一种基于反向水流冲洗的堵塞透水混凝土路面原位透水性恢复装置与恢复方法与流程

本发明属于市政工程学科给水排水工程专业领域，具体地说，涉及一种基于反向水流冲洗的堵塞透水混凝土路面原位透水性恢复装置与恢复方法。
背景技术：
城市内涝问题已经成为当前城市发展中亟需解决的问题，据建设部2010年对349个城市内涝情况调研的情况，2008-2010年共有289个城市发生了不同程度的内涝，占调查城市数的80％。2015年10月，国务院印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》中提出了采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施将降雨就地消纳和利用的海绵城市建设方针，大力推进海绵城市建设。透水混凝土路面是一种生态友好型混凝土路面材料，具有消减城市路面降雨径流、路面径流污染净化、补给地下水、缓解城市热岛效应影响、吸声降噪和减轻反光作用等优点，由于其良好的性能，已经成为海绵城市建设中“渗”和“净”的主要技术措施之一，主要用于人行道、城市广场、户外停车场、园林景观道路等轻荷载路面。但是，透水混凝土路面使用面临的最大问题在于其堵塞问题，国外较早使用透水混凝土路面的国家长期跟踪表明，在缺乏维护情况下，经过5-6年使用后，85％以上的透水混凝土路面透水系数小于50mm/h，甚至雨天出现地面积水和产流，从而演变为不透水路面而失效。根据申请人对国内透水混凝土人行道透水性测试结果，人口密集区透水混凝土人行道在建成3-4年后已基本丧失透水能力，雨天地面出现积水和产流。目前，国内相关研究的重点在于透水混凝土路面结构、材料配合比、透水性与径流消减效能等方面。但是，透水混凝土孔隙的阻塞及其维护与恢复方法缺乏，严重限制了该技术的应用，也难以给已经建成路面的日常维护提供可借鉴的方法。透水混凝土路面的阻塞恢复主要是通过加强日常维护，采取日常清扫，高压水冲，真空抽吸等措施清除堵塞物。已有的实践表明，日常清扫，真空抽吸只能清除表面的颗粒物，经常性的清理能在一定程度上减缓堵塞物的累积过程，但是对于孔隙内已经形成的黏结堵塞物，难以较好的去除，高压水冲洗是一种常用的恢复方法，但是由于透水混凝土面层孔隙较小且不规则，从上而下的冲洗水流很难在堵塞的孔道内形成较大流速的冲洗水流，因而较难将孔隙内的黏结堵塞物冲洗出来，透水性恢复率通常在初始透水率的20％以内。根据发明人试验研究，透水混凝土路面面层厚度通常在8-15cm，而堵塞主要集中在表层2cm内，因此，通过真空强力抽吸，在透水混凝土路面表面层的表层形成自下而上的反向冲洗水流，孔道内反向冲洗水流流速较表层高压水冲洗方式大大提高，能够将表层黏结堵塞物随水流冲洗出来，具有恢复率高，恢复较彻底的特点，为透水混凝土路面的使用和维护提供了可行的方法。技术实现要素：1、要解决的问题透水混凝土路面使用过程中由于不可避免的堵塞导致其透水性能降低直至失效的问题尚未引起足够重视，“重建设，轻管养”导致很多建成的透水路面透水性快速下降，如何建立日常的维护和堵塞恢复措施，避免其透水性快速下降亟需解决。国外已有研究表明采取日常清扫，高压水冲，真空抽吸等措施主要对表层松散颗粒物有效，恢复效果有限，发明人试验研究表明，堵塞主要集中在表层2cm内，以黏土，砂粒等黏结物为主。通过现场原位路面面层内创造一种反向高速冲洗水流是清除路面表层黏结物，恢复透水路面透水性的有效、经济、可行方法，为堵塞透水路面的透水性恢复提供了有效的手段，在促进“海绵城市”建设及城市防洪方面具有重要作用。2、技术方案为实现上述目的，本发明专利采用以下技术方法：发明一种基于反向水流冲洗的堵塞透水混凝土路面原位透水性恢复装置与恢复方法与装置，其特征在于：所述堵塞透水混凝土路面原位水流反冲洗透水性恢复装置包括可移动式抽吸和增压装置和路面冲洗头部装置，可移动式抽吸和增压装置上部有真空抽吸器，下部设有储水箱和冲洗水增压水泵，上下空间之间设连通孔并配有滤网拦截杂质，储水箱设补水管及泄空管；路面冲洗头部装置包括密封真空反冲洗头部和外部环形喷水管，密封真空反冲洗头部上部为金属罩，与地面接触的下部为橡胶密封片；可移动式抽吸和增压装置与路面冲洗头部装置之间设置吸气管和压水管分别与密封真空反冲洗头部和环形喷水管相连，吸气管上设真空破坏阀，压水管上设流量调节阀。优选地，所述的真空抽吸器应能提供≥30kpa真空度，吸气管宜采用波纹软管，并能承受真空抽吸器真空度而不会被吸瘪，吸气管上设进气阀破坏真空抽吸器真空，提供间歇脉冲式抽吸水流。