生态沟雨水收集系统施工技术

生态沟雨水收集系统施工技术

在19世纪，我们面临着主要问题，比如干旱、干旱和水环境恶化。水已成为世界各国人民关注的焦点，人类社会面临着前所未有的水问题。雨水是地球上一切可更新资源的源泉,雨水资源开发、收集与利用对解决目前对水资源短缺问题具有战略意义。雨水是城市水资源的主要来源之一,对补充城市水资源和改善生态环境起着关键的作用。生态沟渠雨水收集利用技术,作为城市雨水收集利用的一个分支,对雨水的回收利用起着十分重要的作用。可实现节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减轻城市排水和处理系统的负荷、减少水污染和改善城市生态环境等目标。笔者以实际工程为例,对生态沟渠雨水收集利用系统的施工技术加以阐述,供同行参考。1生态环保,低能耗该工程位于北京市昌平区未来科技城境内,未来科技城以“创新、科技”之城,“开放、共享”之城,“美好、活力”之城,“低碳、节能”之城和“和谐、生态”之城为建设理念,在园区配套道路建设中首次采用生态沟渠雨水收集利用系统,用于雨水排除及绿化带、绿地植被的生长用水,改善生态环境。1.1过缘雨水排放生态沟渠雨水收集系统将人行道及非机动车道内雨水直接排入生态沟,机动车道路面内雨水通过缘石泄水口处排入生态沟,生态沟内雨水通过沟内种植土涵养水分,饱和后通过生态沟内溢流雨水口收集水分,导入就近路面内雨水口并汇入雨水干管(见图1)。跟传统雨水篦子排水系统相比具有合理利用雨水、减少径流排放、提高排涝能力、改善生态环境、营造生态景观等优点。1.2复合防渗土工膜生态沟渠主要采用PE渗透管和PP塑料模块渗透渠及渗透井组合而成,并根据不同的结构形式选用不同性能的包裹材质,既防渗土工膜和滤水土工布,实现密闭储存和渗透调蓄等不同功能。渗透管选用聚乙烯(PE)双壁波纹管,环刚度≥8kN/m2,渗透管与集水渗透检查井上预留短管使用热收缩带连接,波纹管间承插连接,并套好密封胶圈。渗透渠采用PP塑料模块组合而成,每块单体尺寸(l×b×h):Ⅰ型为1000mm×500mm×400mm、Ⅱ型为800mm×400mm×440mm,层间采用连接杆进行连接,列间采用连接卡进行连接。渗透井分为集水渗透检查井、集水渗透溢流井,均为聚乙烯(PE)缠绕结构壁管组合焊接式雨水检查井,井体上预留的进出水管、溢流管短管均为聚乙烯(PE)缠绕结构壁管。每座集水渗透检查井内均设有配套的截污筐和截污网袋,以保证收集雨水的水质良好,使渗透井清掏维护方便。复合防渗土工膜采用中密度聚乙烯膜,厚度为0.5mm,铺装在沟渠的侧面,紧贴基坑侧壁铺设。土工布采用高强度丙纶布(200g/m2),对整个碎石进行包裹,土工布相互之间搭接面不小于30cm。2施工过程沟槽开挖→土工膜铺装→土工布铺装→底部级配砂石回填→管道安装/组合模块安装→级配砂石覆盖→土工布包裹→沟渠回填。3施工控制要点3.1沟槽底净宽的确定严格控制槽底高程和宽度,防止超挖。机械挖槽应按设计高程留出20cm不挖,使用人工清槽,保证槽底原状土不被扰动。在开槽过程中应特别注意根据土质情况对放坡进行调整,以保证边坡的稳定和安全。沟槽底的净宽应根据管道的直径、埋设深度、施工工艺等确定,当管径不大于450mm时,管道的每边净宽不宜小于30cm;当管径大于450mm时,管道的每边净宽不宜小于50cm。3.2渗透式联合管道无砂基础土工膜的铺设和土工布的搭接在沟槽底部的原状土或经回填夯实的地基上,铺设厚度10cm的中粗砂层。