专利名称：储水块体、储水块体的连接件及雨水储存/渗透结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种雨水储存渗透结构，用于这种结构的一种储水块体和储水块体的连接件，尤其是涉及一种能够应用于建筑物，公路，水道，公园和运动场等建筑，工厂场地和家用场地等设施的雨水储存渗透结构，及用于该结构的储水块体和用于将储水块体相互连接的连接件。
传统上大部分雨水是渗入土壤或形成地面积水。总体上降雨以多种状态被保持在土壤中并起到下列作用作为树木和其他植物生长所需要的水源，当天气炎热时通过从土壤表面蒸发来调节地面的温度，以及调节河流的水量。
然而，近年来由于土地开发和筑路的快速发展使得建筑物，公路等迅速增加，从而造成公路，运动场和工厂场地中土壤直接露在表面的土地更少了。从而造成雨水通过排水道流到下水道系统和河流中而不是渗入土壤，由此会引起下列问题(1)地下水的减少和枯竭，及随之而来的地面下沉。
(2)由于水的蒸发减少及后继的通过蒸发吸收热量的减少，造成从地面散发热量的能力不足，从而导致热岛现象的发生。
(3)下大雨时雨水在下水系统和河流中的集中，及随之发生的洪水泛滥，或者为了防止发生这些灾害，扩大河水控制系统和下水系统等所必须的工作。
为了解决这些问题已经提出了一种方法，其中在地面挖出一个洞，将雨水储存渗透结构放在该洞内，并在洞上面建造公园，公路或建筑物。如下所述，已知的这种雨水储存渗透结构有下面两种类型(a)一种基于混凝土块工程法(NIKKEI建筑，1998年3月13日出版)的结构，其中由钢筋混凝土制成的箱体作为防水材料层，混凝土块体叠加在该箱体中，每个混凝土块体具有大约80％的空隙并且每个边的边长为1.2m，在放置盖体层后，在其上面再铺上土壤层以形成公园等。
(b)一种中心到中心的块体工程法(Hayashi Bussan K.K.的目录中公开了)，其中箱体是利用作为防水材料层的防水板制成的，在该箱体内，通过叠加由聚丙烯制成的笼形中空块体形成储水层，每个块体成梯形的金字塔形状，其上表面的尺寸为360mm×360mm，下底面的尺寸为270mm×2700mm，高度为260mm，其空隙大约为95％，在其上面形成盖体层后再铺上土壤层。
然而，在混凝土块工程法的情况下，由于混凝土块的重量非常大，因此其基础部分需要用高强度材料制成，如钢筋混凝土，并且需要长的制造周期。因此，制造成本总体上变高。
另外，在建造储水层后，为了组装重的混凝土块需要重型机械。使用这样的重型机械时需要大的工作空间，因此有限面积的土地不能100％利用，由此限制了雨水储存的能力。
在中心到中心块体工程法的情况下，由聚丙烯(PP)制成的笼形中空块体不具有足够的抗压强度；因此如目录中所描述的，在储水层的深度超过3m时无法叠加PP块体。这限制了每建筑面积的雨水储存能力。另外，土壤中的微生物等会导致PP块体抵抗破裂的能力不足。
本发明的目的在于提供一种雨水储存渗透结构，其能够不需要重型机械而容易地制造并具有较高的抗载特性，同时提供了足够的深度从而具有大的雨水存储能力，同时还提供了用于其中的储水块体和将这些储水块体连接起来的连接件。
为实现上述目的，本发明雨水存储渗透结构的特征在于其具有放置在地面凹陷段内的水防护层，放置到水防护层里面的储水层，该储水层用储水块体制成，这些储水块体是用具有内部空隙的硬树脂泡沫件制成的，及盖体层。
用具有内部空隙的硬树脂泡沫件制成的储水层具有高的抗压强度和较高的抗载能力，同时重量轻，容易制造并且成本低。因此能够提供深结构的储水层，并且由于不需要重型机械，因此能够减少工作空间；由此能够提供每建筑面积具有高雨水储存能力的雨水储存结构。尤其是，它较高的抗载特性使其上部表面能用作公路，并且这样宽面积的覆盖范围使得能够储存和利用大量的雨水，由此减少大雨造成的损失。
储水层是由排列，叠加在其中的储水块体构成的；因此，形成了许多用于储存雨水的小空隙。储水块体的空隙百分比不超过70％，最好是在40-65％的范围内。空隙百分比小于40％会降低雨水储存的能力，空隙百分比超过70％相对于从上面施加的负载会造成抗压强度不足。
本发明雨水储存渗透结构的上表面能够用作建筑物，公路，运动场，公园，公园等的场地。因此，就表面层而言，形成了诸如混凝土基础，公路表面，草坪，格子跑道和土壤层。盖体层的上表面的标高是由使用的目的和外部条件决定的，通常其与外围土壤层在垂直方向上设置的标高相同，并包括表明层在内。
具有防止储存的雨水漏出和流走作用的水防护层是用无透水性的材料制成的。通常，土壤层包围着雨水储存渗透结构；然而并不限于此，诸如混凝土墙和混凝土围墙的结构也可以包围着雨水储存渗透结构。
