本發(fā)明屬于城市道路排水及雨水利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)及其施工方法。

技術(shù)背景

近年來(lái)，強(qiáng)降雨導(dǎo)致的道路積水是影響行人出行、甚至危及城市交通安全的頑疾，在我國(guó)城市具有普遍性，一方面，傳統(tǒng)的瀝青或水泥路面地表排水只能通過(guò)雨水口進(jìn)行，耗時(shí)較長(zhǎng)且容易產(chǎn)生氣阻，排水不暢導(dǎo)致路面積水，不僅會(huì)造成車輛輪胎打滑成為安全隱患，積水較多地段，嚴(yán)重地還會(huì)造成車輛泡水報(bào)廢，污染物溢出造成環(huán)境污染；另一方面，城市道路綠地灌溉需求量大，然而傳統(tǒng)排水系統(tǒng)與道路綠化灌溉系統(tǒng)缺少關(guān)聯(lián)，降雨積水不能很好應(yīng)用與灌溉綠化，造成資源浪費(fèi)。如何解決城市道路積水和道路綠地缺水的兩難境地，成為當(dāng)代城市道路環(huán)境面臨的重要問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)既有城市道路路面完整且交通流量較大，不適宜進(jìn)行路面改造的城市路段，解決路面積水的改造方式對(duì)現(xiàn)狀道路擾動(dòng)較大，如加粗傳統(tǒng)排水管道的改造方式不僅會(huì)破壞既有路面，導(dǎo)致工程量大，也需要封閉路面進(jìn)行施工，對(duì)日常交通秩序造成干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)，針對(duì)既有城市道路路面完整且交通流量較大，不適宜進(jìn)行路面改造的城市路段，解決道路排水的同時(shí)，將雨水就地收集至側(cè)分帶、人行道下存儲(chǔ)滲透，補(bǔ)充道路綠地的灌溉用水；本發(fā)明的另一目的在于提供基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)的施工方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)，既有城市道路包括機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道和人行道，所述的機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道和人行道路面維持不變，在所述的機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路平牙處和所述的非機(jī)動(dòng)車道與人行道之間道路平牙處均設(shè)置集水邊溝，在集水邊溝上覆蓋縫隙蓋板；沿集水邊溝每隔五至六米設(shè)置清淤井，清淤井與集水邊溝連通，在清淤井的上方覆蓋清淤井蓋板；機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路平牙處的每個(gè)清淤井處設(shè)有配合使用的圓形滲蓄水罐，圓形滲蓄水罐埋設(shè)在側(cè)分帶的既有喬木之間；非機(jī)動(dòng)車道外側(cè)與人行道相接處沿道路平牙處的每個(gè)清淤井處設(shè)有配合使用的方形滲蓄水罐，方形滲蓄水罐埋設(shè)在人行道的既有喬木之間；集水邊溝與圓形滲蓄水罐、方形滲蓄水罐之間分別通過(guò)斜向的收集管連接，在與集水邊溝相接處的收集管口處設(shè)有截污籃；所述的集水邊溝通過(guò)溢流管連接市政雨水管。

所述的縫隙蓋板為矩形蓋板，在縫隙蓋板兩短邊均分別開(kāi)有深度為20mm，長(zhǎng)度為200mm的凹槽，相鄰兩塊縫隙蓋板拼接時(shí)，相鄰縫隙蓋板的凹槽對(duì)接形成寬度為40mm的棱形縫隙，雨水通過(guò)棱形縫隙匯入集水邊溝。

所述的集水邊溝為外徑長(zhǎng)度為900mm、寬度為300mm、深度為350mm的U型溝，集水邊溝壁厚50mm；所述的縫隙蓋板厚度為120mm，長(zhǎng)度為900mm、寬度為300mm；在所述的縫隙蓋板的兩長(zhǎng)邊均開(kāi)有50mm寬直角槽。

所述的集水邊溝溝體縱向搭接采用企口設(shè)計(jì)，集水邊溝底部縱向一側(cè)外突40mm，另一側(cè)內(nèi)凹40mm，形成企口。

所述的清淤井深度為650mm、寬度為300mm、長(zhǎng)度為900、壁厚為50mm；所述的清淤井蓋板為混凝土材質(zhì)，厚度為120mm、長(zhǎng)度為900mm、寬度為300mm；在所述的清淤井蓋板上開(kāi)有三排五縱，共十五個(gè)直徑50mm的圓孔。

