PP 模塊化雨水收集回用系統(tǒng)的關(guān)鍵施工技術(shù)及控制要點(diǎn)研究

黃宏林，劉根榮，肖光耀，陳磊，譚波

（1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東深圳 518045；2.深圳市建筑工務(wù)署文體工程管理中心，廣東 深圳 518045）

1 引言

隨著建筑物能耗引起的碳排放量的不斷增加，減少碳排放，實(shí)現(xiàn)綠色低碳與高質(zhì)量發(fā)展，已成為當(dāng)前建筑業(yè)亟待解決的難題。綠色建筑是能實(shí)現(xiàn)降低碳排放的建筑類(lèi)型，具有減少碳排放和可持續(xù)性發(fā)展等特點(diǎn)。因此，發(fā)展綠色建筑是實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展新模式的新方向。雨水是一種對(duì)環(huán)境污染較小的可再生資源，可對(duì)城市水資源進(jìn)行調(diào)蓄和補(bǔ)充，有效控制城市下泄與內(nèi)澇。為了使雨水得到科學(xué)、合理的使用，減少對(duì)環(huán)境的污染，提出了一種模塊式的雨水收集方法。該方法對(duì)于改善城市排水系統(tǒng)的排水性能，提高城市排水效果具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。施工現(xiàn)場(chǎng)的模塊式雨水回收系統(tǒng)可預(yù)處理、采集、儲(chǔ)雨水。近幾年來(lái)，在各種城市住宅區(qū)、城市廣場(chǎng)和工廠中，模塊化的雨水收集和處理系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越多。深圳市光明區(qū)新湖街道某項(xiàng)目工程被列為深圳市新一輪重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)的“新十大文化設(shè)施”之一，因此，對(duì)該項(xiàng)目工程的模塊化雨水收集回用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，旨在節(jié)省施工的建造成本與時(shí)間，推動(dòng)城市化建設(shè)的生態(tài)保護(hù)發(fā)展，具有重要的施工項(xiàng)目研究?jī)r(jià)值。

2 工程概況

科技館（新館）模塊化雨水收集回用系統(tǒng)施工工程位于深圳市光明區(qū)新湖街道，光明大道（規(guī)劃）和光輝大道（規(guī)劃）交叉口西北側(cè)，東臨光明大道，南至光輝大道，西邊是體育和文化設(shè)施，北邊是城市農(nóng)業(yè)公園，其后為文化場(chǎng)所?？傆玫孛娣e65 998.42 m2，總建筑面積128 761 m2，建筑總高度57 m，建筑類(lèi)別一級(jí)、耐火等級(jí)一級(jí)。項(xiàng)目被列為深圳市新一輪重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)的“新十大文化設(shè)施”之一，將被打造成國(guó)際一流水平的特大型公益性科學(xué)中心。項(xiàng)目包括7 大功能區(qū)，其中，地下室共2 層，為地下車(chē)庫(kù)、人防及設(shè)備房、影院等，地下室建筑面積43 987 m2。人防部分設(shè)于地下B2 層，共3 個(gè)防護(hù)區(qū)，平時(shí)為車(chē)庫(kù)。地上建筑共6 層，主要為科技展示區(qū)、科普影院（屬中型影院）、科普劇場(chǎng)（小型劇場(chǎng)）、創(chuàng)新實(shí)踐區(qū)、科技交流區(qū)、公眾服務(wù)區(qū)、業(yè)務(wù)管理區(qū)、辦公區(qū)等功能區(qū)，建筑面積84 774 m2。項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用PP 模塊組合雨水收集池座，其中，1 號(hào)蓄水池150 m3，2 號(hào)蓄水池250 m3，調(diào)蓄容積為161 m3，在水池前端設(shè)置初雨分流井，經(jīng)棄流后雨水進(jìn)入雨水收集水池，后經(jīng)全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器過(guò)濾和紫外線消毒器在線殺菌后送入廠區(qū)綠化及道路沖洗系統(tǒng)，棄流雨水排入下游雨水管道。