本发明雨水储存渗透结构的盖体层最好设计成包括透水材料层。
盖体层具有下列作用防止土壤流进储水层内的储水块体的内部空隙中；构成作为表明层的土壤层以有效利用土地；及防止应力集中在储水块体上，储水块体趋向于被局部负载反向作用。在储水块体的上面放置有作为盖体层的混凝土基板，瓷砖，钢板，天然石板等，并且如果需要，将土壤层铺在其上面作为表面层。公路可以形成为表面层。
如上所述，当放置的盖体层没有透水性时，需要设置单独的雨水收集设施，如雨水收集沟渠以便将雨水导引到雨水储存渗透结构内。
将透水性材料应用到盖体层上使得能够将雨水储存渗透结构上面的雨水直接导引到雨水储存渗透结构中；因此可以大大降低同雨水储存渗透结构相连的雨水收集设施，尤其是当其覆盖较宽的面积时。在这种结构中，即使是下大雨，雨水储存渗透结构上面构成土壤层的土壤也不会被雨水冲带到雨水收集设施内和流失，这是非常有利的。另外，当公路表面被加热时，储存的雨水能够通过透水的盖体层蒸发，因此降低了公路表面的温度。由此能够有效地减少热岛现象。
优选的是将土壤，透水性混凝土基板，平板或块体放置到透水性盖体层上作为表面层，其中平板或块体是通过用粘合剂将具有透水特性的微粒状或纤维胶碎片粘合在一起制成的。至于土壤层，最好是制成层状结构，其中粗糙的碎石层，沙层和表面土壤层从下面叠加起来并且层越高粒度越精细。
另外，本发明储水块体的特征在于一种结构，该结构是用能埋在土壤中的硬树脂泡沫件制成的并具有外壁，其形状多棱柱形并具有能储水的内部空隙，该结构还具有外壁表面支撑段，其用于接收施加在多棱柱外壁的一个表面上的压力，该结构同时具有同外壁表面支撑段相连的斜支撑段，其用于分散施加在表面上的压力。
在上述结构中，即使当它深埋在土壤中并承受侧向施加在储水块体上的强的土壤压力时，外壁表面支撑段首先施加一个强的阻力，该外壁表面支撑段接收施加在多棱柱外壁的一个表面上的压力，并且当接收到更大的土壤压力时，同外壁表面支撑段相连的斜支撑段有效地分散和减弱土壤压力；因此，块体的侧壁不易受变形和变形造成的损害和毁坏的影响。因此，不必考虑使坑壁倾斜以使其表面一侧的截面较宽并沿其垂直面组装块体；由此能增加储水量。另外，由于块体是用硬树脂泡沫件制成的，因此它比较轻并且即使提供的是多级分层结构也不会出现问题。并且制造容易同时不增加成本。因此，充分保持了硬的聚苯乙烯泡沫块体的优点，并能提供具有较大储水能力的块体。
本发明储水块体中，储水块体的空隙最好是由分成多个部分的空隙构成，空隙最好是至少被斜支撑段包围。
利用这种排列，形成了更多的包围着空隙的壁体部分以抵抗着从上面施加的土壤压力产生一个大的阻力，并且围成空隙的壁体部分能够有效地分散侧向施加的土壤压力，其中空隙由斜的支撑段包围。
本发明储水块体的外壁最好设计成八棱柱的形状，该形状是通过在上下方向上斜切实质上的正四棱柱的四个角制成的，其中每个侧面的边缘部分都具有向外凸出的圆弧形状。
利用这种结构，除了斜切的角，使侧面相互接触以便在平面内能以稳定的方式放置许多块体，由于在角之间形成了空隙，因此空隙的百分比增加同时储水量也增加。另外，由于每个侧面的端部都为向外凸出的圆弧形，因此可以避免应力集中在每个边的端部并由此提高了耐用性。
在本发明的储水块体中，空隙内壁的角最好制成圆弧形。
这种结构能够分散容易产生应力集中的角上的应力，并且由此保证了更高的耐用性。
本发明储水块体的硬树脂泡沫件最好是用具有至少不低于20倍膨胀率的聚乙烯泡沫制成。
这种结构能够实现轻的重量并降低材料的成本，同时实现一种容易的叠片过程以便即使是在地面上形成的深坑内，也能够制成多级叠压层，由此提高储水量。
另外，本发明储水块体连接件的特征在于在连接件的主体上绕其轴线以分散的方式形成有多个树脂制成的卡爪用于分别插入储水块体，并且绕轴线在圆周方向上在相邻的卡爪之间形成有用于另一元件的容纳空间。这里，用于另一个元件的容纳空间的尺寸设定为绕轴线在圆周方向上以对准的方式能够插入预定数量的卡爪。
这种结构具有下面[a]至[c]的功能[a]例如，在EUP工程法(地下水储存工程法)中，多个空的储水块体相互连接以形成能够汲取各个储水块体内储存的水的土木工程结构，即使各个储水块体是通过储水块体连接件连接起来的情况下，由于卡爪和连接件主体是用树脂制成的，因此它们不会引起生锈，由此提高了耐用性。另外，如上所述，用于另一个元件的容纳空间是在轴线的圆周方向上在相邻的卡爪之间形成的，用于另一个元件的容纳空间的尺寸设定为绕其轴线在圆周方向上以对准的方式能够插入预定数量的卡爪。因此，当多个储水块体连接件(以下“储水块体连接件”有时简称为“连接件”)被包起来时，各个连接件2能够以下列顺序以重叠的方式被包起来，例如，如
