海绵城市低影响开发技术在旧城区道路升级改造的应用

黄广鹏

（广东省第一建筑工程有限公司 广州510010）

随着城镇化的快速发展，以及受全球气候变化影响的暴雨等极端天气频发，原城市基础设施标准不高，造成城市内涝灾害和热岛效应日益严峻，严重影响居民生活、城市运行及社会管理。城市规模不断扩展使土地资源日趋紧张，传统的雨洪排水模式根本无法解决城市内涝问题，通过对道路升级改造，不改变原规划或道路宽度和横坡，采用海绵城市低影响开发设施有效地控制雨水径流，解决和防范城市内涝灾害及热岛效应［1-3］。

1 工程概况

广安路、文华路、虹晖一路和虹晖二路基础设施升级改造项目位于珠海市金湾区红旗中心城区，4 条市政道路为城镇主干道，不可全封闭式施工，必须最大限度地减少对城镇日常运作的影响。结合道路沿线现状混凝土路面及场地透水性较弱的情况，本项目采用生态多孔纤维棉模块、下凹式绿地和透水铺装等低影响开发设施组合建设，提高原设计排水标准、排除路面雨水。广安路、文华路和虹晖一路整体呈南北走向，长度分别为1 350.059 m、1 297.396 m 和752.041 m，路幅宽度分别为32 m、24 m 和32 m，3 条道路使用4 362块120 cm×30 cm×50 cm的生态多孔纤维棉模块共785.16 m3；虹晖二路整体呈北南走向，长399.998 m，路幅宽度50 m，建设下凹式绿地3 200 m2和透水铺装1 600 m2。

2 海绵城市低影响开发技术特点和优势

低影响开发是一种通过源头分散由单项或多项组合的小型控制设施，优先利用自然排水系统，建设生态排水设施来维持和保护场地的自然水文功能，有效缓解内涝、削减径流污染负荷、节约水资源，提高水生态系统的自然修复能力的城市雨水管理理念。

⑴原有雨洪排水设施上增设海绵城市设施，将道路雨水统一调蓄，通过海绵城市设施统一蓄存、净化和排放，避免雨水量大于地下雨水系统调蓄容积而造成内涝，同时解决旱季地下含水量不足而造成热岛效应［4］。

⑵原有绿植上增设生态多孔纤维棉模块和溢流式雨水口，提高道路排水及增强道路排水调蓄容积，充分发挥市政设施对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，加强对地下水的控制，大大提高绿植的成活率。

⑶利用绿植与生态多孔纤维棉模块的净水特性，从源头加大对雨水径流约束，利用自然排水系统，建设生态排水设施，使城市开发建设前后的水文特征相接近。

⑷透水铺装采用孔隙率较大的蜂窝状多孔结构的材料，具有很好的透水性，减少路面雨水径流，暴雨时径流就地削减和分散，缓解热岛效应［5］。

3 主要施工技术要点

3.1 生态多孔纤维棉模块改造方案

树池之间增设生态多孔纤维棉模块，有雨水口位置布置2×3块模块，没有雨水口位置布置3×3块模块；用DE110PVC 导水管将模块连接贯通，接到溢流式雨水井；连接市政管井溢流管用DN300Ⅱ级钢筋混凝土管，溢流管管底标高须高于导水管管顶标高；模块、导水管和溢流管之间中回填粗砂，再施工道路（见图1）。

图1 生态多孔纤维棉模块布置Fig.1 Layout of Ecological Porous Fiber Cotton Module

3.1.1 施工流程

定位放线➝土方开挖➝素土夯实基础➝摊铺碎石排水层➝砌筑溢流井➝安装生态多孔纤维模块➝安装导水管➝安装溢流管➝回填中粗砂层➝人行道施工➝上截污挂篮和安装雨水箅➝清理打扫➝验收。

3.1.2 工艺原理

雨水进入在机动车道两侧溢流式雨水井内通过导水管流至生态多孔纤维棉模块，当模块蓄水饱和后，过剩雨水通过上方的溢流管溢流至市政管道［6］。模块孔隙率和缓冲容量大、保水性好、支持植物生长，因而埋深可以较浅置于地下水位以上，模块内部调蓄水量在无雨时，能够在不借助外力的情况下补给周边土壤及植被用水，无需建设绿化喷灌管网养护乔木植被。

3.1.3 施工控制要点

⑴按图测量定位沟槽位置，用物探仪探测开挖范围是否有管线，探测出有信号处用喷漆标注，防止破坏管线；土方开挖到设计的深度和标高，人工清理并整平夯实。

⑵碎石层上浇筑混凝土垫层，砌筑墙溢流井，内外抹1∶2 水泥砂浆并压光；溢流井与市政管井安装DN300Ⅱ级钢筋混凝土管，井管衔接处填缝密实防止雨水渗漏。

⑶铺设厚40 cm、粒径30～50 mm 的碎石层，安装生态多孔纤维棉模块，模块用DE110PVC 管连接贯通，接至溢流井（见图2）；安装后检查无漏水回填中粗砂，洒水使中粗砂与模块等充分接触密实。

图2 模块和导水管安装Fig.2 Module and Water Guide Installation

⑷人行道路基平整夯实，压实度要达到92%，铺设15 cm厚级配碎石垫层，浇筑10 cm厚C25透水混凝土，铺装8 cm厚花岗岩和路缘石。

⑸附属设施安装：清理溢流井内垃圾，安装导水管不锈钢罩，挂上截污挂篮，安装路缘石雨水箅。

3.2 生物滞留带方案

机动车道和非机动车道间设置宽4.0 m 雨水花园与宽2.5 m 植草沟组合的下凹式绿地带，非机动车道采用透水铺装结构；雨水花园下沉15 cm形成蓄水层。

⑴雨水花园：铺设防渗土工膜和2 层厚35 cm+5 cm 的碎石层，在碎石层内沿道路纵向设置坡度为0.3%的DN150PVC 穿孔排水管，每个雨水花园设置DN590 圆形涡轮式雨水口（间隔约30 m），用DN300Ⅱ级钢筋混凝土管将雨水口与市政管井连接（见图3）。

