有多通管16，多通管16的每个支管端部均连接有电磁阀17，多个电磁阀17的另一端可分别连接于城市绿化灌溉管网、城市排涝管网、城市景观喷泉管网等对水质没有很高要求的用水场所，水泵15启动时，其能将蓄水池7内收集的洁净雨水抽至多通管16，通过控制不同的电磁阀17开启，即可实现对不同用水场所进行供水，从而实现了二次利用的目的。

为了解决强度支撑问题；如图3所示，所述蓄水池7的底部内壁通过支撑法兰14连接有支撑纵杆13，所述支撑纵杆13的顶部通过支撑法兰14连接于顶板9；通过设置支撑纵杆13，其能对顶板9以上的结构以及路面负载进行承重，防止整个蓄水层6出现变形塌陷；所述支撑纵杆13贯穿于隔板8，且贯穿处采用无缝焊接固定；无缝焊接能保证支撑纵杆13与隔板8的密封性，防止雨水从其缝隙中渗透进蓄水池7内。

本实施例中：当覆盖层1顶部出现雨水时，其会依次渗透进碎石层2-精滤层5，从而进入蓄水层6内储存，达到雨水的收集利用目的，另外碎石层2与细沙层3能通过其间隙对雨水进行粗滤，去掉去内掺杂的较大颗粒，玻璃纤维层4与精滤层5能对雨水进行进一步精滤，从而保证雨水的洁净度，随后当沿着透水孔10进入隔板8顶部时，活性炭颗粒能对雨水进行进一步吸附净化后再通过蓄水口11进入蓄水池7底部储存，保证了雨水储存的洁净度，多个电磁阀17的另一端可分别连接于城市绿化灌溉管网、城市排涝管网、城市景观喷泉管网等对水质没有很高要求的用水场所，水泵15启动时，其能将蓄水池7内收集的洁净雨水抽至多通管16，通过控制不同的电磁阀17开启，即可实现对不同用水场所进行供水，从而实现了二次利用的目的。

实施例2：

一种海绵城市路面渗透铺装结构，如图1-6所示，为了解决节能问题；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述隔板8的底部设置有能源回收部12，所述能源回收部12包括焊接于蓄水口11底部的蓄水管24、通过螺栓固定于隔板8底部的发电机18与涡轮机22，所述涡轮机22的进水口连接于蓄水管24的出水口，所述发电机18的输入轴通过连接轴19连接于涡轮机22的输出轴；通过设置发电机18以及涡轮机22，当雨水顺着蓄水管24流动时，其能驱动涡轮机22的叶片转动，从而将雨水重力势能转化的动能进一步转化为机械能，机械能通过连接轴19传递至发电机18，进一步转化为电能，从而达到了能源回收的目的，实现绿色节能效果。

为了解决可靠性能源回收问题，如图4、5所示，所述能源回收部12还包括配合于涡轮机22储水口的锥形堵头21和用于驱动锥形堵头21启闭的水位感应件；当雨水量较少时，蓄水管24的流量也较小，而由于涡轮机22自身转动惯量与旋转摩擦力配合发电机18的旋转阻力，使得蓄水管24流量较小时，无法驱动涡轮机22工作，从而也就造成雨水动能无法进行回收，导致能源浪费，而通过设置有锥形堵头21以及水位感应件，当隔板8顶部水位较低，蓄水管24流量较小时，水位感应件能控制锥形堵头21插入涡轮机22出口，使其不能达到排水效果，此时雨水于隔板8顶部堆积，待堆积至可驱动涡轮机22的水位流量时，此时锥形堵头21打开，雨水驱动涡轮机22工作，从而解决了雨水流量小造成的动能浪费情况，实现了能源最大化利用。

