探析基于海綿城市理念的市政既有道路改造施工技術(shù)

楊廣龍，王宇杰，司長(zhǎng)亮，董玉偉，李國(guó)棟

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司，北京100071）

1 引言

目前， 國(guó)內(nèi)外在路面與屋面等匯水面徑流方面開(kāi)展了許多研究。結(jié)果顯示，路面徑流的危害程度更高。所以，分析市政道路施工技術(shù)，強(qiáng)化對(duì)徑流的管控，是如今業(yè)內(nèi)研究重點(diǎn)。 本文以海綿城市理論貫穿整體，針對(duì)既有道路改造進(jìn)行分析。

2 市政既有道路改造問(wèn)題分析

2.1 根據(jù)現(xiàn)狀確認(rèn)改造方案

海綿城市開(kāi)發(fā)要考慮徑流量的問(wèn)題，大多數(shù)情況下，道路改造年徑流量的控制率需達(dá)到50%～70%，而徑流污染減弱幅度應(yīng)滿(mǎn)足40%～60%。 但在實(shí)際改造規(guī)劃中，極易面臨改造空間不足等問(wèn)題。 按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，市政道路應(yīng)有15%～30%的綠地率， 但很多施工時(shí)間偏早的道路項(xiàng)目， 綠地率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，可能只達(dá)到5%～20%的程度[1]。

2.2 “海綿”設(shè)施景觀設(shè)計(jì)

對(duì)于路面徑流的處理， 一般依賴(lài)人行道透水鋪裝與綠化帶等，綠化帶寬度通常為1.5～2.5 m。 改造設(shè)計(jì)中一般會(huì)留下既有喬木，其他部分調(diào)整成下沉結(jié)構(gòu)。 但可能會(huì)因?yàn)橹参锓N類(lèi)配置不當(dāng)，導(dǎo)致下沉處和喬木無(wú)法有效過(guò)渡對(duì)接，令調(diào)蓄效果未達(dá)到預(yù)期。 為避免該類(lèi)問(wèn)題，改造施工設(shè)計(jì)中要注意下沉部分的整體性，以及植物選擇。

2.3 路旁溢流口布置處理

常規(guī)溢流口設(shè)施可能會(huì)被雜物堵住，影響其排水作用。 強(qiáng)降雨期間，雨水管道通常是承壓狀態(tài)，排掉水體可能會(huì)超出設(shè)計(jì)參數(shù)，所以，需根據(jù)重現(xiàn)期算得的流量，以1.5～3.0 倍的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整排水徑流量，避免產(chǎn)生道路積水。

3 市政既有道路改造施工技術(shù)方案

某小區(qū)中的一條市政既有道路，全長(zhǎng)2.5 km，附近都是住宅用地，道路原狀的總寬度為23 m，包括機(jī)動(dòng)車(chē)道（14 m）與非機(jī)動(dòng)車(chē)道（2×3 m）、綠化帶（2×1.5 m）。 既有道路內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施條件不良，時(shí)常出現(xiàn)污染與水體蓄積的情況，影響著居民的正常出行。

3.1 道路改造思路

既有道路的雨水管理系統(tǒng)中包含路面收集與排泄口、管網(wǎng)運(yùn)移，存在較多的問(wèn)題。 一是在路面收集到的雨水，直接經(jīng)過(guò)管網(wǎng)排掉，未能用在灌溉綠化帶方面，造成水資源流失；二是綠化帶不能儲(chǔ)蓄雨水，在相對(duì)干旱的時(shí)間段，需用自來(lái)水進(jìn)行澆灌；三是既有路面硬化，不具備透水性，遇到強(qiáng)降雨會(huì)產(chǎn)生不同程度的地表徑流。 在既有道路的改造中，要重點(diǎn)消除上述3 種現(xiàn)象。

按照正常思路， 城市道路收集雨水一般利用人行道與車(chē)行道，前者是利用鋪裝面滲透，實(shí)現(xiàn)吸收與儲(chǔ)蓄，其余水體則由綠地部分完成滲透，統(tǒng)一轉(zhuǎn)移至蓄水池。 假設(shè)蓄水池容量不足，冗余部分會(huì)由管道向外輸送。 后者是利用徑流運(yùn)移到綠化帶，而后通過(guò)相同的方法完成滲透與匯集至蓄水池。 海綿城市下降水運(yùn)移流程如圖1 所示。

圖1 降水運(yùn)移流程

既有道路施工設(shè)計(jì)中，結(jié)合海綿城市理念，應(yīng)當(dāng)在改善原有問(wèn)題的同時(shí)，注意總體的經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)性。 既有道路寬度達(dá)到23 m，基本滿(mǎn)足居民的日常所需，再加上四周都是居民樓，所以不繼續(xù)加寬，直接在兩側(cè)增加彩色的透水性材料，強(qiáng)化道路的對(duì)比度，保障交通視覺(jué)的安全性[2]。同時(shí)，出于經(jīng)濟(jì)方面的考量，既有中線與斷面高程也不會(huì)進(jìn)行過(guò)多調(diào)整，僅是基于道路現(xiàn)狀進(jìn)行排水方面的改造。 預(yù)計(jì)在施工完成后，雨水回收可由綠化帶、溢流井與市政管網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)。 具體要改造建設(shè)的內(nèi)容有：人行道區(qū)域的透水鋪裝與綠化帶、溢流的雨水口等。 相應(yīng)道路斷面結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2。

