中环快速路海绵工程质量调查及研究

方 燕，龚金龙，樊绿叶，冯 谦

（1.昆山市建设工程质量检测中心，江苏 昆山 215337；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

现阶段海绵城市项目的建设仍以设计和施工为主，缺乏工程建设后的运维管理［1］。对已建成的海绵城市工程定期开展现状评估，加强相关设施的维护和管养，是海绵城市项目发挥预期作用的重要保障［2，3］。昆山市中环快速路是全国率先结合海绵城市技术建设的高架快速路，于 2015 年通车运营，同时投入使用配套的 586 个海绵设施。本文开展现场调查，从雨水径流汇入雨水口、雨水经管道转输进入消能井和生物滞留池、滞留池自身结构功能等全过程分析海绵设施运行现状，针对发现的问题，提出有效可行的建议，为相关海绵城市工程的运维提供参考。

1 调查背景

昆山中环快速路穿越昆山市中心城区核心区域（见图 1），由东线黄浦江路、南线国道 G312、西线江浦路、北线省道 S339 组成，全长约 44.2 km，涉及景观面积3.2 km2，围合面积达 78 km2（见图 2）。其中央高架桥为双向六车道，宽 24 m，两侧地面车行道、非机动车道宽 9 m。沿线河道众多，水系丰富，主要有娄江、青阳港、张家港、小澞河等，海绵设施共计约 568 处，主要类型为生物滞留池、人工湿地等。

图1 昆山中环快速路区位图

图2 昆山中环快速路周边水系

2 调查方案

2.1 抽样调查路段

在中环东南西北四条线路问题反映较多的路段进行抽样调查，其中东线选取昆嘉路-景王路段、西线选取萧林路-前进路段、南线选取金蝶路—郁金香路段，北线选取长江路—青阳路段。各路段均包含海绵设施 20 个，总计抽样数量 80 个，占中环海绵设施总数量的 13.6 %，如图 3 所示。

图3 抽样路段位置图

2.2 调查内容

从雨水径流汇入雨水口、雨水经横管立管等管道转输进入消能井和生物滞留池、滞留池自身结构功能等全过程调查海绵设施运行情况。主要调查内容包括：①降雨期间桥面的雨水径流组织情况，包括汇流和转输两个过程；②观察降雨期间海绵设施表面进水情况；③评估海绵设施内植物生长状况；④检测海绵设施池内填料的常水头渗透系数；⑤开挖池体，核查海绵设施结构层的完整性。

3 调查结果

3.1 降雨期间桥面雨水径流汇流转输情况

降雨时雨水按照划定的汇水分区汇入雨水收集系统是海绵设施发挥作用的前提。按照设计，降雨由桥面就近汇入雨水口，由敷设在桥体内部的横管和立管转输，进而进入地下的消能井、生物滞留池等设施，从而避免桥面积水。在降雨时段（2021 年 9 月 13 日，暴雨），现场观察抽样路段桥面雨水汇流、转输情况，观察到桥面伸缩缝漏雨（见图 4）、桥面底部漏雨（见图 5）、桥墩衔接处漏雨等现象（见图 6）。

图4 伸缩缝漏水

图6 桥墩与桥面衔接处立管漏水

3.2 降雨期间海绵设施表面进水情况

降雨期间观察生物滞留池表面进水情况，径流汇流、转输过程正常时，雨水应由滞留池进水口进入池体表面，在滞留池内各层依次下渗。

现场观察 80 个生物滞留池进水端，小部分生物滞留池表面进水正常，如图 7 所示，大部分生物滞留池表面进水异常，如图 8 所示。经统计，71 个表面未见明显雨水，占比约 89 %。各抽样路段具体情况如表 1 所示。

图7 正常进水

所属路段 调查数量/个 进水端无明显进水数量/个 占比/%中环南线 20 19 95中环东线 20 20 100中环西线 20 16 80中环北线 20 16 80总计 80 71 89（平均）

3.3 海绵设施内植物生长状况

生物滞留池内的植物具有加强过滤、保持过滤层不板结、去除部分污染物［4］和景观等作用。现场观察抽样路段内 80 个滞留池植物生长情况。其中植物长势好且具有一定景观效果的共 22 个，如图 9 所示，占比27.5 %；植物长势一般，伴有一些杂草，景观效果一般的共 34 个，如图 10 所示，占比 42.5 %；滞留池表面土壤大面积（一半以上）裸露，景观效果较差的共 24 个，如图 11 所示，占比 30 %。数据统计如表 2 所示。

图9 长势良好

所属路段 调查个数/个 长势良好/个 长势一般/个 长势差/个中环南线 20 10 10 0中环东线 20 2 11 7中环西线 20 10 10 0中环北线 20 0 3 17合计 80 22 34 24占比 27.5 % 42.5 % 30 %