所述的储水箱置于真空抽吸器下部，抽吸的反冲洗水能够自流回到储水箱部分循环使用，优选地，真空抽吸器和储水箱之间设置直径不小于50mm连通孔(管)，并在孔口设置4-12目滤网截留杂质，孔口附近外壳设可开启密封清渣口以根据需要排除滤网截留杂质。所述的真空抽吸器和储水箱可采用金属或厚壁塑料材质以能承受真空抽吸而不变形，所述储水箱上部设进水管，管上设进水阀门，根据需要补水，储水箱底部设泄空管以排除底部积泥及不用时泄空储水箱。所述的储水箱下部设冲洗水增压水泵，水泵吸水口设置钢丝滤网以防止杂质吸入，水泵出水管与路面冲洗头部装置的外圈环形喷水管相连，出水管上设阀门，可通过阀门开启度调节冲洗水流大小。所述的路面冲洗头部装置的密封真空反冲洗头部上部采用金属罩，与地面接触的下部为橡胶密封片。优选地，所述的金属罩采用钢材质，平面尺寸为矩形，矩形长边可采用0.5-1.5m，短边尺寸不大于20cm，所述橡胶密封片采用单层或内外两层结构，能够在真空抽吸状态下与地面之间实现密封。本发明所述的一种基于反向水流冲洗的堵塞透水混凝土路面原位透水性恢复装置与恢复方法，其特征在于该方法采用以上所述装置，采用以下具体操作步骤的方法实现：(1)堵塞恢复前，宜采用市政道路清扫车清扫或抽吸去除路面表层杂质碎屑。(2)将装置置于步骤(1)清理后的路面，储水箱充水，路面冲洗头部装置置于需要恢复位置。(3)开启冲洗水增压水泵，打开出水管阀门并调节阀门使环形喷水管保持合理喷水量，接着启动真空抽吸器，在真空抽吸下，橡胶密封片将密封真空反冲洗头部与地面之间密封，罩内形成负压，将密封罩外下渗水流反向抽吸会罩内并进入真空抽吸器，通过连通孔流回储水箱循环使用。增压泵出水管阀门开启度调节使喷出水流与真空抽吸水流匹配，地面无明显漫流。优选地，真空抽吸器应能提供≥30kpa真空度。(4)优选地，在步骤(3)恢复过程中，可通过按压抽吸管上的进气阀破坏或改变真空密封罩内真空从而形成间歇脉冲式强弱变化的反冲洗水流，增强对透水混凝土路面孔隙内堵塞黏结物的清除效果。(5)优选地，每个位置堵塞恢复时间宜大于3min。(6)当一处恢复完成后，可顺次移动路面冲洗头部装置至其他待恢复区域重复以上恢复操作。3、有益效果与已有技术方法相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明专利优点在于通过真空辅助抽吸作用下，在堵塞的透水混凝土路面面层内形成高速反向冲洗水流，将面层内堵塞的黏结物冲洗去除，从而恢复透水混凝土路面透水性。该方法主要针对日常路面清扫，真空吸尘，高压水冲等维护措施透水率恢复效果有限的问题而开发的高效堵塞恢复方法。该方法相比表层高压水枪冲洗，能够在透水路面面层堵塞孔道内形成更高速的反响冲洗水流，对孔道内堵塞物形成强力冲刷而去除，从获得良好的透水能力再生效果，现场试验表明该方法是一种经济、可行的方式，通过周期性的再生维护措施可延长透水混凝土路面的透水性能和使用寿命，促进“海绵城市”建设，实现良性的城市水文循环。附图说明图1恢复装置平面图图2恢复装置a-a剖面图图3试验点1恢复前后透水率变化图4试验点2恢复前后透水率变化图中：1、真空抽吸器；2、储水箱；3、清渣口；4、补水管；5、补水管阀门；6、吸气管；7、流量调节阀；8、冲洗水增压水泵；9、出水管；10、环形喷水管嘴；11、集水罩；12、弹性橡胶密封片；13、真空破坏阀；14、连通孔及滤网；15、泄空管(阀)。具体实施方式试验选择南京多处已建成透水路面进行，以下通过两个实例结合附图对本发明的方法和实施方式进行描述。实施实例11.透水混凝土路面基本概况及堵塞状况(1)透水混凝土路面基本概况恢复试验点1位于南京市定淮门大街路段人行道，为2016年8月新建透水混凝土路面，由于周围路面施工，在透水混凝土路面段堆砂，放置临时集装箱工棚等设施，不同透水混凝土路段分别存在典型砂粒堵塞及生活污水、机油，灰尘颗粒混合堵塞状况，导致透水路面透水性较快下降。恢复试验点1的路面基本概况如下表1所示：表1恢复试验点1的路面基本概况路面类型建设时间基层厚度/粒径面层厚度/粒径堵塞类型透水混凝土人行道2016.086-8cm/5-15mm8-10cm/4-6.5mm细砂粒堵塞为主(2)透水混凝土路面透水率变化通过对该点2016年10月03日、2016年12月31日、2017年03月05日、2017年05月18日四个时问每隔2个月同一地点采用双环法透水性测试结果分析(见图3)，可以发现，该试验点在建成后不到8个多月内由于周围施工堆砂等人为影响，砂粒堵塞较严重，透水率下降了69％。