一种环形海绵渗井及其施工方法与流程

1.本发明涉及海绵城市建设领域，具体涉及一种环形海绵渗井及其施工方法。


背景技术：

2.近年来，海绵城市的建设对解决城市洪涝灾害起到了良好效果。根据海绵城市建设需求，我国在不同的建设领域提出了众多新型基础设施及施工工艺，对传统工艺进行改进，更加适应于新时代建设产业发展。海绵城市提出遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相互结合，能够确保防止洪涝灾害发生的前提下，最大限度促进水资源利用和生态环境保护。
3.在海绵城市建设中，由于土的渗透性较小，使得竖直方向透水量受到限制，因此渗井的设置，有利于快速消除或降低地面积水。渗井是一种立式地下排水设施，指通过井壁和井底进行雨水下渗的设施，为增大渗透效果，可在渗井周围设置水平渗排管，并在渗排管周围铺设砾(碎)。但是，传统渗井要么因为远距离间隔布置从而浪费土地，要么因为近距离串联布置又严重削弱渗井渗透能力的不足，严重影响了渗井的普及和应用。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种环形海绵渗井，主井和副井可预制装配，现场快速组装，采用由低位井和高位井组成的副井围绕着主井外侧圆周等距离布置的方式，能够满足对不同降雨量的快速消纳，大大提高渗井调蓄、渗透能力，解决了传统渗井远距离间隔布置从而浪费土地，近距离串联布置又严重削弱渗井渗透能力的问题，同时还增加了储水功能，便于日常浇灌，还可用于市政道路、公园、园区和居民住宅区，大大减少了用水成本。
5.本发明的第一个方面在于，提供一种环形海绵渗井，包括：主井、围绕主井呈环形分布的副井及连通所述主井和所述副井的枝状管网；
6.所述主井与所述副井等高设置，所述主井包括进水口和出水口；
7.所述副井包括若干个低位井、若干个高位井及串联所述低位井与所述高位井的环状管网，若干个所述低位井和若干个所述高位井一一对应相邻等距而设；所述低位井包括完全封闭的上位井和顶部开口的下位井，所述上位井底部通过所述下位井顶部开口处与所述下位井嵌合，所述低位井内设置第一连通管和第二连通管，所述第一连通管一侧管端贯穿所述上位井并伸出所述低位井顶部外侧，所述第一连通管贯穿所述上位井底部且另一管端位于所述下位井内；所述第二连通管设置于所述上位井内，所述第二连通管上管端与所述第一连通管连通，所述第二连通管下管端设置于所述上位井底部上方；所述环状管网包括若干个弧形支管，所述弧形支管两侧管端分别与相邻的所述下位井下部和所述高位井下部连通，且两处连接处设置于同一水平面上；
8.所述枝状管网包括若干个第一支管和若干个第二支管，所述第一支管两侧管端分别与所述上位井侧壁下部和所述主井侧壁上部连通，所述第二支管两侧管端分别与所述高位井上部和所述主井侧壁上部连通，所述第一支管与所述主井连接处高度小于所述第二支
管与所述主井连接处高度。
9.进一步的，所述主井、所述高位井、所述下位井侧壁以及底部、所述枝状管网和所述环状管网上均密布渗水孔。
10.进一步的，所述主井直径为所述低位井或所述高位井直径的3～5倍，所述主井和所述副井之间的距离等于所述主井直径乘以系数0.1～0.3。
11.进一步的，所述第二连通管为倒l型管，其设置于所述上位井底部上方的管端与所述上位井底部的距离为3～5cm，所述第二连通管与所述第一连通管的连接处靠近所述上位井顶部。
12.进一步的，所述第一支管分别与所述上位井侧壁底部和所述主井的2/3～3/4高度处连通。
13.进一步的，所述第二支管分别与所述高位井侧壁上部和所述主井的4/5～5/6高度处连通。
14.进一步的，所述主井出水口高度大于所述主井进水口高度、所述第一支管与所述主井连接处高度和所述第二支管与所述主井连接处高度。
15.进一步的，所述主井和所述副井外部周边及内部井底均铺设有填料，所述填料粒径大于所述渗水孔孔径。
16.进一步的，所述填料为砾石填料。
17.本发明的第二个方面在于，还提供一种施工并获得上述环形海绵渗井的施工方法，包括如下步骤：
18.步骤一：选择渗井施工区域，根据设计要求对主井及副井施工位置进行标记；
19.步骤二：根据标记开挖坑洞；
20.步骤三：在坑洞底部铺设砾石；
21.步骤四：垂直放置主井和副井于坑洞底部；