图3 雨水花园大样及传输型草沟剖面Fig.3 Detailed of Rainwater Garden and Profile of Transmission Ditch

⑵透水铺装：防渗土工膜+15 cm 厚级配碎石垫层+10 cm厚透水水泥稳定碎石层+5 cm透水沥青混凝土+4 cm 彩色改性透水沥青混凝土；碎石垫层内设置14 cm×14 cm矩形纵向排水盲管，盲管由φ8 cmPVC带孔软式透水管外填级配碎石组成，管两端出口接入雨水井（见图4）。

图4 透水铺装大样Fig.4 Detailed of Permeable Pavement

3.2.1 施工流程

定位放线➝土方开挖➝砌筑涡轮式雨水口→安装溢流管➝铺设防渗土工膜➝敷设排水管道➝铺设2层碎石层➝满铺透水土工布➝回填生物过滤介质（土）➝透水铺装➝种植草皮和乔木➝清理打扫➝验收。

3.2.2 工艺原理

⑴机动行道：雨水经侧石开口流进下凹式绿地带内雨水花园和植草沟，经植草沟传输收集到雨水花园蓄水层并滞留在绿地带下的种植土、碎石滤层，使初期雨水边蓄边渗，以达到滞洪蓄涝、净化初期雨水的作用［7］。当雨水花园蓄水达到一定高度，雨水经雨水口排至市政管道，同时雨水会下渗至碎石滤层，通过穿孔管收集流入雨水口再排入市政管道［8］。

⑵非机动车道：雨水在透水铺装结构内部渗透并临时蓄积，雨量增大时雨水渗透到各透水层，下沉流进盲管后排入市政管道［9］。

3.2.3 施工控制要点

⑴按图测量定位，用物探仪探测开挖范围内管线，探测出有信号处作标志，防止破坏管线；先挖掘机开挖雨水花园，再开挖溢流井，严禁超挖；植草沟按边坡1∶3放坡；基底由人工配合清理。

⑵ 平整沟槽浇筑混凝土垫层，砌筑1.6 m 高DN590 圆形涡轮式雨水口，内外抹1∶2 防水水泥砂浆；用DN300Ⅱ级钢筋混凝土管将雨水口与市政管井连接，井管衔接处填缝密实防止雨水渗漏，装PC 合金井座；井外侧土方回填至碎石层底部。

⑶修平沟槽夯实基础，路基上铺防渗“两布一膜”，土工布厚度≥0.5 cm，碎石粒径30～50 mm，上层厚50 mm 碎石粒径5～15 mm，挖掘机推平，人工辅助调平，填补边角部位。

⑷碎石层底部上20 cm 敷设DN150PVC 穿孔排水管（坡度0.3%），排水管外面、进出水口处用长丝土工布包裹，排水管穿孔按φ10 mm 环周均匀开6 排梅花形布置。

⑸碎石层上满铺透水土工布，土工布搭接15 cm，铺设时防止损坏。回填厚30 cm 生物过滤介质（土），坡度0.3%，其配合比为40%砂+40%种植土+20%椰糠；因浇灌会使土壤密实，回填加高5 cm；绿化带种植耐水湿的植被和乔木，种乔木需避开雨水口（见图5）。

图5 生物滞留带改造后实景Fig.5 Actual Situation after Reconstruction of Biological Detention Zone

⑹路基平整夯实，非机动车道和人行道路床压实度≥92%，铺装层施工时将基层清理干净，摊铺用专用振动机振实整平，表面平整美观。在透水水泥混凝土施工完后覆盖养护，洒水养护至少达到7 d 以上。

4 低影响开发设施维护

为使低影响开发设施正常运行应定期保养，确保其长期可持续地发挥功能。因此要做好日常检查、检测等工作，发现问题及时维护。

⑴生态多孔纤维棉模块维护：定期清洁截污挂篮的杂物，定期维护植草和渗井，发现渗井损坏及时修复。

⑵生物滞留带维护：定期检查溢流口、进水口是否有堵塞或水流不畅现象，若有应及时清理。当雨水36 h 内无法排空时，检查表层种植土或树皮杂物覆盖层，应置换或清理。

⑶透水铺装维护：铺装面有不均匀沉降现象时应局部整修找平；透水路面雨水浸泡无法排干，渗透能力明显降低应采用负压抽吸和冲洗措施，或结构层内盲管两端堵塞，应及时维护。

5 结语

海绵城市低影响开发技术不仅可以在旧城道路升级改造中应用，还可以在小区、广场、公园等改造中实施；本项目应用了生态多孔纤维棉模块、下凹式绿地和透水铺装等低影响开发设施，大大提升城市排水系统和改善生态系统，从而解决内涝灾害和缓解热岛效应，维护城市良好的生态功能［10］；该技术对周边扰动较小，工期短，施工方便，安全可靠，且使用年限较长，可最大限度地降低开发建设过程中对生态环境的影响。该技术是绿色生态建设的重要内容之一，实现城市化和自然生态系统协调发展目标，提高城市化质量，推动节能减排促进社会持续健康发展，具有广泛的应用前景和参考价值。