(3)现场原位恢复试验2017年05月18日现场采用本发明专利方法和装置进行了恢复。具体操作方式如下：堵塞恢复前，采用双环法透水性测试测定恢复试验点1的透水率，然后吸尘器抽吸去除路面表层杂质碎屑。将装置置于清理后的路面，路面冲洗头部装置定位于需恢复点，储水箱充水完成恢复准备工作。开启冲洗水增压水泵8，打开出水管阀门7并调节阀门使环形喷水管10保持合理喷水量，接着启动真空抽吸器1，在真空抽吸下，弹性橡胶密封片12将真空反冲洗头部与地面之间密封，集水罩11内形成负压，将集水罩11外环形喷水管10喷出的下渗水流反向抽吸回罩内并进入真空抽吸器1，通过连通孔及滤网14流回储水箱2循环使用。调节冲洗水增压水泵8出水管阀门7开启度使喷出水流与真空抽吸水流匹配，地面无明显漫流。抽吸方式采用持续抽吸反冲洗的方式，反冲洗恢复时间为5min。恢复完成后打开清渣口3清除滤网14杂质以备下次使用。恢复24小时后，测定恢复试验点1的透水率见图3。由于缺乏2016年8月刚建成时初始透水率数据，此处以2016年10月8.5cm/s的平均透水率看作为初始透水率，从图3可以看出，通过恢复，透水率从初始值的30.1％恢复到初始值的63.5％，恢复后的透水率是恢复前透水率的207％，较目前国内外报道的传统真空清扫，高压水表面冲洗方法报道的恢复率明显偏高。实施实例21.透水混凝土路面基本概况及堵塞状况(1)透水混凝土路面基本概况恢复试验点2同样位于南京市定淮门大街路段人行道，位于恢复试验点1的街道对面，为2016年1月新建透水混凝土路面，较恢复试验点1建设早9个月。试验点周围主要为居民小区，同时由于路段为市区主干道，车辆、行人量较大，10分钟内路段车流量和行人量分别为95辆和65人，堵塞主要为灰尘及行人踩踏导致的砂粒，黏土颗粒等堵塞物，能都代表闹市区典型人行道使用环境的堵塞情况。恢复试验点2的路面基本概况如下表2所示：表2恢复试验点2的路面基本概况(2)透水混凝土路面透水率变化通过对该点2016年3月05日、2016年7月23日、2016年12月31日、2017年3月5日、2017年05月18日五个时间点对同一地点采用双环法透水性测试结果分析(见图4)，可以发现，该试验点在建成后不到16个多月内由于路面泥砂，灰尘，行人踩踏带入泥土等，堵塞较严重，2017年05月18测定透水率较2016年3月05目测定结果透水率下降了74.2％。(3)现场原位恢复试验2017年05月18日现场采用本发明专利方法和装置进行了恢复。具体操作方式如下：堵塞恢复前，采用双环法透水性测试测定恢复点2的透水率，然后吸尘器抽吸去除路面表层杂质碎屑。将装置置于清理后的路面，路面冲洗头部装置定位于需恢复点，储水箱充水完成恢复准备工作。开启冲洗水增压水泵8，打开出水管阀门7并调节阀门使环形喷水管10保持合理喷水量，接着启动真空抽吸器1，在真空抽吸下，弹性橡胶密封片12将真空反冲洗头部与地面之间密封，集水罩11内形成负压，将集水罩11外环形喷水管10喷出的下渗水流反向抽吸回罩内并进入真空抽吸器1，通过连通孔及滤网14流回储水箱2循环使用。调节冲洗水增压水泵8出水管阀门7开启度使喷出水流与真空抽吸水流匹配，地面无明显漫流。抽吸方式采用每30s打开真空破坏阀13破坏一次真空的脉冲反冲洗方式，通过改变的孔内流速将孔隙内黏结物冲洗出来，反冲洗恢复时间为8min，恢复完成后打开清渣口3清除滤网14杂质以备下次使用。恢复24小时后，测定恢复试验点2的透水率见图4，由于缺乏2015年11月刚建成时初始透水率数据，此处以2016年3月5日6.2cm/s的平均透水率看作为初始透水率，从图4可以看出，通过恢复，透水率从初始值的25.8％恢复到初始值的62.9％，恢复后的透水率是恢复前透水率的244％，较目前国内外报道的传统真空清扫，高压水表面冲洗方法报道的恢复率明显偏高。通过现场恢复发现，对于长期未堵塞缺乏维护的路面，较难将孔隙内堵塞物彻底清理出来，应将该方法用于透水混凝土路面的定期维护恢复，防止面层内深层孔隙堵塞，从而延长透水混凝土路面使用寿命。以上所述仅为本发明的部分实施实例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施实例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施实例所记载的部分技术特征参数范围等进行调整或等同替换。凡在本发明的特征之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12