为了解决水位自动监测问题，如图4、5所示，所述水位感应件包括焊接于蓄水管24两侧的变径缸23以及通过螺栓固定于锥形堵头21外壁的支撑板一20，所述变径缸23由小直径缸体29与大直径缸体28组成，所述小直径缸体29的内壁活动配合有活塞二30，大直径缸体28的内壁活动配合有活塞一27，活塞一27通过活塞杆25连接于支撑板一20外壁，且所述活塞杆25位于大直径缸体28内部的外壁套设有弹簧一26；非能源回收情况下，活塞一27受到弹簧一26的弹力作用，拉动活塞杆25收缩，从而将锥形堵头21插入涡轮机22的出口，将其堵塞，当隔板8顶部雨水持续累积时，水位逐渐升高，根据液体压力公式：可知，随着水位逐渐升高，达到驱动涡轮机22旋转阈值时，首先对锥形堵头21的压力增加，其次压力通过小直径缸体29传递至活塞二30，再传递至活塞一27，从而克服弹簧一26的弹力，将锥形堵头21推动打开，实现泄流。

当雨水量较少时，蓄水管24的流量也较小，而由于涡轮机22自身转动惯量与旋转摩擦力配合发电机18的旋转阻力，使得蓄水管24流量较小时，无法驱动涡轮机22工作，从而也就造成雨水动能无法进行回收，导致能源浪费

本实施例中,当隔板8顶部水位较低，导致蓄水管24开启流量较小时，活塞一27受到弹簧一26的弹力作用，拉动活塞杆25收缩，从而将锥形堵头21插入涡轮机22的出口，将其堵塞，当隔板8顶部雨水持续累积时，水位逐渐升高，根据液体压力公式：可知，随着水位逐渐升高，达到驱动涡轮机22旋转阈值时，首先对锥形堵头21的压力增加，其次压力通过小直径缸体29传递至活塞二30，再传递至活塞一27，从而克服弹簧一26的弹力，将锥形堵头21推动打开，实现泄流。

实施例3：

一种海绵城市路面渗透铺装结构，如图6所示，为了解决压力跃迁；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述小直径缸体29的内壁滑动连接有滑杆32，滑杆32的外壁套设有弹簧二35，小直径缸体29的两侧外壁分别通过螺栓固定有限位板31与支撑板二34，所述支撑板二34的外壁滚动连接有活塞二30。

由于实施例2中，整个锥形堵头21的移动过程中，作用力为线性的，这就导致当水位升高至刚好驱动锥形堵头21移动的液位时，此时锥形堵头21打开会泄流，泄流后液面下降，锥形堵头21又复位，这就特殊情况下的工作状态不稳定，易造成可回收能量的流失。

本实施例中：由于活塞一27的压力来源于活塞二30的位移，通过设置弹性支撑的限位滚珠33，其对活塞二30的位移限位，当锥形堵头21处于关闭状态下，此时限位滚珠33为活塞二30的移动提供阻力，当液位高，水压大时，活塞二30突破限位滚珠33的阻力位移至限位滚珠33的另一侧，而此时活塞二30若想复位，仍需要克服限位滚珠33的阻力，这就使得锥形堵头21打开状态时，水压能处于一个区间内，而不是一个点值，从而保证了整个装置工作状态的稳定，保证能源回收的可靠性；并且由于限位滚珠33的曲面斜率逐渐减小，一旦限位滚珠33克服阻力移动瞬间，限位滚珠33对活塞二30的作用阻力逐渐减小至零后，还会驱动其移动，直至移动至另一侧，从而保证了限位滚珠33移动的快速性，保证锥形堵头21打开的速度，提高效率与可靠性。

实施例4：

一种海绵城市路面渗透铺装结构的铺装方法，如图1-6所示，包括以下步骤：

S1：将蓄水层6部分安装于最底层，随后逐渐铺设精滤层5与玻璃纤维层4；

S2：铺设细沙层3，先铺设设计高度一半以下高度的细沙层3，随后将细沙层3插入空心钢管,接着继续铺设细沙层3直至所需高度；

S3：铺设碎石层2，将碎石层2按照设计量铺设于细沙层3上；

S4：随后将钢管顶部布置震动马达，启动震动马达，利用高频震动将整个碎石层2与细沙层3层进行密实处理，且在震动过程中，利用绞绳与吊装装置逐渐将钢管抽出，抽出同时震动马达不关闭；