3 PP 模塊化雨水收集回用系統(tǒng)施工工藝流程

3.1 土方開(kāi)挖平整、墊層與鋪防水土工膜

首先，在土方開(kāi)挖前，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖情況，采用井點(diǎn)降水、鋼板維護(hù)或自然放坡的方法進(jìn)行挖溝槽[1]。開(kāi)挖前進(jìn)行線路測(cè)量和挖掘，實(shí)施裝載或運(yùn)輸方案，并在挖掘過(guò)程中支撐坡度和基坑。機(jī)械設(shè)備操作人員必須具備持證上崗資格，在基坑開(kāi)挖完成后，邀請(qǐng)5 方主體負(fù)責(zé)人共同對(duì)基坑進(jìn)行檢查，待檢查通過(guò)后，方可進(jìn)行施工。在建筑過(guò)程中應(yīng)注意下列事項(xiàng)：一是地基的底面應(yīng)平整，其表面的公差應(yīng)為10 mm/10 m；二是建立雨水收集與回用體系，對(duì)于無(wú)紡布防水土工膜材料，應(yīng)盡量選用寬幅面的材料，以減少搭設(shè)和黏接的工作量[2]；三是在建筑物上使用復(fù)合土工薄膜時(shí)，要做好雙面保護(hù)，也可使用焊接的方法。在焊接完成后，應(yīng)嚴(yán)格檢查焊接接頭的焊接質(zhì)量，以避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。另外，復(fù)合土工布型高密度聚乙烯薄膜在鋪展過(guò)程中，要盡量使其鋪展開(kāi)來(lái)，要使雨水存儲(chǔ)模塊封裝嚴(yán)實(shí)。

3.2 PP 模塊控制要點(diǎn)

雨水收集PP 模塊要保證質(zhì)量證書(shū)齊全，且經(jīng)過(guò)第三方檢測(cè)，抗壓強(qiáng)度由權(quán)威認(rèn)證部門(mén)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試是在靜態(tài)負(fù)荷均勻分布的情況下，復(fù)制類(lèi)似的控制環(huán)境。在組裝儲(chǔ)水模塊時(shí)，要重視組裝前各組件的質(zhì)量檢查，將有缺陷的部件進(jìn)行剔除。所有參與裝配模組的人員都要經(jīng)過(guò)安全培訓(xùn)，并仔細(xì)看過(guò)裝配視頻和裝配圖。在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的操作。嚴(yán)格按照技術(shù)員測(cè)量和放線的位置，對(duì)模塊進(jìn)行定位和碼放。此外，兩個(gè)相鄰的模塊之間不能有任何空隙。碼放工人禁止穿帶有釘子的鞋進(jìn)行工作，嚴(yán)禁將模板推到HDPE 土工膜或無(wú)紡布上。在上模塊頂部行動(dòng)時(shí)，注意動(dòng)作要輕柔緩慢，以免用力過(guò)猛，將其踩碎。當(dāng)雨水管線與蓄水系統(tǒng)相連時(shí)，其連接處應(yīng)用HDPE 預(yù)制膜護(hù)套。平板段與系統(tǒng)本體HDPE 膜直接相連，PP 模塊采用專(zhuān)用連接夾有內(nèi)連接桿進(jìn)行固定。安裝完成后，必須對(duì)PP 模塊整體拼裝及連接的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，無(wú)誤后按設(shè)計(jì)方案對(duì)井室進(jìn)行預(yù)留，并立即采取回填法。按要求對(duì)池壁0.2 m 范圍內(nèi)采用石粉進(jìn)行回填，回填時(shí)四周應(yīng)注意均勻性復(fù)，過(guò)程中需對(duì)模板側(cè)壁進(jìn)行加固。在HDPE 土工膜或無(wú)紡布的一面應(yīng)該設(shè)置隔離層，以免機(jī)器操作不當(dāng)對(duì)其造成損壞。

