用于海绵城市立交桥的雨水回收系统及其施工方法与流程

本发明涉及一种雨水回收系统，尤其是涉及用于海绵城市立交桥的雨水回收系统及其施工方法。

背景技术：

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。提升城市生态系统功能和减少城市洪涝灾害的发生。建设海绵城市，首先要扭转观念。传统城市建设模式，处处是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转。

立交桥全称“立体交叉桥”，是在两条交叉道路交汇处建立的上下分层、多方向互不相扰的现代化陆地桥。由于建设成本较高，通常只在高速公路互通、城市干道或快速路的交汇处建有立交桥，以使车辆不受路口红绿灯管制而快速通过。立交桥是城市交通的重要组成部分，在雨天，如果立交桥上的雨水不能及时排泄，将对城市交通造成重大影响；但是，现有技术中还没有成熟的立交桥雨水处理系统，无法同时满足及时排水及回收利用的双重功效。随着技术的进步，雨水作为重要的水资源，如果对其加以利用，作为海绵城市的一部分，将会获得巨大的社会效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供用于海绵城市立交桥的雨水回收系统及其施工方法，针对现有技术中的缺陷，涉及了一套应用于立交桥的雨水回收系统，将现有的立交桥泄水管道引入收集器中，通过收集器排入雨水前处理设备，借助雨水前处理设备净化雨水，并导入蓄水井中储存，再通过回用管实现雨水回用，实现合理利用雨水资源，缓解城市用水压力，且有效解决立交桥的泄水问题，保障城市交通。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

用于海绵城市立交桥的雨水回收系统，包括雨水收集装置、雨水前处理设备及蓄水井、雨水收集装置安装于立交桥上，雨水前处理设备安装于立交桥的下方，蓄水井安装于地面下，其特征在于：雨水收集装置包括雨水管及收集器，收集器安装于立交桥的下端，收集器上安装有集水泵，雨水管的后端连接于集水泵上，雨水管的前端连接于立交桥的桥面上；收集器的下端连接第一导管，第一导管的另一端连接雨水前处理设备，雨水前处理设备的下端安装有分流器，分流器上连接有第二导管及排水管，排水管连接至排水沟，第二导管连接至蓄水井；蓄水井内安装有潜水泵，潜水泵上连接有回用管。

进一步，雨水管的前端连接有扩口，扩口上安装有雨水簏子格栅。扩口结构扩大排水范围，提升排水效果，缓解立交桥排水难的问题；雨水簏子格栅具有滤孔，能够阻隔杂质进入雨水管内，一方面具有初步的过滤作用，另一方面能够避免杂质进入雨水管而造成堵塞。

进一步，雨水前处理设备内包括有离心分离框及排水腔，离心分离框的上端连接第一导管，离心分离框的下端连接转轴，转轴连接于电动机上。电动机启动后带动离心分离框旋转，旋转的离心分离框产生离心力，通过离心力快速而有效的过滤雨水中的杂质颗粒，结构简单，过滤效果显著。

进一步，分流器与排水腔相互连通，分流器内包括有上层及下层，上层与排水腔相互连通，上层的侧面连接第二导管；下层内安装有阀体，阀体连接电动缸，电动缸带动阀体；下层的上端设有开口，下层的下端连接有排水管，排水管、开口与阀体相互匹配，阀体上连接有挡板，挡板作用于开口。分流器具有分流效果，其工作原理如下：在雨量较小时，蓄水井的蓄水压力较小，电动缸控制阀体堵住开口，从而封堵排水管，雨水通过第二导管完全流入蓄水井中；雨量较大时，蓄水井的蓄水压力大，电动缸控制阀体打开开口，一部分雨水通过第二导管流入蓄水井中，另一部分通过排水管排入排水沟，从而缓解蓄水井的蓄水压力，且保证大雨时本发明对立交桥的排水效果。

进一步，蓄水井内安装有缓流头及溢流器，缓流头连接于第二导管上，溢流器安装于蓄水井的上端位置，溢流器连接溢流管。溢流器与溢流管相互配合，当蓄水井中的水位超标时，溢流器启动，通过溢流管排出，从而缓解蓄水井的蓄水压力，避免水量过多而导致蓄水井损坏。

进一步，回用管上连接有回用支管，回用支管上连接有深度处理器。深度处理器通过化学方法深度处理雨水，深度净化后的雨水相当于自来水，用途更为广泛。

用于海绵城市立交桥的雨水回收系统的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)根据立交桥的实际形状及长度，确定收集器的安装位置及安装间隔；