图14至16所示(在图14中，就连接件2而言，图中上下方向上最上面的连接件作为第一连接件，接下来在图中顺序向下依次是第二连接件，第三连接件，第四连接件，第五连接件和第六连接件)。
①当从第一连接件2的连接件主体4的轴线方向看时，第二连接件2的各个卡爪3绕轴线在圆周方向与第一连接件2的各个卡爪3相邻；以这种方式，各个连接件主体4相互重叠。
②当从第一(和第二)连接件2的轴线方向看时，第三连接件2的各个卡爪3绕轴线在圆周方向与第二连接件2的各个卡爪3相邻；以这种方式，各个连接件主体4相互重叠。
③以这种方式，一个连接件2依次叠加在另一个连接件2上面。
④当预定数量的连接件2的卡爪3插入到第一连接件2的各个卡爪3之间时，从第一连接件2的轴线看，上述过程①至③以最后叠加的连接件为基础而重复。
换而言之，当从最后叠加的连接件2的轴线方向看时，下一个连接件2的各个卡爪3绕轴线在圆周方向上分别与连接件2的各个卡爪3相邻放置；以这种方式，各个连接件主体4彼此重叠。
当从连接件主体4的径向看，卡爪3通常具有窄的顶部，利用该窄的顶部，将被叠放的连接件2的各个卡爪3能够进到在重叠方向上相邻的连接件2的卡爪3与在卡爪宽度方向上与该连接件2相邻的卡爪3之间的空间内；因此，能够避免在重叠方向上彼此相邻的连接件2的卡爪3之间的干扰引起的两个连接件2的连接件主体4之间的距离增加。
⑤通过重复上述过程①至④，多个连接件2能够一个叠加在另一个上面。通过将它们以上述[b]中所述的方式叠加起来，在卡爪的高度方向上相邻连接件的连接件主体之间的距离设置的比卡爪的高度尺寸小。
因此，储水块体连接件的使用寿命能够延长，并能够以紧凑的方式将多个储水块体连接件包起来。
在本发明中，下列结构是优选制造的储水块体连接件的连接件主体制成环形并且将卡爪设置在连接件主体的外边缘上；由树脂制成的用于分别插入储水块体的辅助卡爪设置在连接件主体的内圆周边缘上，设置的方式为绕着轴线其与上述卡爪具有相同的位置相位；辅助卡爪的宽度以这样的方式设定，即从轴线看，辅助卡爪位于从轴线沿卡爪宽度方向延伸到一个边缘端部的第一假想径向线与从轴线沿卡爪宽度方向延伸到另一个边缘端部的第二假想径向线之间；用于另一个辅助件的容纳空间形成在轴线的圆周方向上相邻的辅助卡爪之间；用于另一个辅助卡爪的容纳空间的尺寸设定为预定数量的辅助卡爪在轴线的圆周的方向上以对准的方式能够进入该空间。
在上述结构中，卡爪的宽度和辅助卡爪的布置按如上所述进行设置，用于另一个辅助件的容纳空间形成在轴线方向上相邻的辅助卡爪之间；因此，当各个连接件的连接件主体按[b]所述的顺序叠加起来时，辅助卡爪以与卡爪相同的方式彼此相邻放置以避免辅助卡爪之间干扰引起的不能叠加等问题。
另外，辅助卡爪以这样的方式放置在环形连接件主体的内圆周边缘上，即在施加力以使卡爪和辅助卡爪插入树脂储水块体的状态下，能够防止连接件主体的中心部分朝着储水块体偏斜，并且能防止由于这种偏斜引起的卡爪向外翘起及将储水块体卡在这种状态。因此，进一步提高了连接力。
本发明储水块体连接件的每个卡爪和辅助卡爪可以制成双爪型，因此对于位于中间的卡爪33和辅助卡爪35在长度方向上的各个中心来说，一侧上的第一卡爪部分和另一侧上的第二卡爪部分能够在层叠方向上插入彼此相邻的储水块体中。
利用这种结构，能够利用一个连接件以相邻的方式将多个储水块体连接起来，并能够在层叠的方向上将相邻的储水块体连接起来。
因此，每个土木工程结构中连接件的数量能够减少，并能够降低建造工作所需的成本。
图1为本发明雨水储存渗透结构实例的剖面透视图，其说明了储水块体和透水性聚苯乙烯泡沫板的构造状态；图2为图1中所示雨水储存渗透结构的剖面图；图3为图1中所示雨水储存渗透结构上端部的剖面放大图；图4为图1中所示雨水储存渗透结构中用于将储水块体相互固定在一起的储水块体连接件的透视图；图5为用于将图4所示储水块体排列和层叠起来的储水块体连接件应用的透视图；图6为图1中所示雨水储存渗透结构形成在路下面时的剖面图；图7为形成在路下面的雨水储存渗透结构的水平剖视图；图8(a)为储水块体改进实例的俯视图；图8(b)为图8(a)储水块体的主视图9为图8所示储水块体排列起来的局部透视图；图10为用于将储水块体相互连接起来的储水块体连接件的改进实例的透视图；图11为图10所示储水块体连接件的俯视图；图12为图10所示储水块体连接件的主视图；图13为显示了图10中所示储水块体叠加起来用于包装的视图；图14为储水块体连接件另一个改进实例的主视图；图15为储水块体连接件另一个改进实例的俯视图；图16为图15所示储水块体连接件的主视图。