S5：随后按照所需，进行覆盖层1的铺设即可。

根据铺装结构利用碎石层2与细沙层3进行粗滤，而整个结构底部为蓄水作用，相对具有空腔，采用常规的压路机等重力密实方法容易造成装置变形塌陷

本实施例中，对于碎石层2与细沙层3的层铺设，采用预埋空心钢管的形式，且初步铺设结束后，利用震动马达产生的高频震动对碎石层2与细沙层3进行密实，此种方法在保证密实可靠的基础上可防止装置结构损坏，安全性可靠性较高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种海绵城市路面渗透铺装结构，包括由上而下依次设置的覆盖层（1）、碎石层（2）、细沙层（3）、玻璃纤维层（4）、精滤层（5）、蓄水层（6），其特征在于，所述蓄水层（6）包括蓄水池（7）、固定于蓄水池（7）内壁的隔板（8）以及固定于隔板（8）顶部的顶板（9），所述顶板（9）的内壁开设有均匀的透水孔（10），隔板（8）的内壁开设有蓄水口（11），所述蓄水池（7）位于顶板（9）与隔板（8）之间的内腔填充有活性炭颗粒；所述隔板（8）的底部设置有能源回收部（12），所述能源回收部（12）包括固定安装于蓄水口（11）底部的蓄水管（24）、固定安装于隔板（8）底部的发电机（18）与涡轮机（22），所述涡轮机（22）的进水口连接于蓄水管（24）的出水口，所述发电机（18）的输入轴通过连接轴（19）连接于涡轮机（22）的输出轴；所述能源回收部（12）还包括配合于涡轮机（22）储水口的锥形堵头（21）和用于驱动锥形堵头（21）启闭的水位感应件；所述水位感应件包括固定安装于蓄水管（24）两侧的变径缸（23）以及固定安装于锥形堵头（21）外壁的支撑板一（20）；所述变径缸（23）由小直径缸体（29）与大直径缸体（28）组成，所述小直径缸体（29）的内壁活动配合有活塞二（30），大直径缸体（28）的内壁活动配合有活塞一（27），活塞一（27）通过活塞杆（25）连接于支撑板一（20）外壁，且所述活塞杆（25）位于大直径缸体（28）内部的外壁套设有弹簧一（26）；所述小直径缸体（29）的内壁滑动连接有滑杆（32），滑杆（32）的外壁套设有弹簧二（35），小直径缸体（29）的两侧外壁分别固定安装有限位板（31）与支撑板二（34），所述支撑板二（34）的外壁通过限位滚珠（33）滚动配合有活塞二（30），通过设置弹性支撑的限位滚珠（33），其对活塞二（30）的位移限位。

2.根据权利要求1所述的一种海绵城市路面渗透铺装结构，其特征在于，所述覆盖层（1）包括空心砖结构、透水混凝土结构、绿化土壤种植结构、人工草坪结构；所述精滤层（5）包括PP棉结构、纱布结构、海绵结构。

3.根据权利要求1所述的一种海绵城市路面渗透铺装结构，其特征在于，所述蓄水池（7）的底部内壁固定安装有水泵（15），所述水泵（15）的排水口螺纹连接有多通管（16），多通管（16）的每个支管端部均连接有电磁阀（17）。

4.根据权利要求3所述的一种海绵城市路面渗透铺装结构，其特征在于，所述蓄水池（7）的底部内壁通过支撑法兰（14）连接有支撑纵杆（13），所述支撑纵杆（13）的顶部通过支撑法兰（14）连接于顶板（9）。