所述的收集管為內(nèi)徑100mm塑料管，收集管距離清淤井井底200mm；所述的溢流管為管徑40mm塑料管，溢流管距離集水邊溝上口20mm。

所述的圓形滲蓄水罐外徑為1200mm，高度為1200mm；方形滲蓄水罐外徑長(zhǎng)寬均為1200mm，高為1500mm；在所述的圓形滲蓄水罐和方形滲蓄水罐外周均分別包裹設(shè)置50mm厚粒徑15～25mm碎石層。

所述的集水邊溝、縫隙蓋板、清淤井、圓形滲蓄水罐和方形滲蓄水罐均為混凝土材質(zhì)。

所述的截污籃為半球形PE掛籃，截污籃掛籃口設(shè)十字形掛鉤。

所述的基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)的施工方法，包括在既有機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井的施工步驟；在側(cè)分帶既有喬木之間埋放圓形滲蓄罐的施工步驟；在非機(jī)動(dòng)車道與人行道之間道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井的施工步驟；在人行道既有喬木之間埋放方形滲蓄罐的施工步驟。

所述的機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井及在側(cè)分帶下埋放圓形蓄水罐的施工步驟如下：

1)揭開(kāi)現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路路牙，下挖350mm深溝槽，每株喬木之間對(duì)應(yīng)的位置下挖650mm深溝槽；

2)將預(yù)制的集水邊溝和清淤井依次放入溝槽內(nèi)；

3)植樹(shù)挖坑機(jī)首先在側(cè)分帶的喬木間打洞，兩個(gè)喬木之間打一個(gè)洞，洞與清淤井位置相對(duì)應(yīng)洞口之間距離5-6m，洞口直徑為1300mm的圓形，深1800mm，并將洞口與機(jī)動(dòng)車道相接一側(cè)的土壤取出；

4)在所打洞口底部鋪設(shè)50mm厚粒徑15～25mm碎石層；

5)植樹(shù)挖坑機(jī)將圓形滲蓄水罐置入洞中，將收集管安裝至圓形滲蓄水罐與清淤井之間，周邊填充50mm厚粒徑15～25mm碎石層；

6)在50mm厚粒徑15～25mm碎石層上方鋪設(shè)厚度為500mm的土壤；

7)覆土后進(jìn)行植被種植，圓形滲蓄水罐的安裝能夠補(bǔ)充側(cè)分帶喬木主要根系所能到達(dá)土層的含水量；

所述的在非機(jī)動(dòng)車道與人行道之間道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井及在人行道下埋放方形蓄水罐的施工步驟如下：

1)揭開(kāi)既有非機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路路牙，下挖350mm深溝槽，每株喬木之間對(duì)應(yīng)的位置下挖650mm深溝槽；

2)將預(yù)制的集水邊溝和清淤井依次放入溝槽內(nèi)；

3)在人行道喬木之間，揭開(kāi)既有人行道道板，下挖洞口尺寸為1200mm*1200mm，深1800mm，并將洞口與非機(jī)動(dòng)車道相接一側(cè)的土壤取出；

4)在所打洞口底部鋪設(shè)50mm厚粒徑15～25mm碎石層；

5)植樹(shù)挖坑機(jī)將方形滲蓄水罐置入洞中，將收集管安裝至方形滲蓄水罐與清淤井之間，周邊填充50mm厚粒徑15～25mm碎石層；

6)在50mm厚粒徑15～25mm碎石層上方鋪設(shè)厚度為500mm的土壤；

7)在覆土中進(jìn)行植被種植，方形滲蓄水罐的安裝能夠補(bǔ)充人行道喬木主要根系所能到達(dá)土層的含水量。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)及其施工方法，具備以下優(yōu)勢(shì)：