就本发明中所用的储水块体层的材料而言，可以使用已知的硬树脂泡沫件而没有任何特别的限制；其实例包括硬聚亚安酯泡沫，泡沫状聚苯乙烯(聚苯乙烯泡沫)等。用于将这些材料制成储水块体的方法并不限定；然而，使用的方法最好是将泡沫树脂材料装入具有预定形状空隙的模具内并进行发泡。
尤其是，最好是应用聚苯乙烯泡沫，因为其价格便宜并且不易水解及不易由于土壤中的微生物而退化，还因为聚苯乙烯为热塑性塑料能够再利用。
聚苯乙烯泡沫是通过已知的制造方法制造的。尤其是，在一种作为例子的方法中，将具有低沸点的碳氢化合物如丙烷或丁烷注入聚苯乙烯珠子以形成发泡树脂材料，将预定数量的这种发泡树脂材料装入加热到预定温度并具有预定形状空隙的模具内以便利用蒸发的发泡剂使聚苯乙烯泡沫达到流化状态，由此形成泡沫材料。
根据注模的空隙和装入的树脂量，注入聚苯乙烯树脂内的发泡剂的量等因素而变化的聚苯乙烯泡沫的密度是根据其用途进行适当调整的。在本发明的储水块体中，泡沫材料的密度最好是设定在10-50％kg/m3的范围内，密度低于10kg/m3就不能为块体提高足够的抗压强度，如果密度超过50％kg/m3那么重量就会变得太大，从而会降低可操作性。
就雨水储存渗透结构的透水材料层而言，最好是使用透水性聚苯乙烯泡沫，并且对透水性没有特别的限制，只有雨水可以渗透到其中就可以了。透水性聚苯乙烯可以为与包含在其中的空隙粘合或熔合在一起的泡沫珠子，或者为粘合或熔合到板内或块体内的条状泡沫聚苯乙烯，其中条子的尺寸为几毫米到几十毫米。最好是使用透水板并结合这样的透水性聚苯乙烯泡沫层。就透水板而言，可以使用已知的板，尤其是，其中实例包括纤维材料，如聚酯布，或纤维材料和树脂材料的复合材料。
至于雨水储存渗透结构中构成防水材料层的材料并没有特别的限制，只要能保持储存的雨水而不使它们漏出或流走就可以。其实例包括树脂，金属，混凝土等，最好是使用防水板。本发明雨水储存渗透结构中使用的雨水储存块体重量轻，因此，就容纳块体的水防护层而言，不必要使用高强度的材料，如混凝土(至少一块防水板就足够了)，并且还能够避免储水块体的角部损坏防水板。弹性防水板的应用使得能够根据坑内土壤层的形状来完成建造工作，并能缩短建造周期，由此使建造容易并且成本很低。
至于防水板的材料和布置没有特别的限制，任何通常用作防水板的材料都可以使用。尤其是，如果需要，优选使用的防水板为厚度大约为4mm，通过将沥青基材料注入或涂着在无纺纤维或有机纤维上制成的防水板，或是厚度大约为0.5mm-5mm，通过将橡胶材料的硫化合成物，如氯丁二烯橡胶，丁基合成橡胶或乙烯丙烯橡胶(EPDM)同机织布或天然纤维或合成纤维的无纺布结合起来制成的防水板。除了通过硫化交联的橡胶材料，也可以使用热塑性树脂或热塑性合成橡胶，其中它们单独制成板材或与纤维结合制成板材。尤其是，通过有机无纺布和沥青基材料制成的合成板具有较高的膨胀特性，并容易粘附在地面坑内的凹陷上，同时价格便宜；因此最好使用这种材料。
下面结合附图对本发明的实施例进行描述。在下面的实施例中，硬树脂泡沫件使用的是聚苯乙烯泡沫，其密度为25kg/cm3。储水块体使用的是具有图4所示形状的储水块体5。至于透水性聚苯乙烯泡沫材料，使用的是透水性聚苯乙烯泡沫板(商品名称Tummy Block，Tamai KankyoSystem K.K生产)，其是通过将条状聚苯乙烯泡沫制成250mm厚的板得到的。
图1为储水块体和透水性聚苯乙烯泡沫板的排列和层叠状态的剖面透视图。图2为图1中雨水储存渗透结构的剖面图。图1和图2所示的雨水储存渗透结构的底面长度为6m，宽度为6m，从地面起深度为4m，储水层的侧壁从底面向上倾斜45度并逐渐增宽；上表面成正方形，每个边的长度为12m。雨水储存渗透结构1成梯形的倒金字塔形，并沿着地面中各个凹坑表面放置的下列铺层构成，其中凹坑的侧壁倾斜45度；防水板层3，其使用的是由有机纤维无纺布和沥青基材料(商品名称CustomNT，由Nisshin Tokushu Kensetsu K.K生产)制成的厚度为4mm的复合板；通过将具有内部空隙的储水块体5叠加起来构成的储水层6；具有两层透水性聚苯乙烯泡沫板层的铺层11；及由透水板13构成的盖体层17。
泵18安装在图1和图2所示的雨水储存渗透结构内，以便汲出储存在里面的雨水。当雨水储存渗透结构制成丘形并且比周围部分如公路放置的高时，可以使用诸如阀的放水装置而不用泵。另外，如图1和图2所示，在防水板层3的外面最好放置沙层4。