22.步骤五：主井和副井井体间通过管道连接，管道形成枝状管网和环状管网，另使用管道进行上下游雨水管道连接；
23.步骤六：在渗井周边及顶部分层、分次倒入砾石进行堆填，砾石每次倒入深度保持在20～30cm并进行压实；
24.步骤七：在渗井上方采用原土进行回填和压实，最终土层完全覆盖渗井及砾石。
25.有益效果：
26.由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种环形海绵渗井及其施工方法，其中本发明中的环形构造的海绵渗井节约了大量土地，在解决传统渗井调蓄、渗透能力不足的同时，还增加了储水功能，便于日常浇灌，大大减少了用水成本，可用于市政道路、公园、园区和居民住宅区。此外，本发明中的主井和副井可预制装配，现场快速组装，施工简单快捷，维护省时省力，大大减少碳排放。
27.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
28.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
29.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
30.图1是本技术实施例中环形海绵渗井平面结构示意图；
31.图2是本技术实施例中环形海绵渗井对称低位井剖视图；
32.图3是本技术实施例中环形海绵渗井对称高位井剖视图；
33.图4是本技术实施例中环形海绵渗井低位井构造图；
34.图5是本技术实施例中环形海绵渗井高位井构造图。
35.图中，各附图标记的含义如下：
36.1-主井，2-副井，21-低位井，211-上位井，212下位井，213-第一连通管，214-第二连通管，22-高位井，23-环状管网，231-弧形支管，3-枝状管网，31-第一支管，32-第二支管，4-渗水孔，5-填料。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
39.基于现有技术中传统渗井在实际投入使用时存在因布置间距过大而存在浪费土地或因间距过小造成其渗透能力被严重削弱的问题，造成渗井的普及和应用被严重影响；本发明旨在提出一种通过有效利用土地资源进行合理布置的同时具有良好的调蓄、渗透能力且能够满足在不同降雨量下对雨水的快速消纳的环形海绵渗井及其施工方法。
40.下面结合附图所示的实施例，对本发明的环形海绵渗井及其施工方法作进一步具体介绍。
41.结合图1～图5所示的环形海绵渗井，该环形海绵渗井包括主井1、围绕主井1呈环形分布的副井2及连通所述主井1和所述副井2的枝状管网3；
42.其中，所述主井1与所述副井2等高设置，所述主井1包括进水口和出水口，其进水口用作雨水进入渗井的途径，而出水口则与市政雨水管网连通来作为雨水的快速排出通道；
43.所述副井2包括若干个低位井21、若干个高位井22及串联所述低位井21与所述高位井22的环状管网23，若干个所述低位井21和若干个所述高位井22一一对应相邻等距而设；所述低位井21包括完全封闭的上位井211和顶部开口的下位井212，所述上位井211底部通过所述下位井212顶部开口处与所述下位井212嵌合，所述低位井21内设置第一连通管213和第二连通管214，所述第一连通管213一侧管端贯穿所述上位井211并伸出所述低位井
21顶部外侧，所述第一连通管213贯穿所述上位井211底部且另一管端位于所述下位井212内；所述第二连通管214设置于所述上位井211内，所述第二连通管214上管端与所述第一连通管213连通，所述第二连通管214下管端设置于所述上位井211底部上方；所述环状管网23包括若干个弧形支管231，所述弧形支管231两侧管端分别与相邻的所述下位井212下部和所述高位井22下部连通，且两处连接处设置于同一水平面上；
44.所述枝状管网3包括若干个第一支管31和若干个第二支管32，所述第一支管31两侧管端分别与所述上位井211侧壁下部和所述主井1侧壁上部连通，所述第二支管32两侧管端分别与所述高位井22上部和所述主井1侧壁上部连通，所述第一支管31与所述主井1连接处高度小于所述第二支管32与所述主井1连接处高度。