圖2 改造后道路斷面結(jié)構(gòu)

3.2 道路改造重難點(diǎn)

首先，土工布鋪裝。 在此改造項(xiàng)目中，涉及路面范圍較大，本地市面上流通的防水土工布尺寸以5～8 m 為主， 不能達(dá)到全面鋪設(shè)的效果，還要進(jìn)行土工布搭接。 而在搭接作用中，施工人員要把接縫處盡可能與邊坡位置對(duì)應(yīng)，按照“上壓下”的形式搭接，而且需盡量靠近上扣線。 另外，在現(xiàn)場(chǎng)搭接中，施工人員要先查看作業(yè)面的平整情況， 特別是不可產(chǎn)生空穴等類(lèi)似的病害問(wèn)題。

其次，透水盲管布設(shè)。 透水盲管需安裝在碎石層之間，施工中要借助專(zhuān)業(yè)機(jī)械鋪上碎石，直到設(shè)計(jì)的盲管底部高度，待鋪設(shè)好盲管并驗(yàn)收通過(guò)后，鋪上其余碎石。 在此改造工程中，選擇了φ150 mm 規(guī)格的雙壁波紋管， 在其管壁均勻留下孔洞，開(kāi)孔率大約處于1%～3%。

最后，回填種植土。該項(xiàng)目填充的種植土是用20%原狀土搭配60%的粗砂，其余部分回填菌渣與椰糠，按照級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)制作回填土后，可直接就近使用。 現(xiàn)場(chǎng)回填作業(yè)中，主要需把控沉降高度參數(shù)，在達(dá)到設(shè)置高度后，施工人員要根據(jù)雨水溢流口的位置，在其下游1 m 左右布設(shè)擋水土埂，可避免因?yàn)槁肪壥_(kāi)口導(dǎo)致雨水出現(xiàn)斷流。

3.3 綠化帶施工

既有道路綠化帶共有3 m， 此次改造調(diào)整成下沉式的結(jié)構(gòu)，在其兩側(cè)增加路緣石，高度標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一為150 mm。 同時(shí)，按照5 m 的距離間隔，在路緣石上鉆取孔洞，使路面徑流進(jìn)入通道，雨水借此能向綠化帶運(yùn)移。 另外，考慮到強(qiáng)降雨天氣，在綠化帶中，以30 m 為間隔標(biāo)準(zhǔn)留出一個(gè)溢流口，如果降水量過(guò)大，能直接由溢流口轉(zhuǎn)移到市政管網(wǎng)內(nèi)排掉。 在該綠化帶斷面結(jié)構(gòu)中，設(shè)置了4 層。 一是砂濾層，回填礫石與中粗砂，經(jīng)過(guò)強(qiáng)度夯實(shí)處理后，單層厚度要保持250 mm，并且還需內(nèi)中間鋪上數(shù)條滲水管，其中，管材規(guī)格為φ100 mm，其可作為溢水口的補(bǔ)充，將滲透冗余的部分，運(yùn)移到相連的蓄水設(shè)施抑或市政管網(wǎng)。 二是填料層，用到滲透性極強(qiáng)的材料，單層厚度保持在800～1 000 mm。雨水經(jīng)過(guò)該層處理，能過(guò)濾掉水體內(nèi)較大的顆粒物，并對(duì)上層具有支撐作用。 三是植被層，包括植土層以及多種植被。 在該項(xiàng)目中，主要選用了月季、海棠等品種，耐水與耐寒性能都相對(duì)較好。 在植土層中，設(shè)置了喬灌木、地被與草本四大類(lèi)，各自最低高度標(biāo)準(zhǔn)分別是：?jiǎn)棠? 000 mm、灌木700 mm、地被350 mm 以及草本植物（厚度）250 mm。 四是蓄水層，起到臨時(shí)沉淀與儲(chǔ)蓄路面徑流的作用，避免土壤水分含量過(guò)低以及承受徑流沖刷，其高度標(biāo)準(zhǔn)是150～200 mm。