(1)減輕市政排水壓力，雨水收集量大，年徑流總量控制率達(dá)到90％，可抵御30年一遇的暴雨不積水；(2)道路綠化大喬木無(wú)需調(diào)整，僅就灌木栽植段與人行道局部微調(diào)；(3)不改變現(xiàn)有路面，故無(wú)需封閉施工，具有施工便捷、對(duì)于交通影響低的優(yōu)勢(shì)；(4)不改變既有下水系統(tǒng)，通過(guò)增設(shè)雨水滯留裝置，有效避免或減少進(jìn)入下水管網(wǎng)的雨水量，解決城市道路積水問(wèn)題；(5)可以有效避免路面初期雨水污染對(duì)下游水體的污染；(6)道路雨水通過(guò)橫坡就近排入集水邊溝，可保證路面無(wú)積水；(7)消解了道路路面地表徑流，絕大部分雨水就地存儲(chǔ)，為下游排水減輕負(fù)擔(dān)；(8)解決了路面積水影響行車安全的問(wèn)題，并降低了清潔車輛的支出和水資源的消耗；(9)結(jié)合滲透性儲(chǔ)水罐等，收集存儲(chǔ)雨水，增大了雨水回滲土壤的比例；(10)系統(tǒng)完成了對(duì)側(cè)分帶植被的自組織灌溉，降低了人工灌溉的成本，節(jié)約了水資源；(11)土壤灌溉更加徹底且提高水資源利用率，少量的人工澆灌和降雨很難使水到達(dá)一定深度的土層，這不利于喬木根系的生長(zhǎng)，本工程系統(tǒng)的滲透式灌溉可以有效補(bǔ)充喬木主要根系所能到達(dá)土層的含水量；(12)均勻分布的獨(dú)立滲儲(chǔ)水罐很好地保證了水資源分布的均好性，確保道路綠化植物的正常生長(zhǎng)；(13)全系統(tǒng)無(wú)需人為物質(zhì)、能量輸入，運(yùn)行及維護(hù)成本低；(14)本系統(tǒng)采用管溝連系的方式，分別設(shè)置清淤口與獨(dú)立儲(chǔ)蓄水罐，具有低維護(hù)與方便維護(hù)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)平面圖；

圖2是基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)斷面圖；

圖3是縫隙蓋板布置圖；

圖4是集水邊溝斷面圖；

圖5是清淤井?dāng)嗝鎴D；

圖6是截污籃布置圖；

圖7是圓形滲蓄水罐斷面圖；

圖8是圓形滲蓄水罐施工過(guò)程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1-8附圖標(biāo)記為：集水邊溝1、縫隙蓋板2、清淤井3、清淤井蓋板4、收集管5、截污籃6、圓形滲蓄水罐7、溢流管8、方形滲蓄水罐9、市政雨水管10、市政雨水井11、粒徑15～25mm碎石層12、機(jī)動(dòng)車道13、側(cè)分帶14、非機(jī)動(dòng)車道15、人行道16和植樹(shù)挖坑機(jī)17，其中市政雨水管10與市政雨水井11為現(xiàn)狀排水設(shè)施，市政雨水管10接在市政雨水井11的底部。

基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)，包括集水邊溝1、縫隙蓋板2、清淤井3、清淤井蓋板4、收集管5、截污籃6、圓形滲蓄水罐7、溢流管8和方形滲蓄水罐9。

如圖1-2所示，集水邊溝1設(shè)置在機(jī)動(dòng)車道13外側(cè)沿道路平牙處和在非機(jī)動(dòng)車道15與人行道16之間道路平牙處，在集水邊溝1上覆蓋縫隙蓋板2；沿集水邊溝1每隔五至六米設(shè)置清淤井3，用以沉淀初期雨水，在清淤井3的上方覆蓋清淤井蓋板4，清淤井蓋板4日?？梢源蜷_(kāi)對(duì)清淤井3及圓形滲蓄水罐7、方形滲蓄水罐9，進(jìn)行清淤、檢修。在側(cè)分帶14既有喬木之間埋設(shè)圓形滲蓄水罐7，圓形滲蓄水罐7與清淤井3一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，方便圓形滲蓄水罐7的檢修與清理。在人行道16既有喬木之間埋設(shè)方形滲蓄水罐9，方形滲蓄水罐9與清淤井3一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，方便方形滲蓄水罐9的檢修與清理。集水邊溝1與圓形滲蓄水罐7、方形滲蓄水罐9之間分別通過(guò)斜向的收集管5連接，與清淤井3相接處的收集管5口設(shè)有截污籃6。

