本發(fā)明屬于海綿城市建設(shè)領(lǐng)域，涉及一種透水率高、成型性能好和耐久性高的高分子材料管狀滲井及施工方法，適用于地下水位較淺和砂石等材料不足地區(qū)。

背景技術(shù)：

海綿城市建設(shè)思路在上世紀(jì)90年代方在國內(nèi)出現(xiàn)，研究周期較短。在2016年汛期中，全國30個海綿城市試點有19個出現(xiàn)了不同程度的內(nèi)澇，海綿城市建設(shè)形式受到了部分群體的質(zhì)疑。我國海綿城市建設(shè)技術(shù)和實踐面臨著經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的迫切需要和現(xiàn)有水平亟待提高的境地。新建房地產(chǎn)及硬化地面面積持續(xù)增多；透水性較好的農(nóng)業(yè)用地逐漸變?yōu)楣さV建設(shè)用地；地下水用量近年來仍未有較大的改觀；水漏斗區(qū)域的深度及數(shù)量都在呈現(xiàn)惡化趨勢。因而，迫切需要一種能夠?qū)ν馏w的滲透性能進(jìn)行改良的技術(shù)和方法。

高分子材料近年來發(fā)展迅速，以PE材料為例，PE材料具有高孔隙率、表面光滑、雜質(zhì)不易附著、價格低廉、易于成型、耐腐蝕、良好的強度及耐壓等特性，因而成為過濾天然氣和自來水的常規(guī)用材。降雨中多含有硫、酸等污染，而如今的地下水入滲常采用簡單的粗過濾形式，使得入滲水體與地下水直接接觸從而破壞地下水質(zhì)，改變土壤的天然特性。

專利申請?zhí)?014207992573和2014107952208公布的滲井由混凝土等材料砌筑而成，該類裝置僅利用了滲井的集水功能，不能充分利用土體的良好的側(cè)向滲透性能。專利申請?zhí)?010202538444和2014206475461依據(jù)在傳統(tǒng)材料側(cè)壁開孔并設(shè)置濾水織物達(dá)到側(cè)向滲透的目的，該類裝置未從原理上體現(xiàn)滲透各向異性特性，在使用過程中因織物腐敗等原因易堵塞開孔，且水質(zhì)難以保障。專利申請?zhí)?016204462517公布的用于海綿城市建設(shè)的砂石滲井利用了土體的各向異性，但該裝置存在產(chǎn)業(yè)化程度低、施工工序復(fù)雜等問題。另有在滲井中設(shè)置豎向孔道以增大進(jìn)水量的裝置，該類裝置成型困難且未充分利用土體的各向異性特性，滲透效果不佳。

目前存在的滲井及集水裝置，存在滲透功能不足、儲水功能低、灰色污染大、產(chǎn)業(yè)化程度低等缺點。因而，迫切需要一種水質(zhì)改良度高、建設(shè)周期短、生產(chǎn)工藝簡便、產(chǎn)業(yè)化程度高、造價低廉且低影響的用于提升土體滲透效率的裝置，該種裝置對解決海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)具備現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種高分子材料管狀滲井及施工方法，且該結(jié)構(gòu)具有水質(zhì)改良度高、建設(shè)周期短、生產(chǎn)工藝簡便、產(chǎn)業(yè)化程度高、造價低廉等優(yōu)勢，便于在海綿城市建設(shè)中推廣應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高分子材料管狀滲井，該滲井布置于周圍土體之中，其中：該滲井包括有高分子材料滲井管、漏渣槽、濾水蓋板、中粗砂、滲井孔、螺栓、螺釘，所述高分子材料滲井管下端置于在土體中開挖的滲井孔中，漏渣槽與濾水蓋板通過螺栓連為一體，再通過螺釘與高分子材料滲井管的上端連接，在高分子材料滲井管與滲井孔之間的縫隙填充有粗砂，即形成高分子材料管狀滲井。

同時提供一種利用上述高分子材料管狀滲井的施工方法。

本發(fā)明的效果是該裝置水質(zhì)改良度高、建設(shè)周期短、生產(chǎn)工藝簡便、產(chǎn)業(yè)化程度高、造價低廉。該裝置的主要成分為高分子材料，該類材料造價約為傳統(tǒng)混凝土滲井造價的2/3；工期遠(yuǎn)少于1天，相當(dāng)于傳統(tǒng)滲井用時的1/28，約為砂石滲井人力成本的1/3。滲透量約為傳統(tǒng)滲井的六倍，集水量約為砂石滲井20倍。取高分子材料管狀滲井直徑為25cm、滲井深度為3.0m、假定濾水蓋板為理想滲透體，此時設(shè)置滲井增加的滲透面積為471238.9cm²，滲井集水量為5890486.23cm³，滲井使用10min時后的水平滲透總量為2081cm³。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高分子材料管狀滲井剖面圖；