图3所示为雨水储存渗透结构上部的放大图。雨水储存渗透结构1被防水板3从凹坑的外围土壤遮盖，并设置有储水层6，其中储水层6由作为排列和叠加的储水块体5的聚苯乙烯泡沫块体20(图5)构成，放置在其上面并由透水板层13构成的盖体层17，及透水性聚苯乙烯泡沫板层11。另外，在盖体层17上形成有表面层7，该表面层7由碎石层32，砂石层31和土壤层15构成。凹坑的外围土壤表面和矩形储水块体形成的每个三角形空隙都用切成适当形状并作为填充件34的透水性聚苯乙烯泡沫板填充。
防水板3贴附的高度与储水层6的上端部平齐，并与外围地面部分相固定，其中储水层6由透水性聚苯乙烯泡沫板11和储水块体5构成。防水板3的固定如下实现首先，在固定部分的附近将外围地面挖大并放置防水板3。然后，例如通过柱子41和锚销43将端部固定，并把预定的储水块体5和透水性聚苯乙烯泡沫板11放置在其上面，再将透水板13放置在上面并适当固定。
排列和叠加储水块体5时最好使用连接件2，图4给出了这样一种连接件2的实例。连接件2具有这样的功能，即其能够防止储水块体横向移动，并能保证储水层的抗载强度。图4所示的连接件2是通过将适当尺寸的钢板的边部加工成锯齿形并将其在垂直方向上折弯制成的，并且将锯齿部分放置在叠加在上部的泡沫材料和叠加在下部的聚苯乙烯泡沫块体之间，同时使锯齿部分插入其中；因此，其能够起到预定的作用。连接件2的形状没有特别的限制，只要其能够起到上述作用就可以。
图5所示的实例中，图1和图2中所用的聚苯乙烯泡沫块体20是通过图4所示的连接件排列和叠加起来的。聚苯乙烯泡沫块体20的长度为1000mm，宽度为1000mm，高度为250mm，并设置有四个内部空隙21，每个空隙都在上下方向上伸出并且长度为350mm，宽度为350mm。从上面看时为格子结构。作为空隙隔墙23的泡沫材料的厚度为150mm，并且泡沫材料构成的外围壁25的厚度为75mm。当这些聚苯乙烯泡沫块体排列叠加在一起并且没有间隙时，内部空隙的间隔为150mm。构成空隙隔墙23和外围壁25的泡沫材料设置有宽度为25mm，长度大约为100mm的狭长切口27，因此雨水在左右空隙内能够自由地流动。
聚苯乙烯泡沫块的形状并不限于上述形状。任何形状，如圆柱形和多棱柱形都可以使用，只要该形状在上面负载的作用下不破裂就可以。另外，所有的储水块体不必要都具有相同的形状，不同形状的块体可以任意组合。用于储水层的所有块体也不必要都具有内部空隙，没有内部空隙的硬树脂泡沫件可以在排列和叠加块体时插入。在此，至于排列和叠加的储水块体，它们不必要排列和叠加的没有间隙，只要它们能够承受上面施加的负载就可以。另外，至于用于储水的空隙，除了在储水块体本身上设置内部空隙外，也包括储水块体排列和叠加形成的空隙。
用作图5中储水块体5的聚苯乙烯泡沫块20的内部空隙的形状为垂直方向上开口；然而，在水平方向上可以具有隔墙。然而，这种情况下，由于水平方向上的隔墙对于从上面施加的负载不起多大的作用，因此降低了储水量。内部空隙的形状最好是在垂直方向上开口。
在图5所示的结构中，储水块体5的放置是通过连接件2插入下面格子状泡沫件的隔墙23的中心实现的，连接件还分别插入作为上层的四个储水块体5的外围墙25的角部以将它们紧固在一起；因此，排列是这样进行的，即下层的储水块体定位在上层储水块体的四个角的连接点上。这种优选的排列能够防止发生局部下沉，即使局部负载作用在雨水储存渗透结构的顶部。
图6所示为雨水储存渗透层放置在公路下面的实例。
公路是如下铺设而成铺设公路表面51，在其下面铺设土壤层15及作为盖体层17的混凝土基板52，在混凝土基板52下面铺设由排列储水块体5构成的储水层6，在储水层6下面铺设防水板层3。在该例中，为了以分散的方式均匀接收混凝土基板52的负荷，混凝土基板52的下层用普通的聚苯乙烯泡沫层57制成。在路的旁边，安装有雨水收集漏斗53以便雨水能够通过水道孔55渗透到储水层6。
近年来已经提出了一种渗水铺路方法，就渗水公路的表面而言，可以采用图1所示的渗水盖体层，并且不需要安装带有水道孔55的水收集漏斗53。
图6所示设置在公路下面的雨水储存渗透层的形状与图1和图2所示实例的形状相同，并且交通运输公路的宽度为7000mm。在公路的表面方向上可以连续形成雨水储存渗透层，或者间歇地形成具有图6所示结构的储存层。
在交通运输公路的两侧形成有树丛和便道，并形成有渗水便道层59。与图2所示实例的方式相同，土壤层15，砂石层31和碎石层32从上部形成，渗水板层和渗水聚苯乙烯泡沫块体层11作为盖体层铺设以便交通运输公路和便道上的雨水都可以被导引到储水层6内并被储存。
图7为图6所示雨水储存渗透结构沿A-A和B-B的水平剖视图。
