渗井,是在地层中开凿立式孔洞,将地面水和上层地下水引向更深的地下层,符合自然渗水规律,是一种立式地下排水设施。

在多层含水的地基上,如果影响路基的地下含水层较薄,且平式盲沟排水不易布置时,可考虑设置立式渗水井,向地下穿过不透水层,将上层含水引入下层渗水层,以利用地下水扩散排除。实际应用中,多应用于将边沟排不出的水渗到地下透水层中而设置的充填碎、砾石等粗粒材料井铺以倒滤层的竖井。

渗井属于水平方向的地下排水设备。当地下存有多层含水层,其中影响路基的上部含水层较薄,排水量不大,且平式渗沟难以布置,可采用立式(竖向)排水,设置渗井 [1]  。

渗井兼备排涝、集雨、因地制宜的综合优势,曾经是我国古城镇通用的排水设施,但因存在坍塌的隐患,现代大城市不再采用。对渗井进行安全性技术改造,将原有渗井以圆环体井管为器材、以井管支撑力加固井壁的方式,改变为井内加固结构由圆环体井管与四球体填充物组成,加固井壁方式由井管支撑力与圆球体填充物扩张力相结合,井上部以井管的支撑力固定式加固井壁,井的中下部以圆球体填充物的扩张力追踪式加固并壁。双力加固渗井的改造方案“道法自然”,建造与维护简便易行,可收事半功倍的效果。改造后的安全渗井,采用“雨沟——渗井”、“洼地——渗井”、“平地——渗井”基本模式,适用于城市各种地貌条件,可将城区雨水迅速地转化为地下水资源。任何一座城市,使用渗井将雨水全部引入地下,不仅能彻底解决水资源短缺问题,而且还可逐年增加地下水资源储量。

我国古城镇曾经通用渗井排水,在有些小城镇,仍然保留着明清时代的渗井设施,暴雨之后不积水,被称为奇迹,其实是顺应自然的一种正常现象。但是,现代大城市基本不用渗井了,多采取国外通用的排水技术。近年来,各大城市内涝越来越严重,很多人把矛头指向政府部门只顾面子不管里子,其实国外城市内涝也不少见,这说明城市内涝不完全是决策与管理问题,而是技术问题,现有排水技术不理想是一个重要原因。重新研究渗井,并根据现代城市的特点和要求,对渗井进行技术改造,古为今用,不失为破解城市内涝难题的一条途径 [2]  。

渗井穿过不透水层,将路基范围内的上层地下水,引入更深的含水层中,以降低上层地下水位或者全部排除。

渗沟渗井用于降低地下水位或拦截地下水。当地下水埋藏较深或有固定含水层时,宜采用渗井。

填充料含泥量应小于5%,按单一粒径分层填筑,不得将粗细材料混杂填塞。下层透水层范围内宜填碎石或卵石,上层不透水范围内宜填砂或砾石。井壁与填充料之间应设反滤层。

渗井顶部四周用黏土填筑围护,井顶应加盖封闭。

渗井开挖应根据土质选用合理的支撑形式,并应随挖随支撑、及时回填 [2]  。

渗井是立式孔洞,其露水面为立体分布,深度越深,则渗水面越大,渗水量也越大,与自然渗水面的平面分布相比,在相同的地面上,渗井的渗水量大于自然渗水量,且随着渗井深度加深,渗水量成倍扩大。

古今渗井有两大类,一类是人工井,由人力挖掘而成,由于人在井内作业的空间需要和安全需要,人工井均为大口径浅井,占地面积大、渗水面积小,古城镇的渗井多为此类,不适合土地利用率高的现代城市采用;一类是机井,由钻井机械挖掘而成,为小口径深井,选择不同的钻井机械所挖机井的规格不尽相同,常用机井口径在0.3m左右、深度在200m左右,占地面积小而渗水面积大。采用机井建造渗井,能更有效地利用地下空间,地面略大于井口就可建井,可以因地制宜、见缝插针,还可以充分利用城市现有设施,而不需要大超模地改变。

总之,渗井是自然渗水原理的运用,打开了雨水入地之门,也打开了地下水资源宝库之门,是对地下空间的有效利用,可以因地制宜建造,很适合土地利用率高的现代城市采用 [2]  。

(1)根据设计所确定的渗井位置,采用GPS或全站仪准确放出渗井中心,然后放出渗井轮廓;

(2)根据设计确定渗井护壁材料(混凝土或钢波纹管)结构厚度,对渗井轮廓适当扩大后,即可下挖渗井;

(3)当采用钢筋混凝土护壁时,下挖一定深度后,现场浇筑钢筋混凝土,等达到一定强度后,采用沉井的方式,在渗井轮廓内进行下挖,逐渐下沉护壁,并不断接高护壁,不断下挖,依次循环直至达到设计的渗井深度。

(4)当采用钢波纹管护壁时,可按渗井轮廓先下挖4m后,将组装完成的钢波纹管(高度4m)整体吊入渗井,就位准确后,采用亚粘土或亚砂土将钢波纹管外侧的空隙填充密实,确保钢波纹管与土壁的紧密接触;其次,再将组装完成的钢波纹管(缩径,高度3m),按照制作钢筋混凝土护壁的方法完成挖井和下沉钢波纹管后,再组装钢波纹管(缩径,高度3m),再下挖,直至达到渗井的设计深度。

(5)无论采用钢筋混凝土,还是采用钢波纹管护壁,均要求在施工中不断校正渗井的垂直度。

(6)在运营过程中,必须对下挖被交叉道路的边沟、集水井、排水管、渗井等,定期进行养护,一方面清除堆放于边沟、集水井、排水管、渗井中的杂物,另一方面清除集水井和渗井底部沉淀的泥土和杂物,从而保证水流畅通和正常的渗透作用 [3]  。

主线路基高度降低,经济效益显著:

(1)减少了路基永久占地;

(2)减少了路基填方工程量;  (3)取土场减少,减少了临时用地;

(4)减少了边坡防护和路侧护栏等工程数量;

(5)因通道增加而取消了上跨主线的分离式立交或天桥,以及因主线路基高度降低,使上跨主线分离式立交或天桥桥梁高度降低和其引道降低和减短 [4]  。

(1)路基边坡的圬工防护减少,植物防护增加,增加了公路与自然的融合。

(2)减少路侧护栏的工程数量,并通过路基边坡的进一步放缓,减少了事故车辆的损伤和二次事故的可能。

(3)对于农业以种植小麦、玉米、棉花和谷物为主的华北平原,节约土地意义重大。

(4)被交叉道路下挖并集中渗井方案的实施,可渗透或回灌补充地下水,有利于保护地质环境。

(5)路基填筑技术难度减少,施工方便,路基质量可得到保证 [3]  。

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