3.4 透水鋪裝

結(jié)合海綿城市的道路建設(shè)思路，路面鋪設(shè)透水材料，有利于減少地表徑流，加速道路雨水處理速度，并能微調(diào)道路溫濕度，補(bǔ)充地下水，預(yù)防地區(qū)內(nèi)澇與熱島效應(yīng)，具備改造的經(jīng)濟(jì)作用與生態(tài)價(jià)值。 在此案例工程中，把既有混凝土路面全部刨除，改換為透水步磚。 在道路透水鋪裝系統(tǒng)中，最底層是碎石，厚度在200 mm，該工程選用了花崗巖，單層承載力能達(dá)到500 kPa 左右。 在鋪設(shè)好后，整體需經(jīng)過(guò)壓實(shí)處理，經(jīng)檢測(cè)密實(shí)度是93%。在其上層選擇了再生透水混凝土，將既有道路刨除掉的混凝土，破碎處理后當(dāng)作粗集料，搭配透水效果較佳的新混凝土材料。 在該層上方要鋪設(shè)透水土工布，該層的主要作用是透水以及避免水中顆粒物造成堵塞，維護(hù)土體穩(wěn)定，確保整個(gè)透水系統(tǒng)完全暢通。 此處，選擇了反濾土工布，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)是800 g/m2。 在土工布上方要鋪設(shè)中粗砂，單層厚度在30 mm 左右，同樣具有滲透過(guò)濾的作用，能夠維系上部透水層，并且為保證中粗砂層穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)碾壓。 如圖3 所示的透水鋪裝表層，其選擇縫隙式的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，厚度為80 mm，所有板件都是混凝土材料一次澆筑制成，尺寸并不固定，最大規(guī)格是500 mm×1 000 mm×50 mm。為使雨水自流，板材表面都會(huì)留出適當(dāng)弧度，利用自重進(jìn)行固定。 相鄰板材會(huì)留出梯形縫隙，上底是8 mm，下底是24 mm，起到滲透雨水的作用。

圖3 道路表層鋪裝

3.5 溢流改造

1）溢流口。 結(jié)合前文對(duì)綠化帶改造的施工描述，溢流口就是分布在綠化帶中，相鄰口距離是30 m，其井口高度超出綠化帶100 mm，由C20 混凝土模塊澆筑形成，徑長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)是500 mm。在道路改造后投入使用中。 強(qiáng)降水形成的雨量可能會(huì)超出綠化帶本身過(guò)濾滲透能力， 冗余部分就可通過(guò)溢流口直接運(yùn)移至管道內(nèi)排出。

2）溢流蓄水池。 在人行道外側(cè)布設(shè)溢流蓄水池，規(guī)格是1 000 mm×500 mm×1 200 mm，底部是鋼筋混凝土制成，設(shè)置暗管和市政管道連接， 此改造處理方式不會(huì)對(duì)既有道路進(jìn)行任何變動(dòng)。 針對(duì)雨水運(yùn)移處理，在該溢流系統(tǒng)內(nèi)，雨水會(huì)先經(jīng)過(guò)透水鋪裝與綠化帶，借助顆粒重力作用實(shí)現(xiàn)自然沉淀。 在系統(tǒng)運(yùn)行中，假設(shè)蓄水池足夠容納當(dāng)前水量，內(nèi)部大多數(shù)雨水會(huì)經(jīng)過(guò)暗管向綠化帶進(jìn)行補(bǔ)充。 但如果水量過(guò)大，多出的大部分則會(huì)利用市政管道轉(zhuǎn)移給其他設(shè)施。

3.6 后期管理

道路改造結(jié)束后，要有專(zhuān)人定期查看鋪裝情況，假設(shè)有損壞，必須盡快修補(bǔ)與換新。 對(duì)于局部沉降不均勻問(wèn)題，可以嘗試找平與重新鋪裝。 如果發(fā)現(xiàn)滲水能力下降，就要考慮下層有可能被堵住， 此時(shí)需利用負(fù)壓吸取或者沖洗的方法去掉堵塞的雜質(zhì)。 另外，溢水口由于要長(zhǎng)期承受徑流沖刷等作用力，極易出現(xiàn)水土流失的情況，所以，需在溢水口周?chē)胖靡恍┧槭?，起到緩沖的作用[3]。 如果進(jìn)水口出現(xiàn)淤堵，必須盡快處理沉積物，保持其通暢。 而路邊的綠化帶要定期修剪樹(shù)木、拔除雜草，若有死亡的植物，要盡早補(bǔ)植，保障植被對(duì)水土的涵養(yǎng)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改造既有道路，能夠優(yōu)化對(duì)應(yīng)路段的交通條件，特別是在建設(shè)海綿城市的引導(dǎo)支持下， 能夠強(qiáng)化城市設(shè)施的雨水處理能力，維護(hù)城市環(huán)境穩(wěn)定。 市政既有道路的改造施工，要先掌握道路原狀，切忌盲目使用海綿城市的基本措施。 本文討論的改造項(xiàng)目就是在分析道路改造需要的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)， 提出了綠化帶蓄積與溢流井儲(chǔ)存等雨水使用的方法。 同時(shí)，出于經(jīng)濟(jì)性與時(shí)間上的考慮，盡可能保留道路原有狀態(tài)。結(jié)合實(shí)踐項(xiàng)目來(lái)看，通過(guò)合理改造施工的市政道路，有利于提高對(duì)雨水的使用率，降低內(nèi)澇發(fā)生概率的同時(shí)，能控制綠植維護(hù)用水量。