(2)首先组装收集器，然后搭建施工平台，将收集器安装至设计的安装位置，借助收集器固定支架固定收集器，并测试其安装牢固度；

(3)将立交桥原有的水管作为雨水管，通过修建后将雨水管连接至收集器的集水泵上，每个集水泵连接一个雨水管；雨水管的前端位置装入扩口，并在扩口内嵌入雨水簏子格栅；

(4)在立交桥下方搭建平台，平台用混凝土浇筑，在平台上方一次安装雨水前处理设备及分流器，借助铆钉固定于平台上；然后取第一导管及排水管，第一导管的两端分别连接收集器及雨水前处理设备；排水管通入排水沟内；

(5)a、基坑开挖及支护：根据设计要求，在指定的位置开挖基坑，控制基坑深度为4.5-6.2m，然后在基坑中建立支护，预留蓄水坑；b、蓄水井浇筑：在浇筑前预先安装第二导管、回用管、溢流管、溢流器、潜水泵及缓流头的连接口，然后在蓄水坑中浇筑蓄水井，浇筑完成后清洗蓄水井；溢流管连接至市政排水系统，第二导管连接至分流器；c、半程填埋基坑：首先拆除距离基坑底部2.1-3.1m以内的支护，然后填埋土壤至距离基坑2.1-3.1m处，并做夯实处理，预留深度处理坑；d、安装深度处理器：在深度处理坑中浇筑深度处理器的混凝土护框，浇筑过程中预留深度处理器的安装位置，在该安装位置安装深度处理器，最后完成混凝土护框浇筑；e、基坑完全填埋。

根据权利要求7用于海绵城市立交桥的雨水回收系统的施工方法，其特征在于：步骤(2)中在立交桥桥面的下端每隔15-25m安装一个收集器，并在每个收集器的两侧分别安装三个集水泵，集水泵均匀设置。

根据权利要求7用于海绵城市立交桥的雨水回收系统的施工方法，其特征在于：步骤(5)b中浇筑蓄水井的具体步骤为：a、浇筑蓄水井底板混凝土；b、蓄水井周边边墙依次进行钢模板拼装，钢筋绑扎及脚手架搭设，完成后浇筑蓄水井边墙；c、制作临时支撑梁，并安装临时支撑梁及之间的连接梁，用钢筋加固临时支撑梁及连接梁；加固后搭设脚手架、支设模板及钢筋绑扎，最后浇筑蓄水井顶板。

根据权利要求7用于海绵城市立交桥的雨水回收系统的施工方法，其特征在于：步骤(5)d中混凝土护框的浇筑过程为：a、浇混凝土护框底板混凝土，养护完成后在设计位置装入深度处理器，搭建深度处理器支护，并将深度处理器与回用支管连接；b、混凝土护框周边边墙依次进行钢模板拼装，钢筋绑扎及脚手架搭设，完成后浇筑混凝土护框边墙；c、制作临时支撑梁，并安装临时支撑梁及之间的连接梁，用钢筋加固临时支撑梁及连接梁；加固后搭设脚手架、支设模板及钢筋绑扎，最后浇筑混凝土护框顶板。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为用于海绵城市立交桥的雨水回收系统及其施工方法，针对现有技术中的缺陷，涉及了一套应用于立交桥的雨水回收系统，将现有的立交桥泄水管道引入收集器中，通过收集器排入雨水前处理设备，借助雨水前处理设备净化雨水，并导入蓄水井中储存，再通过回用管实现雨水回用，实现合理利用雨水资源，缓解城市用水压力，且有效解决立交桥的泄水问题，保障城市交通。其具体有益效果表现为以下几点：

1、收集器集中收集雨水，方便对雨水集中处理，结构简单；集水泵具有较大的功率，能够抽排立交桥面上的雨水，抽排效果显著，提升立交桥面的排水性能。从而消除雨水对立交桥交通的影响，保障城市交通。

2、以立交桥原有的排水管作为雨水管，实现再利用，降低本发明的施工成本投入；且该雨水管收到的雨水量很多，水质相对比较好。

3、本发明提供的雨水回收系统中用电设备较少，使用寿命长，且大部分设备均安装于立交桥面以下的位置，具有遮风挡雨的作用。

4、本发明的雨水回收系统，充分利用重力与离心力过滤雨水，得到清澈见底的雨水，储存到蓄水井，利用自然力收集雨水，显著降低能耗。

5、分流器具有分流效果，其工作原理如下：在雨量较小时，蓄水井的蓄水压力较小，电动缸控制阀体堵住开口，从而封堵排水管，雨水通过第二导管完全流入蓄水井中；雨量较大时，蓄水井的蓄水压力大，电动缸控制阀体打开开口，一部分雨水通过第二导管流入蓄水井中，另一部分通过排水管排入排水沟，从而缓解蓄水井的蓄水压力，且保证大雨时本发明对立交桥的排水效果。