储存在雨水储存渗透结构中的雨水可以用作灭火用水，经水净化装置净化后用作饮用水，及用于植物的喷洒用水。(1)本发明所用的储水块体可以为图8所示的结构。图8(a)为储水块体结构的俯视图，图8(b)为储水块体结构的主视图。图9为部分储水块体立体叠加的实例。储水块体65用苯乙烯制成，其为硬树脂泡沫件的一种，储水块体65为八棱柱形，是通过将实质上的正四棱柱的四个角在垂直方向上切去形成的；因此其外壁由四个较宽的外壁表面65a和与外壁相连的稍窄的角部表面65b构成。每个外壁表面65a和每个角部表面65b相交而形成的边65c最好制成向外凸出的圆弧形并且没有尖刺。由此能够避免外部施加的力集中在这部分上。尽管图中没有示出，当储水快65以图9所示的方式叠加时，使用图4所示的连接件将储水块体65固定起来由此不易产生偏移。至于储水块体65叠加的方法，图9中上部和下部的储水块体叠加起来并且没有偏移；然而，它们也能够以在对角线方向上偏移的方式叠加以便放置在上部块体和下部块体的空隙62b和62c上并且使它们彼此相通。
在储水块体65的外壁内侧，以分离的方式形成了多个空隙62以便储水。空隙62由位于中心的第一空隙62a和四个第二空隙62b构成，其中第一空隙62a具有相对较大和实质上的四棱柱的形状，四个第二空隙62b分别是沿着第一空隙62a的侧面形成的并分别位于侧面与角部表面65b之间，同时沿第一空隙62a的每个侧面和每个角部表面65具有较窄的宽度。这里，第一空隙62a和第二空隙62b周围的壁体部分起到增强作用以抵抗施加到储水块体上的外力。换而言之，从外壁表面的中心与外壁表面65a大致成直角方向向内延伸并夹在相邻的第二空隙62b之间的壁体部分构成了外壁表面的支撑段63，从外壁表面支撑段开始并被第二空隙62b和第一空隙62a包围的壁体部分构成了直角支撑段64；因此，当外力施加到外壁表面65a上时，外力由外壁表面支撑段63支撑以便外壁表面65a不易被破坏。即使更大的外力施加到外壁表面65a上，外力由外壁表面支撑段63支撑，并由与外壁表面支撑段63相连的直角支撑段64有效地分解为两个方向的力；因此，即使这种情况，外壁表面也不容易被破坏并能够起到强的抵抗作用。
因此，由多个储水块体65构成的储水容器不易受到损坏和破坏并能够保持极大的储水量。另外，在任何62a和62b中，每个内壁的角部都制成凹的圆弧形以避免形成应力容易集中的尖锐的边缘部分。
另外，当将多个储水块体65立体叠加起来时，就在它们内部形成了储水块体包围的空隙。换而言之，就是形成了由储水块体65的角部表面65b围成的空隙62c，由此增加了空隙的百分比并增加储水量。
在每个角部表面65b的上部中心部分和底部中心部分内及在储水块体65延伸线上的每个壁体部分上形成有截面为半圆形的通道孔66，其使空隙62彼此相通；由此能够避免水仅储存在特定的空隙内并使空隙62具有相同的水位。如图9所示，当把储水块体65叠加起来时，通过在上下方向上将储水块体叠加起来使半圆形的通道孔66构成截面为圆形的管道。这里通道孔66也可以制成其他的形状，如狭长切口形，因此当储水块体65垂直叠加起来时，孔66形成伸长的通道孔，或者制成椭圆形状；然而，在本实施例中，当它们排列起来形成截面为圆形的管状时，能够提高抵抗外力的阻力，并由此提供更高的强度，同时还能够有效的避免应力在内圆周表面上的集中。另外，图8和图9所示的实施例中，在每个角部表面的上部中心部分和底部分别具有一个通道孔；然而，通道孔的数量和形成的位置并不限于上述实例；在上面可以形成多个孔，并且可以不是形成在每个角部表面的中心位置上。
(2)为了提高储水块体的空隙百分比，提出的另一种结构为在构成外壁的每个角部上形成有凹口段。当将多个储水块体并排排列和叠加起来形成储水层时，这种结构可以形成由相应角部上的凹口段围成的空隙；由此提高了空隙的百分比并且增加了储水量。
(3)图10至图12为储水块体连接件的改进实施例。
下面对该实例进行说明，其中储水块体连接件12适用于EUP工程法。EUP工程法是指一种工程方法，其中在多个空的泡沫苯乙烯块体20中，横向相邻的泡沫苯乙烯块体20的圆周部分通过连接件20面对面相连，在上下方向上(叠加方向上)相邻的泡沫苯乙烯块体20也通过连接件20相连从而形成土木工程结构；因此，将雨水储存在泡沫苯乙烯块体20内以用于后来的汲取。
连接件20用高压聚苯乙烯注模制成，在连接件主体4的外围边缘上绕连接件主体4的轴线以均匀分散的方式设置有四个卡爪33，它们分别插入横向和上下方向上相邻的多个泡沫苯乙烯块体20中，连接件主体4为圆环形，四个比卡爪33短的辅助卡爪35也以这样的方式设置在连接件主体4的内圆周边缘上以便与轴线周围的卡爪33具有相同的位置相位。这里，在轴线的圆周方向上相邻卡爪33之间形成有另一元件容纳空间S1，在轴线的圆周方向上相邻辅助卡爪35之间形成有另一元件容纳空间S2。在图12中，O代表连接件主体36的轴线。