45.降雨时，雨水在该环形海绵渗井中的流经途径可分为三种：其一为雨量较小时，雨水经由所述主井1的进水口进入其内，并经由所述主井1直接渗透至周边土壤中；其二为雨量较大时，进入所述主井1内的雨量超过其消纳能力，雨水经由所述枝状管网3进入所述副井2内，最终由所述主井1和所述副井2共同承担雨水的消纳；其三为雨量超过所述主井1和所述副井2的消纳能力时，蓄积在井内的雨水经由所述主井1上的出水口快速排入市政雨水管网中。
46.考虑到该环形海绵渗井具备较强的调蓄能力，该环形海绵渗井的各组成部分及其连接处均有一定的尺寸范围。其中，所述主井1承担主要的消纳雨水的作用，其直径为所述低位井21或所述高位井22直径的3～5倍；所述主井1和所述副井2之间的距离等于所述主井1直径乘以系数0.1～0.3；此外，如图4所示，所述第二连通管214为倒l型管，其设置于所述上位井211底部上方的管端与所述上位井211底部的距离为3～5cm，所述第二连通管214与所述第一连通管213的连接处靠近所述上位井211顶部，在使用过程中，所述第一连通管213和所述第二连通管214除了起连通所述上位井211和所述下位井212的作用外，还可作为汲水管抽取所述上位井211内部蓄积的雨水作日常浇灌用水；所述第一支管31分别与所述上位井211侧壁底部和所述主井1的2/3～3/4高度处连通，所述第二支管32分别与所述高位井22侧壁上部和所述主井1的4/5～5/6高度处连通，所述主井1出水口高度大于所述主井1进水口高度、所述第一支管31与所述主井1连接处高度和所述第二支管32与所述主井1连接处高度。施工时，本领域技术人员可结合实际施工条件和实际需求并参考上述提到的尺寸范围来确定该环形海绵渗井各组成部分及其连接处的具体尺寸。
47.具体实施时，为使该环形海绵渗井达到较佳的调蓄、渗透效果，在理想的施工条件下，所述主井1为所述低位井21或所述高位井22直径的5倍；所述主井1和所述副井2之间的距离等于所述主井1直径乘以系数0.3；所述第二连通管214上设置于所述上位井211底部上方的管端与所述上位井211底部的距离为5cm，同时所述第二连通管214与所述第一连通管213的连接处尽量靠近所述上位井211顶部，所述第一支管31分别与所述上位井211侧壁底部和所述主井1的3/4高度处连通，以保证所述以保证低位井21提供足够的空间用于蓄水；所述第二支管32分别与所述高位井22侧壁上部和所述主井1的5/6高度处连通，其中所述第一支管31与所述主井1连接处与所述第二支管32与所述主井1连接处的具有一定的高度差，使所述低位井21与所述高位井22分步启用以应对不同的雨量阶段。
48.如图2和图3所示，为使雨水在环形海绵渗井的调蓄和渗透能力达到饱和时再经由所述主井1出水口排出，所述主井1出水口高度大于所述主井1进水口高度、所述第一支管31
与所述主井1连接处高度和所述第二支管32与所述主井1连接处高度。本实施例中的环形海绵渗井在实际投入使用时，其周边通常还设置有其他雨水处理设施，如雨水收集井等。为避免出现上游相邻的雨水收集井内的雨水无法顺利排出，所述主井1出水口不得高于上游相邻雨水收集井的出水口内底。
49.传统渗井利用自然渗水规律，通过在地层中开凿立式孔洞，将地面水和上层地下水引向更深的地下层。与传统渗井相比，本实施例中的环形海绵渗井中的所述主井1、所述高位井22、所述下位井212侧壁以及底部、所述枝状管网3和所述环状管网23上均密布渗水孔4，从而使该环形海绵渗井除具备传统渗井的引流及渗透功能外，还可满足雨水在整个装置内流动或蓄积时均可实现渗透。
50.如图1所示，所述主井1和所述副井2外部周边及内部井底均铺设有填料5，所述填料5在环形海绵渗井与周边土层之间形成过渡结构，进一步提高了环形海绵渗井对雨水的调蓄空间和渗透作用。应注意的是，在对所述填料5进行选用时，其粒径应大于所述渗水孔4孔径，以免所述填料5在使用过程中堵塞所述渗水孔4而削弱环形海绵渗井的渗透能力。在实际施工中，可选用价格低廉且易获得的砾石作为填料5使用，其中在选用砾石时应遵循以下几个原则：回填砾石应相对洁净，防止泥浆堵塞渗井孔洞、污染渗井内部；不得回填掺有砂浆的砾石，防止其中的砂浆板结，破坏渗透性能；砾石的粒径应符合设计要求，并相对均匀，且粒径不小于渗井开孔孔洞，以防止砾石通过孔洞掉入渗井；砾石不得有过多棱角，以防止棱角对井筒和其他施工材料如土工布的破坏。