6、雨水前处理设备中的离心分离框由电动机带动旋转，旋转过程中产生离心力，在离心力的作用下实现离心过滤，雨水中颗粒杂质留在离心分离框中，过滤后的雨水被甩至排水腔；基于该原理，雨水前处理设备不断过滤雨水，过滤效率高，过滤彻底。

7、本发明的施工由上而下进行，施工方便，安全可靠，加快了施工进度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明用于海绵城市立交桥的雨水回收系统的结构示意图；

图2为收集器的结构示意图；

图3为雨水前处理设备与分流器的连接示意图；

图4为图3中排水管打开时的示意图；

图5为扩口的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，用于海绵城市立交桥的雨水回收系统，包括雨水收集装置、雨水前处理设备7及蓄水井30；雨水收集装置包括雨水管2及收集器3，雨水管2用立交桥1上原有的水管，进行修剪后满足雨水管2的使用要求。收集器3安装于立交桥1的下端，收集器3的形状与立交桥1面的下端面相互匹配；收集器3的两个侧面上各安装有三个集水泵4，每个集水泵4连接一个雨水管2的后端，雨水管2的前端连接于立交桥1面上；雨水管2的前端连接有扩口28(如图5所示)，扩口28上安装有雨水簏子格栅29。扩口28结构扩大排水范围，提升排水效果，缓解立交桥1排水难的问题；雨水簏子格栅29具有滤孔，能够阻隔杂质进入雨水管2内，一方面具有初步的过滤作用，另一方面能够避免杂质进入雨水管2而造成堵塞。不同雨水管2的前端连接至立交桥1面的不同位置，间隔为5m；收集器3集中收集雨水，方便对雨水集中处理，结构简单；集水泵4具有较大的功率，集水泵4启动后，能够抽排立交桥1面上的雨水，雨水再该抽排及重力作用下迅速跑入雨水管2中，抽排效果显著，提升立交桥1面的排水性能。从而消除雨水对立交桥1交通的影响，保障城市交通。

收集器3的下端安装有初期雨水弃流装置5，初期雨水弃流装置5连接第一导管6，初期雨水弃流装置5具有以下特点：1、安全不用电；2、自动保持干净；3、排出水量符合国际规定；4、本身体积小巧不占空间；5、排出水量可调。第一导管6的另一端连接雨水前处理设备7，雨水前处理设备7的下端安装有分流器8，分流器8与雨水前处理设备7均安装于平台23上，平台23建造于地面上；雨水前处理设备7内包括有离心分离框20及排水腔21，离心分离框20的上端连接第一导管6，离心分离框20的下端连接转轴，转轴连接于电动机22上。电动机22启动后带动离心分离框20旋转，旋转的离心分离框20产生离心力，通过离心力快速而有效的过滤雨水中的杂质颗粒，结构简单，过滤效果显著。

分流器8与排水腔21相互连通，分流器8内包括有上层24及下层25，上层24与排水腔21相互连通，上层24的侧面连接第二导管9；下层25内安装有阀体26，阀体26连接电动缸27，电动缸27带动阀体26；下层25的上端设有开口31，下层25的下端连接有排水管10，平台23内设有通孔，排水管10通过通孔连接下层25，排水管10、开口31与阀体26相互匹配，阀体26上连接有挡板32，挡板32作用于开口31。分流器8具有分流效果，其工作原理如下：在雨量较小时，蓄水井30的蓄水压力较小，电动缸27控制阀体26与开口31位置交叉，在挡板32作用下封堵开口31，从而封堵排水管10，雨水通过第二导管9完全流入蓄水井30中；雨量较大时，蓄水井30的蓄水压力大，电动缸27控制阀体26打开开口31，一部分雨水通过第二导管9流入蓄水井30中，另一部分通过排水管10排入排水沟11，从而缓解蓄水井30的蓄水压力，且保证大雨时本发明对立交桥1的排水效果。

第二导管9连接至蓄水井30，且该第二导管9连入蓄水井30的端口处设有缓流头12，缓流头12缓冲入水速率；蓄水井30内还安装有溢流器15及潜水泵13，溢流器15安装于蓄水井30的上端位置，溢流器15连接溢流管16。溢流器15与溢流管16相互配合，当蓄水井30中的水位超标时，溢流器15启动，通过溢流管16排出，从而缓解蓄水井30的蓄水压力，避免水量过多而导致蓄水井30损坏。潜水泵13上连接有回用管14，回用管14上连接有回用支管18，回用支管18上连接有深度处理器19。深度处理器19通过化学方法深度处理雨水，深度净化后的雨水相当于自来水，用途更为广泛。