每个卡爪33和辅助卡爪35都制成双爪型，其截面为T形并且顶部窄，因此对于位于中间的卡爪33和辅助卡爪35在长度方向上的各个中心来说，一侧的第一爪部分和另一侧的第二爪部分能够分别插入在叠加方向上彼此相连的泡沫苯乙烯块体20中(泡沫苯乙烯块体20充分柔软以便卡爪33和辅助卡爪35能够插入)。
另一元件容纳空间S1的尺寸设定为在轴线的圆周方向上能够并排插入预定数量的卡爪33，辅助另一元件容纳空间S2的尺寸设定为在轴线的圆周方向上能够并排插入预定数量的辅助卡爪35。
这里，辅助卡爪35的宽度以这样一种方式设定，即从轴线方向看，辅助卡爪位于从轴线O延伸到卡爪33宽度方向上的一边的假想径线L1与从轴线O延伸到卡爪33宽度方向上的另一边的假想径线L2之间。
在具有上述结构的连接件12中，当工人在上面跺脚或进行其他类似活动时，卡爪33和辅助卡爪35能够插入泡沫苯乙烯块体20，由此使相邻的泡沫苯乙烯块体20相互连接。
接下来对用于包装具有上述结构的连接件12的装置进行说明(见图13，在图13中，至于连接件12，在图中上下方向上最上端的连接件作为第一连接件，接下来图中向下依次是第二连接件，第三连接件，第四连接件，第五连接件和第六连接件)。
①当从第一连接件12的连接件主体36的轴线看时，第二连接件12的各个卡爪33在绕轴线的圆周方向上分别与第一连接件12的各个卡爪33相邻，第二连接件12的各个辅助卡爪35在绕轴线的圆周方向上分别与第一连接件12的各个辅助卡爪35相邻；以这种方式，各个连接件主体36相互重叠。
②当从第一(和第二)连接件12的轴线方向看时，第三连接件12的各个卡爪33在绕轴线的圆周方向上分别与第二连接件12的各个卡爪33相邻，第三连接件12的各个辅助卡爪35在绕轴线的圆周方向上分别与第二连接件12的各个辅助卡爪35相邻；以这种方式，各个连接件主体36相互重叠。
③如上所述，将一个连接件12依次放置在另一个连接件12上面。
④如果从第一连接件12等的轴线看，在第一连接件12的各个卡爪33之间插入了预定数量的连接件12的卡爪33，在第一连接件12的各个辅助卡爪35之间插入了预定数量的连接件12的辅助卡爪35。根据最后叠放的连接件12重复上述过程①到③。
换而言之，当从最后叠放的连接件12的轴线看时，下一个连接件12的各个卡爪33在绕轴线的圆周方向上与连接件12的各个卡爪33相邻放置，下一个连接件12的各个辅助卡爪35在绕轴线的圆周方向上与最后叠放的连接件12的各个辅助卡爪35相邻放置；以这种方式，各个连接件主体36相互重叠。
⑤通过重复过程①到④将连接件12一个接一个地放置在另一个连接件上。
(4)图14仍为连接件的另一个改进实例。该连接件采用单侧卡爪型，其中卡爪33和辅助卡爪35形成在连接件主体36的一个平面上。
(5)图15和16为连接件22的另一个改进实例。
与图12所示的连接件不同，该连接件22没有设置辅助卡爪，连接件主体46制成圆盘形(而不是圆环形)。其他结构与上述例子的结构相同。至于连接件22的包装装置，下面根据图13对其实例进行说明，图13显示了上述实例中的包装装置(即，图13所示为上述实例中连接件的包装装置及另一个实例中的连接件的包装装置)。
该连接件的包装装置与上述改进实例中的连接件的包装装置相同，因此其说明就省略了。
另外，上述卡爪33能够应用于单侧卡爪型，其中它们形成在连接件主体36的一个平面上。
当最上层的多个泡沫苯乙烯块体20彼此面对面相连时使用单侧卡爪型连接件。连接件的材料并不限于高压聚苯乙烯，例如也可以为聚丙烯，聚碳酸酯等。
连接件主体36，46的形状也不限于上述形状。
卡爪33和辅助卡爪35的数量不限于上述改进实例中的数量。另外，连接件主体36，46的尺寸和卡爪33及辅助卡爪35的数量可以设定的与上述改进实例不同，因此另一元件容纳空间S1和辅助另一元件容纳空间S2的尺寸可以与上述改进实例中的空间尺寸设定的不同。
卡爪33和辅助卡爪35的截面形状并不限于T形，例如也可以为三角形。
用于在EPS工程法中将泡沫苯乙烯块体20相互连接的连接件可以设计成上述改进实例和另外的改进实例中所用的连接件结构。EPS工程法是指这样的工程方法，其中横向相邻的泡沫材料块体面对面相连，上下方向相邻的泡沫材料块体也彼此相连由此构成土木工程结构；这种方法在解决不结实的地面的问题中特别有效。