3.3 PP 模塊組裝施工

深圳科技館（新館）PP 模塊組合雨水收集池是通過(guò)約1 600個(gè)滿足強(qiáng)度及耐腐蝕檢測(cè)合格的1 000 mm×500 mm×400 mm的標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯塑料單元模塊組合，模塊利用標(biāo)準(zhǔn)連接卡內(nèi)加連接桿進(jìn)行組裝而成，具有較好的抗壓、伸張性，系統(tǒng)抗震性能較好，施工工藝簡(jiǎn)單。模塊化雨水收集池模塊主要由模塊、連接卡及連接桿組成，如圖1 所示。

圖1 PP 模塊示意圖（單位：mm）

PP 模塊組裝施工前確保底部基礎(chǔ)施工完成清理干凈并鋪設(shè)土工布、土工膜，根據(jù)基礎(chǔ)底板長(zhǎng)和寬找出中心點(diǎn)；開(kāi)始鋪設(shè)第一層土工布，注意布與布臨邊搭接不得小于15 cm。按著水池的中心點(diǎn)，將土工膜擺放到位展開(kāi)，鋪設(shè)完成后仔細(xì)檢查是否有漏點(diǎn)，若有漏點(diǎn)及時(shí)焊接以免水池漏水。按水池的中心點(diǎn)，再鋪設(shè)一層土工布。鋪設(shè)完成后進(jìn)行PP 模塊安裝，首先根據(jù)圖紙尺寸安裝模塊的一層。同一層上的塑料模塊之間的連接通過(guò)連接器連接。每個(gè)模塊的長(zhǎng)邊使用的連接器為4 個(gè)，側(cè)面使用2 個(gè)連接器。然后安裝頂部模塊，并使用連接器連接頂部和底部模塊。連接時(shí)，應(yīng)盡可能避免上下連接，上下層應(yīng)以樓梯形式連接以形成第一層和第二層。PP 模塊安裝根據(jù)水池的長(zhǎng)、寬、高拉線定位，按施工圖紙指示將檢查井支架擺放到位，模塊組裝時(shí)必須橫向或豎向依次平行組裝，嚴(yán)禁由外圍向中間組裝及梯形組裝，單體與單體之間用卡扣連接好防止模塊錯(cuò)位及傾斜，上下兩層一定要用卡扣連接。組裝時(shí)側(cè)板方向需一致，防止不一致或錯(cuò)位。組裝側(cè)板間隔需等分均勻一致，不得錯(cuò)位安裝。側(cè)板插接必須到位，不能有縫隙。上下層儲(chǔ)水模塊之間用塑料模塊縱向固定桿連接，每座模塊單體上下層之間的固定桿不少于2 只。在鋪設(shè)第一層塑料模塊時(shí)，反沖洗管要同時(shí)施工，反沖洗管的端部用管堵封牢，并將反沖洗支管引至水池頂面與總管匯合。然后在PP 雨水收集模塊頂部用防滲膜和土工布包裹，土工布為無(wú)紡布（機(jī)織塑料編織布），不得低于100 g/m2；膜為PE 膜，其厚度不得小于1 mm，不得低于400 g/m2。將其緊緊包裹在PP 模塊組合池的骨架上，并在模塊安裝完成后，布設(shè)預(yù)焊接所需的防滲膜和土工布，用其包裹頂面。

3.4 回填

模塊及包裹后經(jīng)甲方、監(jiān)理驗(yàn)收通過(guò)后，必須盡快進(jìn)行土方回填，防止地下水位過(guò)高，將模塊整體頂浮起來(lái)造成不必要的損失。注意回填的過(guò)程中，若集水井中有水就必須保證一直抽水，直至回填結(jié)束?；靥钛厮厮闹苓M(jìn)行，從水池底部向上對(duì)稱分層實(shí)施，每層300～500 mm，澆水并夯實(shí)，保證密實(shí)度，防止以后地面下沉。在雨水模塊池四周，采用中砂回填至水池頂部，回填厚度為20 cm。其他回填土應(yīng)為素土，不得采用淤泥及垃圾顆粒土。

