【技术】海绵城市塑料蓄水模块的探讨

摘要：本文简述了塑料蓄水模块在海绵城市系统建设过程中的应用。从产品结构设计、对正压和侧压的要求、原料选择、项...





摘要：本文简述了塑料蓄水模块在海绵城市系统建设过程中的应用。从产品结构设计、对正压和侧压的要求、原料选择、项目设计过程中对覆土深度和回填的要求以及包覆材料的选择等方面论述了如何确保塑料蓄水模块工程安全性的问题，同时对很多人关心的模块清理问题进行了论述。

关键词：塑料蓄水模块、正压、侧压、容积率

 一、海绵城市系统对蓄水模块安全性、稳定性的要求  

自海绵城市建设的政策颁发实施，已经有两年的时间，在过去的两年间，海绵城市建设得到了各个行业积极热烈的响应。国内外的相关企业几乎都加入进来，相应的各种产品也不断涌现，海绵城市的建设给各行业带来机遇的同时，也带来了严峻的考验。

海绵城市的建设主要是围绕“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针来进行的，其中调蓄和回用是海绵城市建设的最主要工程实施手段。塑料模块作为调蓄和回用系统中的重要组成部分引起了广泛关注，塑料加工行业尤为重视。两年问已有众多企业进行了相关产品研发和生产，包括插片式模块、拼装式模块以及整体式模块，保证塑料模块的安全性、稳定性仍是工作重点。

就目前的工程实施情况来看，国内外已经出现了不少因模块结构失稳或工程设计不当而引发的塌陷。对于模块的结构构造仍处于探索阶段，因此希望尽快出台塑料模块的相关标准来推动海绵城市建设，同时促进塑料制造企业快速、正确的发展。

 二、雨水模块的性能指标  

1、在能够满足长期结构强度要求的前提下，容积率应尽可能大

塑料模块作为一个蓄水容器，所以它必须要保证有足够的蓄水能力，即容积率。就模块而言，在能够满足长期结构强度要求的前提下，容积率应尽可能大。以增大其蓄水能力。当前各企业的产品设计容积率普遍是按95％来宣传的。

2、模块的力学指标应更注重保证模块长期使用

模块的力学性能指标分为垂直受力和水平受力，同时又分长期受力性能和短期受力性能。长期受力性能决定模块使用条件和寿命，根据目前所掌握的数据，模块短期受力性能与长期受力性能存在较大差距。

模块随着使用时间的增加，其力学性能会快速衰减，因此在选择折减系数和安全系数的取值方面，应适当取大。同时为保证塑料模块拥有比较稳定的长期耐压性能，在原料的使用上也需要做严格的管控。

 三、设计注意事项  

1、设计过程中，既要关注垂直受力，更需关注水平受力

在实际使用中，因为塑料模块的用途分为储存和渗透，周边的土壤和地下水环境也会对塑料模块提出不同的要求。因此我们在进行模块的选择和设计过程中，除了关注模块的垂直载荷情况，也需要关注水平载荷。因为在结构设计上，模块的侧向承压能力远小于垂直承压能力，整个雨水模块在侧向的稳定性方面比垂直稳定性更复杂，雨水模块的塌陷，更多的原因是侧向失稳。

2、基坑回填材料的选择和回填的厚度对于模块的安全性有重要影响

塑料模块的回填也需要进行明确要求。雨水模块是收集、存储装置，主体结构埋在地下，周边水位会随着季节发生改变，导致雨水模块整体所受浮力会随地下水位的水头高度发生变化。回填材料的选择和回填的厚度对于塑料模块的安全性都会产生非常重要的影响。同时当埋设处的土壤(例如淤泥)沉降性过大的时候，甚至需要进行换土处理。

3、针对不同的设计要求，选用不同的包覆材料

塑料模块的不同用途对包覆材料也有不同的要求。  当塑料模块仅作为调节模块使用的时候，只需要包覆一层土工布，建议使用300g/m2。其目的是防止沙粒及其他固体颗粒进入到模块系统内，同时允许雨水渗透到土壤中。当塑料模块作为储水模块使用的时候，其四周回填软性土，需要使用两布一膜。土工布建议采用200g/m2，防渗膜采用1～1.5mm．其主要目的是防渗透，利于蓄水。

4、模块的设计埋深和设计覆土厚度

雨水模块在不同的使用条件下所能设计的大小是不一样的，模块的蓄水体积越大，其安全性越低。所以现阶段，我国设计调蓄模块的大小普遍都是比较小的，超过1000立方的都很少见。说明目前没有明确的设计标准，国内的设计是相对比较保守的，国外已经有超过3000立方的设计案例。雨水模块的体积大小将会模块的覆土厚度有影响。

从国外的应用经验来看，不同的企业对于模块的设计埋深和设计的覆土厚度都有着非常明确的要求。在干燥的土壤环境中，最小覆土厚度人行道为0.6m，车行道0.8m。针对不同的地面荷载条件，设计埋深也有所差异。

 四、塑料模块清理和维护  

目前常用的清理维护方法有二种：

1、沉泥井排空法

调蓄模块具有结构简单、表面光滑、内部空间相互贯通的特点，在调蓄模块内安装有沉泥井，使用排污泵，能够比较方便的解决雨水调蓄模块沉泥问题，其缺点是对于附着于塑料模块结构上的固体杂质无法有效处理。

2、机器人高射水枪冲洗法

在调蓄模块内部设计有相互贯通且空间较大的通道，通过电脑视频控制冲洗机器人，通过高压水枪将模块清洗干净。由于冲洗机器人的大量使用，各企业在模块的设计上，也专门设计有能提供给冲洗机器人进入和运转的通道甚至是专门的模块单元。

 五、结论  

随着海绵城市的快速推进，塑料模块有着很大的发展空间。塑料模块可以应用于雨水调蓄和回用系统等领域，具有安装方便、施工进度快、对周边的环境影响小等特点。但是如果这个产品没有严格的产品和工程标准，也是很容易出问题的，因此应早日出台相关的标准和规范，以更好推动和促进塑料模块在海绵城市建设中的应用。



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