圖2為本發(fā)明高分子材料管狀滲井的濾水蓋板效果圖；

圖3為本發(fā)明高分子材料管狀滲井的濾水蓋板與漏渣槽組裝剖面圖；

圖中：

1.高分子材料滲井管 2.漏渣槽 3.濾水蓋板 4.中粗砂 5.滲井孔

6.螺栓 7.螺釘 11.上端 12.下端 13.螺釘孔 14.放大凹口

21.螺栓孔 22.漏渣槽下端 31.凸形卡槽 32.通氣孔

具體實施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明的高分子材料管狀滲井及施工方法加以說明。

本發(fā)明的高分子材料管狀滲井設(shè)計原理：基于高分子材料透水率高、成型性能好和耐久性高等特點，設(shè)計了一種高分子材料管狀滲井。所述滲井由高分子材料滲井管、漏渣槽、濾水板、滲井孔、中粗砂、螺栓、螺釘構(gòu)成，所述滲井管由透水性能好、具有一定強度的高分子材料制作而成。在土體中開挖滲井孔并將高分子材料滲井管下端朝下置入滲井孔中，漏渣槽與濾水蓋板用螺栓連接一體后用螺釘與高分子材料滲井管上端連接，將高分子材料滲井管與滲井孔之間的孔隙用中粗砂填充，即形成高分子材料管狀滲井。在地表滲井周圍設(shè)置朝向滲井的一定坡度，水經(jīng)地表流向滲井并經(jīng)濾水蓋板下滲至滲井管中。由于高分子材料滲透性能好，滲井管中積水在水頭差的作用下經(jīng)滲井管壁向土體滲透。由于土體中水平滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于豎向滲透系數(shù)，從而該滲井管能起到增加地表水下滲量的目的。

如圖1、2、3所示，本發(fā)明的高分子材料管狀滲井結(jié)構(gòu)是，該滲井布置于周圍土體之中，該滲井包括有高分子材料滲井管1、漏渣槽2、濾水蓋板3、中粗砂4、滲井孔5、螺栓6、螺釘7，所述高分子材料滲井管1下端12置于在土體中開挖的滲井孔5中，漏渣槽2與濾水蓋板3過螺栓6連為一體，再通過螺釘7與高分子材料滲井管1的上端11連接，在高分子材料滲井管1與滲井孔5之間的縫隙填充有粗砂4，即形成高分子材料管狀滲井。

所述高分子材料滲井管1的上端11和下端12均設(shè)置有螺釘孔13，高分子材料滲井管1下端12設(shè)置放大凹口14；所述濾水蓋板3設(shè)置有凸形卡槽31、通氣孔32和螺栓孔21；所述漏渣槽2呈桶狀體，桶狀體上部四周開孔，下部22為不開洞的桶狀體。所述滲井布置于土體周圍的地表設(shè)有朝向滲井的3％～5％坡度。所述地表周圍土體向滲井設(shè)有3％～5％的傾斜坡度；所述高分子材料滲井管1為PE材料制造。

本發(fā)明的高分子材料管狀滲井的施工方法包括有以下步驟：

1)開挖一個滲井孔5，滲井孔5直徑較滲井管大2～5cm；

2)將高分子材料滲井管1置入挖好的滲井孔5中，其中高分子材料滲井管1的下端12朝向滲井孔5；

3)將漏渣槽2的螺栓孔21與濾水蓋板3的螺栓孔21用螺栓6連接一體，其中漏渣槽2位于濾水蓋板3的凸形卡槽31側(cè)；

4)將步驟3)中連接一體的漏渣槽2與濾水蓋板3的漏渣槽2側(cè)朝向高分子材料滲井管1，將濾水蓋板3的凸形卡槽31插入高分子材料滲井管1上端11并用螺釘7將設(shè)置于高分子材料滲井管1上端11的螺釘孔13擰緊；