在地基较差时,下层铺粒径5～32mm的碎石,厚度为10～15cm;上层铺粗砂5cm。基础层的密实度85%～90%。对于软土地基,先对地基进行加固处理,在达到规定的地基承载力后,再铺设粗砂基础。基础施工完成后,将防渗土工膜沿沟槽侧壁纵向展开,并临时固定,再将土工布沿沟槽侧壁铺设纵向展开,成U字形贴伏在管渠的内壁,整体沟渠的铺装要求土工膜成一个整体,中间接缝必须要搭接。管道安装采用渗透式穿孔双壁波纹管,管道之间连接方式为承插口连接,管道与成品井之间连接使用热缩带连接,为平接口。渗透式沟渠管道四周填充碎石,厚度为5～15cm,碎石粒径要求20～30mm,其中,底部回填碎石厚度5cm,侧壁回填碎石厚度10cm,顶部回填碎石厚度15cm。其上回填素土夯实。渗透井底部及侧壁回填碎石层厚度20～25cm。最后合围土工布,土工布的搭接宽度不小于30cm。土工布项面回填100mm中粗砂。渗透管渠如图2所示。3.3储水模块的装复待沟槽砂基础完成后,首先将防渗土工膜沿沟槽侧壁纵向展开,并临时固定;然后再将土工布沿沟槽侧壁纵向展开,成U字形贴伏在管渠,在土工布上安装塑料模块集水渠骨架。集水渠储水模块的安装从最下层开始,逐层向上进行。整体式多个模块由连接杆及连接件组合,左右连接由连接件组合,有凹槽连接的地方每个连接件要安装到位;上下连接由连接杆组合,用4个连接杆对称插入圆孔,最终连接成1个整体。单个拼装式模块由侧壁板、中间肋板、米字型连接件组成,左右连接由米字型连接件拼装,上下直接由中间肋板连接,最终连接成一个整体,中间肋板为5个,侧壁板为4个。模块拼装结构如图3所示。待储水模块拼装完成后,合围土工布;在塑料模块集水渠的内、外侧土工布间填充中粗砂,将外侧土工布合拢。3.4渗流井外侧空土工布集水渗透雨水井采用预制成品,材质宜为PE,现场与PE管或PP模块相连接。井坑与沟渠同时开挖。当井径不大于600mm时,井体外侧净空不小于40cm;当井径大于600mm时,井体外侧净空不小于50cm。集水渗透雨水井的井底与井壁开孔区均做20cm厚碎石层渗透层,碎石粒径20～30mm。渗透层外包土工布,土工布的搭接宽度不小于50cm。在经夯实的地基上,铺设厚度10cm的粗砂垫层,在垫层上安装预制的检查井。集水渗透井如图4所示。3.5管道进、出储水模块的连接管道与混凝土及砖砌井连接采用刚性连接,连接时用水泥砂浆填实管道与洞口间的空隙,水泥砂浆的质量配合比不低于1∶2,且砂浆内宜掺入微膨胀剂。管道与聚乙烯缠绕结构壁管井室连接时采用热熔连接。管道进、出储水模块集水渠的连接分两步进行:首先用厚0.5mm聚乙烯膜做1只管帽,管帽的直径与管道的外径相等,帽檐宽约10cm,将管帽套在管道的端部,然后用热风枪储水加热法粘合,用同样的方法将帽檐状膜片粘合在模块管道穿孔的土工布膜片上,最后用801胶粘合外层土工布(见图5)。当集水渗透井座落在储水模块集水渠正上方时,渗透井应在模块竖向承重支承板的上方,并在渗透井底部外包渗透土工布,防止沉淀物进入储水模块集水渠。3.6粗砂地层回填在PE渗透管及PP塑料模块施工完成后,立即进行沟槽的回填。首先在渗透管渠和塑料模块集水渠的土工布顶面垫10cm粗砂保护层。管渠以上50cm内的回填材料可采用中砂、碎石屑或土质良好的原土,共分2层,虚铺厚度不大于20cm,采用人工回填,不得采用机械推土回填;从管渠50cm以上至设计高,分层回填原土,可采用机械回填、碾压。4系统的主体及寿命生态沟渠雨水收集利用系统施工周期是传统水池的1/2,PE渗透管和