4 雨水棄流與處理裝置設(shè)置

4.1 雨水棄流裝置設(shè)置

雨水收集和回用系統(tǒng)一般包含初期雨水棄流裝置、雨水水質(zhì)處理裝置、雨水收集裝置、雨水提升裝置和再生網(wǎng)絡(luò)[3]。雨水收集系統(tǒng)的實(shí)施涉及道路、排水、綠化等多個(gè)方面，因此，需要對(duì)其進(jìn)行合理有效的組織調(diào)度，減少其對(duì)項(xiàng)目施工的不利影響。雨水棄流是城市雨水回收利用技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，雨量型 棄流裝置的應(yīng)用較為廣泛，該棄流裝置的組成具體如圖2 所示。

圖2 雨量型棄流裝置組成

如圖2 所示，雨水棄流裝置包括濕室與干室。在流經(jīng)初期棄流過(guò)濾過(guò)程中，雨水因重力的作用，首先通過(guò)低位敞口的排水管進(jìn)入濕室。當(dāng)雨量增大后，擋板上的壓力增大，位于排水管上端的浮球在水流壓力的作用下將排污管關(guān)閉，桶中液位升高，雨水通過(guò)水平的過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾后流向雨水棄流管，進(jìn)行收集。

4.2 雨水處理

許多工程項(xiàng)目由于考慮到物理化學(xué)過(guò)程不能保證水的質(zhì)量，所以采用生化過(guò)程解決，增加了物化過(guò)程的復(fù)雜性，而實(shí)際結(jié)果并不理想。因此，在進(jìn)行生態(tài)雨污治理設(shè)施的選擇時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮生態(tài)雨污治理。若不具備這樣的條件，則應(yīng)盡可能地選擇具有更低能耗，并且設(shè)備數(shù)目更少的沉淀、過(guò)濾等工藝。若在室內(nèi)安裝雨水收集器，由于雨水容易外溢，其帶來(lái)的危害極大。因此，在條件較好的地方，應(yīng)盡量使用地埋式雨水集水器。若不能選擇在室外埋地的方式，而且也不能滿足重力流入水的條件，則可在室外設(shè)置一個(gè)溢流井，利用泵的上升功能來(lái)收集雨水，以避免雨水產(chǎn)生內(nèi)溢。

5 PP 模塊化雨水收集回用系統(tǒng)應(yīng)用效果

原設(shè)計(jì)中的雨水收集回用系統(tǒng)施工周期為60 d。PP 模塊化雨水回收系統(tǒng)的施工可減少鋼筋綁扎、混凝土養(yǎng)護(hù)、模板拆除等工序。共計(jì)歷時(shí)30 d，極大地縮減了施工時(shí)間。原有的現(xiàn)澆混凝土雨水蓄水池的成本總計(jì)為136 萬(wàn)元，而此次工程項(xiàng)目的模塊化雨水蓄水池的總成本為128 萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)蓄水池設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，使蓄水池的造價(jià)降低了8 萬(wàn)元，節(jié)約率達(dá)5.88%，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

深圳市光明區(qū)新湖街道工程采用了模塊化雨水收集回用系統(tǒng)，項(xiàng)目在工期上能夠極大地縮減施工時(shí)間，并且通過(guò)對(duì)蓄水池設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，使蓄水池的造價(jià)降低了8 萬(wàn)元，節(jié)約率達(dá)5.88%，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。作為一種創(chuàng)新型的綠色建造技術(shù)，能夠滿足雙碳目標(biāo)下的環(huán)境保護(hù)要求。并且模塊化雨水收集回用系統(tǒng)的后期維護(hù)簡(jiǎn)單，重新利用率高，具有較好的實(shí)用價(jià)值。