北方地區低等級“海綿公路”建設技術研究

劉文俊

(山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032)

1 研究背景

1.1 “海綿公路”建設理念及要求

海綿城市理念主要是在基礎設施開發建設中，引入低影響開發措施，建立完善的生態系統，對雨水進行吸納、蓄滲和緩釋，盡可能維持項目開發建設前后水文特征不變，實現生態優先、安全為重、因地制宜、統籌建設的基本要求。

公路作為一種帶狀交通設施，與傳統城建開發對生態的影響相比體現出較大差異，“海綿公路”對傳統海綿設施的適應性存在一定的水土不服。構建完善的生態公路海綿體系，順應自然、保護生態，對建設綠色生態公路起到重大指導價值。

1.2 研究項目基本概況

山西雁北地區某縣農村旅游扶貧公路項目所在地位于山西省最北端，地處黃土高原東北邊緣，屬溫帶大陸性季風氣候區，受季風影響，四季鮮明，有典型的北方地區環境特征。路線全長64.15 km，其中主線道路41.52 km，采用三級公路設計標準，支線道路22.63 km，采用四級公路設計標準。道路主線起終點與鄰縣同批建設旅游公路順接，支線與現有省道和縣鄉公路相連接，形成四通八達、層次分明、功能齊備的公路運輸網。

2 北方地區低等級“海綿公路”構建措施分析

2.1 建設條件

北方地區地質土層多以黃土、砂類土等巖層為主，尤其是黃土高原地區濕陷性黃土發育較多，氣候特征四季分明，降雨時空分布不均；風沙嚴重、土地沙化問題突出、水資源儲量不足，導致北方地區生態環境舊債欠賬較多。

另外大多市縣公路管理部門有限的公路養護資金與大體量的低等級公路維護需求形成鮮明對比，粗放型管理運營模式需有與之相適應的建設模式匹配。

2.2 海綿設施應用分析

山西雁北地區某縣農村旅游扶貧公路項目區為典型的北方氣候環境，主線道路與支線道路交織形成大區域內的低等級公路網，著眼于適應性強的海綿設施研究，對北方地區建設綠色環保型“海綿公路”有較大指導示范意義。

(1)雨水入滲和滯蓄

①透水路面

受氣候主導作用，北方地區冬季寒冷，積雪現象容易出現，道路沿線土體存在凍脹現象，路面徑流降水滲入路面結構會導致積水融凍破壞路面結構的整體穩定。且北方地區風沙浮塵嚴重，透水路面清洗困難，后期維護難度大，因此不推薦鋪裝透水路面。

②植草邊溝

采用蝶形土質植草邊溝代替灰色硬化排水邊溝及排水溝，邊溝徑流系數大大降低，路面徑流雨水進入植草邊溝后，土體吸水飽和后開始形成徑流，以較低的流速流入下游的過程中，可起到調節降雨洪峰的作用。植草溝內的植物可截留、吸收大部分路面雨水沖刷帶來的泥沙和有機污染物，可降低對下游水體的污染。為避免植草邊溝內下滲雨水浸入路基導致路基強度減弱，在植草邊溝靠路基一側鋪設一層防滲土工布，深度按不小于2 m控制。

③植草護坡

道路沿線路基防護工程存在大量硬化下墊面，對原地面生態破壞嚴重，研究項目區土質多為黃土、砂土，在填挖方高度小于8 m的路段采用土質植草護坡，坡面降雨能夠下滲、存蓄在道路兩側防護范圍內，形成補給地下水的水源。但是在易發生陡坡坍塌及滑坡災害的路段，應當以安全防護為第一任務，采用傳統擋墻防護。

④下沉式綠地

結合公路兩側用地界，在旅游扶貧公路路基零填挖方路段，道路兩側路沿石至用地界之間設置下沉式綠地，下沉高度不小于5 cm。由于該項目道路縱坡變坡點較多(平均3.253個/km)，最大縱坡7%，為有效溢流下沉式綠地內的超量雨水，不另行設置溢流口，僅將道路每兩個變坡點之間的下沉式綠地作為一個單元，在每個單元縱坡最低點開設豁口，與植草邊溝或其他排水設施連通，將超量雨水排入下游設施。為避免濕陷性黃土路段滯蓄雨水下滲導致路基失穩塌陷，在路基兩側5 m范圍內不建議采用，否則應采用相應的預防措施。

(2)雨水調蓄和控制

受溫帶季風氣候作用，北方地區降水多集中在7、8月份，夏季暴雨、春旱嚴重，旅游扶貧公路沿線土地沙化問題嚴重路段，存在暴雨時徑流雨水挾裹泥沙向下游輸送的問題。對降雨的有效調蓄和控制，對降低暴雨洪峰流量、水土保持有積極作用。

利用道路兩側現有的天然洼地、河道設置雨水塘，匯集植草邊溝及自然明渠來水，建成雨水的彈性調控設施，實現面源污染控制、削減道路管涵洪峰過流流量。

雨水塘采用雨水滲透塘和雨水調蓄塘兩種模式，自然明渠來水進入雨水塘前，應在雨水塘前設置前置塘，去除大顆粒污染物并減緩水流流速，進水處設置卵石消能，防止水流沖刷侵蝕。其中滲透塘底部設置透水土工布，邊坡坡比按1∶4控制，塘底至溢流水位不下于1.0 m；調蓄塘底部采用植草磚+0.6 m種植土+防滲土工布處理，邊坡根據地質情況選用植草、空心磚、干砌塊石、漿砌石等形式，塘深不小于1.5 m，蓄水位以上設0.5 m超高。雨水塘周圍設置護欄、警示牌等安全設施。

(3)水資源收集利用

北方地區地下水超量開采問題突出，提高水資源的利用率、合理回用中水、收集利用降水、回補地下水成為與海綿設施相結合的“海綿公路”管理措施，低等級公路運營期，道路沿線用水量最大的設施主要為綠化用水。通過將低等級公路建設為“海綿公路”，土質邊坡和植草邊溝下部土層能夠在降雨后滯蓄部分雨水，除滿足綠化植被用水外，下滲還可下滲回補地下水，利用雨水調蓄塘蓄積的雨水，可以作為日常綠化養護用水，減少地下水開采量。

(4)景觀植被選擇

根據當地氣候特征，項目沿線喬木采用的河北楊、國槐、大葉榆；地被綠植采用野菊、金針、銀葉菊；水生植物采用蘆葦、荷花。

3 結束語

結合低影響開發理念，在北方地區低等級公路建設中貫徹“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字指導方針，將公路排水系統建設成“慢排緩釋”、“資源利用”、“自然和諧”的海綿體系，能夠更好適應北方自然氣候，減小公路運營期的養護投資，實現生態友好開發目標。