3.4 海绵设施填料渗透系数

生物滞留池内的填料应保证一定的渗透性能、保水保肥性能［5］。过滤层渗透系数一般在 30～300 mm/h，取过滤层土壤，实验室内测其常水头渗透系数，检测结果如表 3 所示。其中，渗透系数＜30 mm/h 的为 5 个，占比 6.3 %；渗透系数＞300 mm/h 的为 46 个，占比 57.5 %。

所属路段 检测数量／个渗透系数/（mm·h-1）最小 最大 平均中环南线 20 9 2 030 227中环东线 20 49 804 320中环西线 20 229 13 029 1 744中环北线 20 6 17 155 2 662

3.5 生物滞留池池体结构

3.5.1 开挖典型海绵设施

现场开挖有代表性的生物滞留池两个，1号生物滞留池开挖图如图 12～图 14 所示，经前期实验室检测其渗透系数正常（121 mm/h），植物生长状况良好，进水管口通畅。

图12 开挖前

2 号生物滞留池开挖图如图 15～图 18 所示，经前期实验室检测其渗透系数小（低于 30 mm/h），土壤大面积裸露，植物死亡严重，管口堵塞。

图15 开挖前

图18 土壤层中掺杂石块

3.5.2 开挖结果

生物滞留池 1 结构完整，包括过滤层 600 mm、过渡层 60 mm、排水层 200 mm，排水层内埋设 3 根穿孔排水管。生物滞留池 2 为简易型生物滞留池，蓄水层以下仅包含土壤层 300 mm，土壤黏性大，且土壤层中挖出较大石块。

4 结论

1）雨水汇流及转输过程。高架桥面部分伸缩缝不密封。中环交通量大，车辆运行对桥梁产生的震动，以及由于温差带来的变形，造成原有防水处理开裂失效。

2）地上管线破损。降雨时，桥面底部部分位点漏水，推测桥体内部相应位置的横管破裂；部分立管在桥墩与桥面的接合处不闭合，导致雨水外泄。

3）部分雨水井内管道破损、断裂。现场检查抽样路段的雨水井，部分井内通往滞留池的管道断裂。

4）生物滞留池自身结构功能。经现场开挖和实验室测定填料渗透系数，生物滞留池存在的问题主要为：部分生物滞留池进水管堵塞；部分生物滞留池填料黏性大，雨水渗透性能差；部分生物滞留池土壤大面积裸露，种植植物死亡。

5 建议

海绵设施良好运行效果的保障涉及多个环节，包括汇水区雨水的汇流、地上，地下管线的转输，滞留池良好的滞蓄净化功能等。结合中环快速路海绵工程现场调查结果，给出以下运维建议。

5.1 定期排查中环快速路路面雨水径流组织情况

中环快速路工程因车流量大、车速快等特殊情况，路面雨水径流的排查存在较大难度。养护单位可与相关部门联动，在夏季降雨较为密集的时间段内，进行快速高效的摸排。

5.2 定期检测海绵设施填料渗透系数

海绵设施的渗透、净化功能主要取决于过滤层填料。在日常的使用过程中，道路冲刷带来的杂质会有一部分进入过滤层，对填料的结构产生影响，从而削弱了其渗透及净化的功能。建议每年对海绵设施的填料进行挖检，对填料渗透系数偏离正常范围的海绵设施，及时换填。

5.3 加强雨水井内管道检查

在中环快速路的日常养护中，加强海绵设施的养护，尤其是雨水井井内的检查，建议在夏季高温、冬季低温期间，加密检查井内管线的破损情况，并及时修复。

5.4 加强海绵设施内绿化养护

通过多年来的本土试验，现阶段已经摸索出一批适合种植于本地海绵设施中的植物，与传统绿化相比，海绵适生植物在景观效果上，仍有一定差距，本次调查中也发现，海绵设施内植物长势有一部分出现了衰退的现象。建议加强海绵设施内的绿化养护，及时修剪、清理，在保障海绵设施的功能基础上，逐步提升设施的景观效果。

5.5 对中环快速路海绵工程进行整体性的修复

中环快速路的海绵工程，是环环相扣的系统性的生态工程，通过本次调查发现，工程运行多年来，局部的累积效应已导致了海绵设施的功能性衰退。建议每 5 年 1 次，对中环快速路进行全面的调查以及系统性的修复。

6 结语

昆山中环快速路工程是昆山市海绵城市建设理论与实践相结合的阶段性成果，通过地上、地下管线的衔接，实现了对道路雨水的收集与利用。昆山中环快速路工程通车运营至今已有 6 年，通过调查发现，中环快速路配套的海绵设施，在雨水汇流传输和过滤净化两方面，因管线及过滤层填料老化等因素影响，海绵功能损耗较大。为保障海绵设施的功能，充分完善对雨水的收集与利用，在快速路的日常养护中，还需进一步加强海绵设施的运维，充分运用实际降雨，对工程现场进行勘察，重点观测雨水的汇流及传输情况，及时发现问题并系统性地修复问题。Q