51.本实施例中的环形海绵渗井除具备调蓄、渗透能力外，其中的所述主井1和所述副井2的选择上还需考虑其应具备足够的抗压强度，以延长环形海绵渗井的使用寿命。考虑到不同的实际使用需求，在所述主井1和所述副井2井筒材料选择上可遵循以下几点：在绿化中、荷载不高的区域，可以采用塑料、玻璃钢成品渗井筒；在道路、广场等荷载较高的区域，可采用钢筋混凝土、硅砂等预制成品渗井井筒，其中硅砂井筒可以不开孔，通过井体自身的孔隙向外渗透雨水；在缺少成品的情况下，也可以采用雨水筒、雨水管等材料打孔自制井筒。
52.本实施例还提供一种关于上述结构的环形海绵渗井的施工方法，该方法包括以下步骤：
53.步骤一：选择渗井施工区域，根据设计要求对主井及副井施工位置进行标记；在渗井位置的选择上，应选择便于开挖和与市政管网连接且与建(构)筑物、道路基础保持3m以上水平距离的区域进行施工，以防止雨水下渗破坏地基；若无法满足上述水平距离的要求，应设置侧向防渗膜等措施，以防止次生灾害的发生；
54.步骤二：根据标记开挖坑洞；施工可操作空间较大时，可使用挖掘机进行施工，施工空间有限时，可使用小型螺旋钻机或者人工进行开挖，同时减少对施工周边环境的干扰；其中人工开挖在施工时可形成一定的竖向坡度，为最方便的施工操作；
55.步骤三：在坑洞底部铺设砾石；经挑选并符合使用要求的砾石在倒入后应保证石层平整，其厚度应符合设计要求；
56.步骤四：垂直放置主井和副井于坑洞底部；施工时可采用水平仪对井体斜度进行测量，确保井体垂直放置，以保证雨水渗透方向均匀；采用轻质的塑料、玻璃钢井筒时，可以直接人工放置；采用混凝土、硅砂等重型井筒时应该采用吊装的方式；
57.步骤五：主井和副井井体间使用管道连接，管道形成枝状管网和环状管网，另使用管道进行上下游雨水管道连接；上下游雨水管道的连接安装应与渗井的布置安装同步进行，两者施工无法同步进行时，雨水管道可在渗井安装之前按照相应的角度(对应不同的坡度)进行连接，也可在渗井安装完成后采用套装的方式进行安装；
58.步骤六：在渗井周边及顶部分层、分次倒入砾石进行堆填，砾石每次倒入深度保持在20～30cm并进行压实，压实的砾石层上方与周边土层有一定距离，以预留覆土位置；
59.步骤七：在渗井上方采用原土进行回填和压实，最终土层完全覆盖渗井及砾石；土层压实后其标高应考虑在土层上种植草皮等植物后土层与周边场地的顺畅衔接，回填的土层不得突出地面，同时渗井的检查口应露出地面，便于后期检查。施工完毕后，多余的土方应进行集中清运，不得破坏周边场地。
60.下面详细介绍图1至图5所示的实施例中的环形海绵渗井,其工作过程如下：
61.当雨量较小时，收集的雨水从进水口进入所述主井1内，通过所述主井1底部以及四周侧壁上的所述渗水孔渗透进入周边土壤，此时所述主井1可消纳全部雨水；
62.随着雨量的增大，所述主井1中雨水入流速度大于渗透速率，所述主井1无法立即消纳全部雨水，雨水开始在所述主井1内部蓄积，当水位逐渐上升至较低位置即所述低位井21与所述主井1交接连通处时，雨水经过所述枝状管网3中的所述第一支管31进入所述低位井21中的所述上位井211并在其内蓄积，以分担所述主井1的雨水消纳压力，随着所述上位井211内雨水蓄积量的增加，水位超过所述第一连通管213与所述第二连通管214的交接连通处时，雨水先后通过所述第二连通管214与所述第一连通管213进入所述下位井内，并通过所述下位井212底部以及四周侧壁上的所述渗水孔4渗透进入周边土壤，部分雨水也可以通过环状管网23均匀分配至相邻的各个高位井22，加快雨水渗透；
63.当雨量继续增大时，所述下位井212雨水入流速度大于渗透速率，所述下位井212水位迅速上升直至蓄满，此时所述低位井21无法承担多余的雨水，所述主井1中水位继续上升直至较高位置即所述高位井22与所述主井1交接连通处，雨水经过所述枝状管网3中的所述第二支管32进入所述高位井22中，通过所述高位井22底部以及四周侧壁上的所述渗水孔4渗透进入周边土壤；
64.当下暴雨时，所述高位井22雨水入流速度大于渗透速率，所述主井1、所述低位井21和所述高位井22内均充满雨水，此时过量雨水可通过所述主井1上的出水口迅速排出并进入市政雨水管网中。
65.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。