機(jī)動(dòng)車道13、非機(jī)動(dòng)車道15或者人行道16中的雨水經(jīng)路面橫坡通過(guò)縫隙蓋板2匯入集水邊溝1，經(jīng)過(guò)清淤井3的沉淀和收集管5口截污籃6的過(guò)濾后，經(jīng)由收集管5匯入圓形滲蓄水罐7、方形滲蓄水罐9內(nèi)，進(jìn)而直接滲透到側(cè)分帶及人行道行道樹(shù)周邊土壤中，起到灌溉綠化植被和涵養(yǎng)地下水的作用。遇超出30年標(biāo)準(zhǔn)的特大暴雨，過(guò)多雨水可通過(guò)溢流管引至市政雨水管道排出。

如圖3(a)所示，縫隙蓋板2為混凝土材質(zhì)，縫隙蓋板2為矩形蓋板，在縫隙蓋板2兩短邊均分別開(kāi)有深度為20mm，長(zhǎng)度為200mm的凹槽，相鄰兩塊縫隙蓋板2拼接時(shí)，相鄰縫隙蓋板2的凹槽對(duì)接形成寬度為40mm的棱形縫隙，雨水通過(guò)棱形縫隙匯入集水邊溝1，棱形縫隙配合清淤井蓋板4的孔隙，過(guò)水面積大于30年暴雨重現(xiàn)期時(shí)雨水排放所需要的過(guò)水面積。

如圖3(b)所示，集水邊溝1為混凝土材質(zhì)，通常，城市道路現(xiàn)狀路牙寬度為300mm，混凝土U型溝壁厚為50mm，為不對(duì)既有路面造成擾動(dòng)，故集水邊溝1凈寬取200mm，。

本發(fā)明中，集水邊溝1設(shè)計(jì)為外徑長(zhǎng)度為900mm、寬度為300mm、深度為350mm的U型溝，集水邊溝1壁厚50mm，同時(shí)，縫隙蓋板2厚度為120mm，長(zhǎng)度為900mm、寬度為300mm；在縫隙蓋板2的兩長(zhǎng)邊均開(kāi)有50mm寬直角槽，施工時(shí)可直接將縫隙蓋板2安置在集水邊溝1溝體上。集水邊溝1沿機(jī)動(dòng)車道外側(cè)平牙布置，溝體縱向搭接采用企口設(shè)計(jì)，集水邊溝1底部縱向一側(cè)外突40mm，另一側(cè)內(nèi)凹40mm，形成企口，施工時(shí)相鄰集水邊溝1之間拼接方便且具有很好的密閉性。

清淤井3為混凝土材質(zhì)，清淤井3深度為650mm、寬度為300mm、長(zhǎng)度為900、壁厚為50mm，清淤井3與集水邊溝1相連，在清淤井3上覆清淤井蓋板4。清淤井蓋板4為混凝土材質(zhì)，厚度為120mm、長(zhǎng)度為900mm、寬度為300mm，在清淤井蓋板4上開(kāi)有三排五縱，共十五個(gè)直徑50mm的圓孔，既可收集雨水，也標(biāo)明了清淤井3的位置，方便清淤檢修。

收集管5為內(nèi)徑100mm塑料管，連接清淤井3與圓形滲蓄水罐7或連接清淤井3與方形滲蓄水罐9，收集管5距離清淤井3井底200mm。

圓形滲蓄水罐7或方形滲蓄水罐9均為混凝土材質(zhì)，圓形滲蓄水罐7外徑為1200mm，高度為1200mm，方形滲蓄水罐9外徑長(zhǎng)寬均為1200mm，高為1500mm，容積均可滿足海綿城市90％年徑流總量控制率的要求。在圓形滲蓄水罐7或方形滲蓄水罐9外周包裹設(shè)置50mm厚粒徑15～25mm碎石層12，能夠?qū)?chǔ)存雨水自然滲透至土壤中。

如圖4所示，溢流管8為管徑40mm塑料管，連接集水邊溝1與市政雨水管10，溢流管8距離集水邊溝1上口20mm，圓形滲蓄水罐7或方形滲蓄水罐9滿雨水時(shí)，雨水在集水邊溝1中水位上升至溢流管8位置，遇超出30年標(biāo)準(zhǔn)的特大暴雨，圓形滲蓄水罐7或方形滲蓄水罐9蓄滿雨水后，過(guò)多雨水將通過(guò)溢流管8引至市政雨水管10排出。