5)用中粗砂4將高分子材料滲井管1與滲井孔5之間的孔隙填滿；

6)將地表周圍土體向高分子材料管狀滲井1找坡，坡度為3％～5％。

利用該施工方法施工完成后，即形成高分子材料管狀滲井。

結(jié)合實施例對本發(fā)明的高分子材料管狀滲井施工方法進(jìn)行說明：

本實施例位于天津市西青區(qū)，所用PE材料滲井管直徑為25cm，單根長度為1.5m，滲井管管壁為9mm。中粗砂粒徑為2.3mm～3.7mm之間，地下水位線為-2.97m。土質(zhì)為粉土、粉質(zhì)粘土雜填，經(jīng)試驗確定該類土體的水平滲透系數(shù)為7.36×10^-6cm/s；豎直滲透系數(shù)為1.4×10^-6cm/s。具體施工步驟如下：

1)開挖一個滲井孔5，滲井孔5直徑為27～30cm，滲井孔5深度為3.0m；

2)取兩根高分子材料滲井管1，其中所述滲井管直徑為25cm，單根長度為1.5m，將高分子材料滲井管的上端11插入另一高分子材料滲井管下端12的放大凹口14，并用螺釘7將設(shè)置于高分子材料滲井管1的上端11和下端12的螺釘孔13擰緊；

3)將步驟2)中兩根連接在一起的高分子材料滲井管1置入挖好的滲井孔5，其中高分子材料滲井管1的下端12朝向滲井孔5；

4)將漏渣槽2的螺栓孔21與濾水蓋板3的螺栓孔21用螺栓6連接一體，其中漏渣槽2位于濾水蓋板3的凸形卡槽31側(cè)；

5)將步驟4)中連接一體的漏渣槽2與濾水蓋板3的漏渣槽2側(cè)朝向高分子材料滲井管1，將濾水蓋板3的凸形卡槽31插入高分子材料滲井管1上端11并用螺釘7將設(shè)置于高分子材料滲井管1的上端11的螺釘孔13擰緊；

6)用中粗砂4將高分子材料滲井管1與滲井孔5之間的孔隙填滿；

7)將地表周圍土體向高分子材料管狀滲井1找坡，坡度為3％～5％。

通過以上施工步驟，即形成高分子材料管狀滲井。

本發(fā)明的高分子材料管狀滲井效果推導(dǎo)如下：

以專利號2016204462517中給出的計算方法對本發(fā)明的效果進(jìn)行推導(dǎo)，其中土體的水平滲透系數(shù)為7.36×10^-6cm/s；豎直滲透系數(shù)為1.4×10^-6cm/s。

用式(1)提供的滲透截面增量S替換專利號2016204462517中的式(1)

S＝2πrl (1)

式(1)中π為圓周率，取π＝3.14；r為滲井孔半徑(cm)；l指滲井孔長度(cm)。

高分子材料管狀滲井集水量V可由式(2)計算

V＝πr²l (2)

式(2)中π為圓周率，取π＝3.14；r為滲井孔半徑(cm)；l指滲井孔長度(cm)。

取高分子材料管狀滲井直徑為25cm、滲井深度為3.0m、假定濾水蓋板為理想滲透體，基于此對本滲井的效果進(jìn)行推導(dǎo)。此時設(shè)置滲井增加的滲透面積為471238.9cm²，滲井集水量為5890486.23cm³，滲井使用10min時后的水平滲透總量為2081cm³。

本發(fā)明的高分子材料管狀滲井水質(zhì)改良度高、建設(shè)周期短、生產(chǎn)工藝簡便、產(chǎn)業(yè)化程度高、造價低廉。與目前存在的滲透構(gòu)筑物相比，該滲井具備水質(zhì)改良度、建設(shè)周期短、生產(chǎn)工藝簡便、與地表潛水接觸不影響地下水質(zhì)等特點。有益效果是該滲井基于新型凈水材料，能夠最大程度上縮短海綿城市建設(shè)周期，打破地域性材料因素對海綿城市建設(shè)形式的局限，產(chǎn)業(yè)化程度高。該發(fā)明將為不同地區(qū)的海綿城市建設(shè)提供技術(shù)產(chǎn)業(yè)化保障。

以上所述僅為結(jié)合本次制作過程進(jìn)行說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可有各種變化和更改，比如變換管壁所用具體材料等。凡依據(jù)本發(fā)明的管狀空心結(jié)構(gòu)設(shè)置的滲井，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。