该雨水回收系统的工作过程如下：下雨天，启动集水泵4、雨水前处理设备7及溢流器15，雨水通过雨水管2快速流入收集器3内，再通过收集器3流入雨水前处理设备7，雨水前处理设备7连续过滤雨水，过滤后的雨水通过第二导管9流入蓄水井30内存储；当雨水过大时，打开电动缸27，部分雨水通过排水管10排入排水沟11中。需要利用雨水时，开启潜水泵13，部分雨水通过回用管14投入使用，包括冲刷马桶、浇水等；另外部分雨水通过回用支管18经深度处理器19深度处理后作为自来水使用，用途更广。

用于海绵城市立交桥1的雨水回收系统的施工方法，包括如下步骤：

(1)根据立交桥1的实际形状及长度，确定收集器3的安装位置并在安装位置划线，并选择合适的安装间隔；

(2)首先组装收集器3，根据安装间隔，组装合适数量的收集器3，并准备5个备用的收集器3；组装收集器3过程中，预先安装收集器3框架，然后在收集器3框架上装上集水泵4，每个收集器3的两侧分别安装三个集水泵4，集水泵4均匀设置。组装完成后进行测试，确定其不会漏水方可投入使用。然后搭建施工平台23，将收集器3安装至设计的安装位置，每隔28m安装一个收集器3，借助收集器3固定支架固定收集器3，并测试其安装牢固度；

(3)将立交桥1原有的水管作为雨水管2，通过修建后将雨水管2连接至收集器3的集水泵4上，每个集水泵4连接一个雨水管2，即每个收集器3连接6根雨水管2，不同雨水管2的前端连接至立交桥1面的不同位置，间隔为5m；雨水管2的前端位置装入扩口28，并在扩口28内嵌入雨水簏子格栅29；安装完成后，测试集水泵4及雨水管2的抽水效果，做到无漏水，快抽水；

(4)雨水前处理设备7安装

a、在立交桥1下方搭建平台23，平台23用混凝土浇筑，并在平台23中预留通孔；

b、在平台23上方一次安装雨水前处理设备7及分流器8，借助铆钉固定于平台23上；

c、然后取第一导管6及排水管10，第一导管6的两端分别连接收集器3及雨水前处理设备7；排水管10的一端通过通孔连接分流器8，排水管10的另一端能通入排水沟11内；

(5)蓄水井30施工

a、基坑开挖及支护：首先利用规范方法对基坑在桩锚支护条件下开挖进行计算和基坑稳定性评价；采用数值模拟手段对基坑在桩锚支护条件下的开挖进行稳定性分析，深入研究护坡桩嵌固深度较短情况下桩锚支护结构的变形、受力状况，提出具有针对性的基坑加固支护建议，并通过方案比选确定基坑加固支护方案；对实施加固支护方案后的基坑开挖进行数值模拟，预测基坑及支护结构的变形情况，并与现场监测数据进行对比分析，评价基坑延深开挖加固支护方案的有效性及合理性。

根据设计要求，在指定的位置开挖基坑，控制基坑深度为4.5-6.2m，然后在基坑中建立支护，预留蓄水坑；

b、蓄水井30浇筑：在浇筑前预先安装第二导管9、回用管14、溢流管16、溢流器15、潜水泵13及缓流头12的连接口，然后在蓄水坑中浇筑蓄水井30：

①浇筑蓄水井30底板混凝土；

②蓄水井30周边边墙依次进行钢模板拼装，钢筋绑扎及脚手架搭设，完成后浇筑蓄水井30边墙；

③制作临时支撑梁，并安装临时支撑梁及之间的连接梁，用钢筋加固临时支撑梁及连接梁；加固后搭设脚手架、支设模板及钢筋绑扎，最后浇筑蓄水井30顶板。

浇筑完成后清洗蓄水井30；溢流管16连接至市政排水系统，第二导管9连接至分流器8；

c、半程填埋基坑：首先拆除距离基坑底部2.1-3.1m以内的支护，然后填埋土壤至距离基坑2.1-3.1m处，并做夯实处理，预留深度处理坑；

d、安装深度处理器19：在深度处理坑中浇筑深度处理器19的混凝土护框，其浇筑过程为：

①浇混凝土护框底板混凝土，养护完成后在设计位置装入深度处理器19，搭建深度处理器19支护，并将深度处理器19与回用支管18连接；

②混凝土护框周边边墙依次进行钢模板拼装，钢筋绑扎及脚手架搭设，完成后浇筑混凝土护框边墙；

③制作临时支撑梁，并安装临时支撑梁及之间的连接梁，用钢筋加固临时支撑梁及连接梁；加固后搭设脚手架、支设模板及钢筋绑扎，最后浇筑混凝土护框顶板。

浇筑完成后清洗混凝土护框。

e、基坑完全填埋：在基坑内填埋种植土，并在种植土上铺设生态砌块，预留植被种植区，在植被种植区中撒播小型植被种子。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。