如圖5所示，清淤井3上接收集管5，可將雨水中雜物過(guò)濾，雜物留在截污籃6中，初步凈化的雨水通過(guò)收集管5匯入圓形滲蓄水罐7或者方形滲蓄水罐9內(nèi)；一方面，如圖7所示，雨水經(jīng)機(jī)動(dòng)車道13橫坡通過(guò)縫隙蓋板2匯入集水邊溝1，再通過(guò)收集管5匯入圓形滲蓄水罐7內(nèi)，直接滲透到側(cè)分帶14土壤中；另一方面，雨水經(jīng)非機(jī)動(dòng)車道15及人行道16橫坡通過(guò)縫隙蓋板2匯入集水邊溝1，再通過(guò)收集管5匯入方形滲蓄水罐9內(nèi)，直接滲透到人行道16行道樹(shù)周邊土壤中，起到灌溉綠化植被和涵養(yǎng)地下水的作用。

如圖6(a)所示，截污籃6安裝在與集水邊溝1相接的收集管5口，可以截留雨水中的雜物，使雜物進(jìn)入清淤井中；如圖6(b)所示，截污籃6為半球形PE掛籃，截污籃6掛籃口設(shè)十字形掛鉤，方便勾取清理。

基于既有城市道路與排水條件的海綿工程系統(tǒng)的施工方法，包括在既有機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井的施工步驟；在側(cè)分帶既有喬木之間埋放圓形滲蓄罐的施工步驟；在非機(jī)動(dòng)車道與人行道之間道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井的施工步驟；在人行道既有喬木之間埋放方形滲蓄罐的施工步驟；

機(jī)動(dòng)車道外側(cè)沿道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井及在側(cè)分帶下埋放圓形蓄水罐的施工步驟如下：1)揭開(kāi)現(xiàn)有機(jī)動(dòng)車道13外側(cè)沿道路路牙，下挖350mm深溝槽，每株喬木之間對(duì)應(yīng)的位置(間隔約5-6m)下挖650mm深溝槽；

2)將預(yù)制的300*350*900的集水邊溝1和300*650*900的清淤井3依次放入溝槽內(nèi)；

3)如圖8(a)所示，植樹(shù)挖坑機(jī)首先在側(cè)分帶14的喬木間打洞，兩個(gè)喬木之間打一個(gè)洞，洞與清淤井3位置相對(duì)應(yīng)洞口之間距離5-6m，洞口為直徑為1300mm的圓形，深1800mm，并將洞口與機(jī)動(dòng)車道相接一側(cè)的土壤取出；

4)如圖8(b)所示，在所打洞口底部鋪設(shè)50mm厚粒徑15～25mm碎石層12；

5)如圖8(c)所示，植樹(shù)挖坑機(jī)將圓形滲蓄水罐7置入洞中，將收集管5安裝至圓形滲蓄水罐7與清淤井3之間，周邊填充50mm厚粒徑15～25mm碎石層12；

6)如圖8(d)所示，在50mm厚粒徑15～25mm碎石層12上方鋪設(shè)厚度為500mm的土壤；

7)如圖8(e)所示，覆土后進(jìn)行植被種植，圓形滲蓄水罐7的安裝可以有效補(bǔ)充側(cè)分帶14喬木主要根系所能到達(dá)土層的含水量。

在非機(jī)動(dòng)車道與人行道之間道路平牙處埋放集水邊溝和清淤井及在人行道下埋放方形蓄水罐的施工步驟如下：

1)揭開(kāi)既有非機(jī)動(dòng)車道15外側(cè)沿道路路牙，下挖350mm深溝槽，每株喬木之間對(duì)應(yīng)的位置下挖650mm深溝槽；

2)將預(yù)制的集水邊溝1和清淤井3依次放入溝槽內(nèi)；

3)在人行道16喬木之間，揭開(kāi)既有人行道道板，下挖洞口尺寸為1200mm*1200mm，深1800mm，并將洞口與非機(jī)動(dòng)車道相接一側(cè)的土壤取出；

4)在所打洞口底部鋪設(shè)50mm厚粒徑15～25mm碎石層；

5)植樹(shù)挖坑機(jī)將方形滲蓄水罐9置入洞中，將收集管5安裝至方形滲蓄水罐9與清淤井3之間，周邊填充50mm厚粒徑15～25mm碎石層；

6)在50mm厚粒徑15～25mm碎石層上方鋪設(shè)厚度為500mm的土壤；

7)在覆土中進(jìn)行植被種植，方形滲蓄水罐9的安裝能夠補(bǔ)充人行道喬木主要根系所能到達(dá)土層的含水量。