(6)至于上述泡沫树脂，通过将二氧化碳气体等在高于临界状态时注入树脂以使其膨胀可以制成泡沫树脂，这样的树脂具有精细，均匀的发泡范围，其直径在1到30微米的范围内，同时还具有高的强度。由于其能够进一步提高抵抗土壤压力的阻力，并能增高不低于70％的空隙百分比，因此应用这种材料是优选的方案。
本发明雨水储存渗透结构能够应用于建筑物，公路，水道，公园和运动场等建筑，以及工厂场地和家用场地等设施中。
权利要求
1. 一种雨水储存渗透结构，该结构包括放置在地面凹陷段内的水防护层；储水层，该储水层由储水块体构成并放置到水防护层里面，这些储水块体是用具有内部空隙的硬树脂泡沫件制成的；及盖体层。
2. 根据权利要求1所述的雨水储存渗透结构，其中所述盖体层包括由透水性材料构成的透水层。
3. 根据权利要求1或2所述的雨水储存渗透结构，其中所述硬树脂泡沫件为聚苯乙烯泡沫件。
4. 根据权利要求2所述的雨水储存渗透结构，其中所述透水性材料为透水性聚苯乙烯泡沫件。
5. 根据权利要求3所述的雨水储存渗透结构，其中所述聚苯乙烯泡沫件的密度为10～50kg/m3。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的雨水储存渗透结构，其中所述水防护层是用防水板制成的。
7. 一种储水块体，其包括外壁，外壁为多棱柱形状并具有能储水的内部空隙，该储水块体是用能埋在土壤中的硬树脂泡沫件制成的，该储水块体还包括外壁表面支撑段，其用于接收施加在多棱柱形状外壁的一个表面上的压力；及同外壁表面支撑段相连的斜支撑段，其用于分散施加在表面上的压力。
8. 根据权利要求7所述的储水块体，其中所述空隙由多个分离的空隙构成，并且至少包括被斜支撑段包围的空隙。
9. 根据权利要求7或8所述的储水块体，其中所述外壁为八棱柱形状，该形状是通过在上下方向上斜切实质上的正四棱柱的四个角形成的，并且每个侧面的边缘部分都具有向外凸出的圆弧形状。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的储水块体，其中所述空隙具有圆形的内角。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的储水块体，其中所述硬树脂泡沫件是用具有至少不低于20倍的膨胀率的聚乙烯泡沫制成的。
12. 一种储水块体连接件，其用于连接多个相邻的由树脂制成的储水块体以形成土木工程结构，其中在连接件的主体上绕其轴线以分散的方式设置有多个由树脂制成的卡爪分别用于插入储水块体，绕轴线在圆周方向上在相邻的卡爪之间形成有用于另一元件的容纳空间，及用于另一个元件的容纳空间的尺寸设定为绕轴线在圆周方向上以对准的方式能够插入预定数量的卡爪。
13. 根据权利要求12所述的储水块体连接件，其中连接件主体制成环形并且卡爪设置在连接件主体的外边缘上；由树脂制成的分别用于插入储水块体的辅助卡爪设置在连接件主体的内圆周边缘上，设置的方式为绕着轴线辅助卡爪与上述卡爪具有相同的位置相位；辅助卡爪的宽度以这样的方式设定，即从轴线方向看，辅助卡爪位于第一假想径向线与第二假想径向线之间，其中第一假象径向线为从轴线沿卡爪宽度方向延伸到一个边缘端部的直线，第二假想径向线为从轴线沿卡爪宽度方向延伸到另一边缘端部的直线；在轴线的圆周方向上在相邻的辅助卡爪之间形成了用于另一个辅助件的容纳空间；用于另一个辅助卡爪的容纳空间的尺寸设定为预定数量的辅助卡爪在轴线的圆周的方向上以对准的方式能够进入。
14. 根据权利要求12或13所述的储水块体连接件，其中所述每个卡爪和辅助卡爪制成双爪型，以便对于位于中间的卡爪和辅助卡爪长度方向上的各个中心来说，一侧上的第一卡爪部分和另一侧上的第二卡爪部分能够在层叠方向上分别插入相互毗邻的储水块体中。
全文摘要
本发明公开了一种雨水储存渗透结构,其能够应用于建筑物,公路,水道,公园和运动场等建筑,工厂场地和家用场地等设施中,还公开了用于该结构的储水块体及用于将储水块体相互连接的连接件。本发明雨水储存渗透结构具有放置在地面凹陷段内的水防护层,储水层,该储水层用储水块体制成并放置到水防护层里面,这些储水块体是用具有内部空隙的硬树脂泡沫件制成的并通过用具有卡爪的连接件分别插入多个相邻的储水块体连接起来,及盖体层。因此能够提供深结构的储水层,并且由于不需要重型设备,因此减少了施工空间;由此,能够容易地提供每建筑面积具有高储水能力的雨水储存渗透结构。
文档编号E02D31/00GK1327499SQ00802369
公开日2001年12月19日 申请日期2000年4月12日 优先权日1999年10月21日
发明者小谷铁穗, 塩出敦雄 申请人:株式会社环境企画二十一