整體海綿化在城市軌道交通車輛段應用研究

謝碧輝

（中鐵二十五局集團有限公司 廣東廣州 511455）

1 引言

南寧市軌道交通心圩車輛段項目，為全國首個采用先進、環保整體海綿生態應用工程，為提高南寧市城市水資源可持續發展的城市軌道交通區域綠色濕地走廊的生態環境工程。心圩車輛段整體海綿工程，單體規模大、場地面積大，為盡可能在不破壞景觀設計理念的前提下進行海綿化施工，在軌道區、道路、綠化、景觀等不同區域所采用海綿地面材料和施工方法均不相同[1]。

2 工程概況

由中鐵二十五局集團承建的南寧市3號地鐵線南寧心圩車輛段為全國第一個采取整體海綿化設計與應用的軌道交通車輛段，地處廣西壯族自治區南寧市高新區新際路西側。心圩車輛段整體項目于2015年11月1日正式開工建設，于2018年11月20日建成，2019年2月28日正式投入使用。

心圩車輛段整體海綿施工工程，在段區休閑道路鋪設透水磚，停車場表面作為海綿吸水，并采取下凹式綠地、傳輸型植草溝、雨水滯留花園等海綿體材料吸收地面雨水。海綿化應用原理是將整個段區的雨水通過海綿體材料流入滯留花園、綠地，經過滯留、滲透、凈化后排入濕塘。濕塘對雨水進行重復回收后應用于道路澆灑、綠化灌溉等方面，解決雨水回收及環保問題。雨水通過統一收集進入生態濕塘進行調蓄處理，可改善水質、提升雨水回收使用效率，保證心圩車輛段整體海綿工程達到設計總體目標[2]。

整個場地分成東西南北四個區域，每個區域地面標高根據自然地表流水坡度進行設置，總平面見圖1。

圖1 總平面布置

3 總體海綿化施工內容及工藝流程

（1）海綿工程數量（見表1）

表1 南寧市心圩車輛段海綿分項工程匯總

（2）海綿化施工工藝流程

在整個心圩車輛段的辦公區、生產區、生活區、綠化景觀區內全部采用海綿體材料施工。宿舍屋面立管采用雨水斷接施工技術，其余屋面通過雨水立管排入場區內的雨水管網，最后排入市政管網；軌行區雨水統一收集進入生態濕塘進行調蓄處理，從而完成心圩車輛段海綿化施工[3]。具體流程見圖2。

圖2 海綿化施工工藝流程

4 分項海綿工程施工技術

（1）停車場、園林道路透水磚海綿化施工

1＃停車列檢棚、派出所辦公樓等建筑周邊為生態停車場，采用混凝土生態磚鋪裝，表面坡度為3%。雨水自流至四周的排水溝后排入附近的下凹式綠地、雨水花園、植草溝，同時路面及普通綠地雨水也分別就近排入附近的下凹式綠地或者雨水花園中進行滯留、下滲、凈化處理。在雨水排出末端通過設置雨水收集調節池達到距離短、排水快的控制蓄水量海綿化處理效果[4]。透水磚人行道地面見圖3。

圖3 透水磚人行道地面

（2）瀝青道路、混凝土道路及廣場路面海綿化施工

道路混凝土或瀝青路面及廣場磚表面通過設置2%的坡度以龜背型向道路兩側排水，道路兩側設置排水溝按5%的坡度來保證路面不積水，見圖4。

圖4 道路混凝土或瀝青路面及廣場磚

（3）下凹式綠地海綿化施工

為了防止車輛段重要構筑物及鐵路基床等重要設備基礎發生浸泡，通過采取海綿化施工，能夠阻止下凹綠地下滲的雨水進入機動車一側的路基壓實土層和濕陷性原狀土層內。由于受水在土壤中的滲透能力及植物耐水淹成活能力影響，下凹式綠地下沉深度控制在200 mm以內，見圖5[5]。

圖5 下凹式綠地海綿化施工

（4）植草溝海綿化施工

植草溝海綿化是下凹式綠地的一種施工方式，但比一般下凹式綠地的地面標高略低，由于常年有水，需要種植水生植物。植草溝施工需在以下幾個方面進行控制：①植草溝兩邊坡度控制在1∶3，縱向放坡大于4%以利于自然流水。縱坡坡度大于10%時，可設置中途臺坎、臺階[6]。②植草溝斷面采用梯形或倒拋物線形。③植草溝內最大水流速控制在0.8 m／s以內、曼寧系數控制在0.2～0.3。④土工布上敷設的礫石孔隙率在35% ～45%范圍，有效粒徑＞80%，滲透系數應大于5×10－6m／s。植草溝底面低于溝兩側地面150 mm。綠地底層碎石＋中層中粗砂＋上層種植土壤土層厚度共計300 mm，可保證植草溝既有雨水下滲至溝底，既起到海綿吸水作用，又可綠化環境，見圖6[7]。

圖6 植草溝海綿化施工

（5）雨水滯留花園海綿化施工

雨水滯留花園生物滯留是海綿化施工重要環節，本項目選擇在地勢較低的4塊區域徑流的源頭區域實施。徑流源頭區域包括道路綠化帶、停車場、密集建筑等附近區域。雨水滯留花園生物滯留主要是在土壤中種植花草植物進行綠化，底層為碎石、中粗砂濾水層，將區域徑流污水、雨水在滯留花園進行生物凈化后成為中性水[8]。

種植在雨水滯留花園內的植物易滋生病蟲害，需選擇抗病蟲害能力強、抗旱能力強、抗水泡能力強、抗污染能力強、抗熱能力強、抗凍能力強的水生植物。雨水花園內的沉積物及垃圾需定期清理，以免沉積物及垃圾堵塞致使其滲透能力下降。雜草需定期清除，生長過快的植物需及時修剪。通過雨水花園的溢流口將多余的溢流雨水盡快排入市政管網，保證車輛段內無內澇，見圖7。

圖7 雨水滯留花園海綿化施工

5 濕塘

（1）心圩車輛段濕塘其受納的匯水面大于4 km2，所處位置為整個車輛段的高程最低點，由該處一水塘改造而成[9]。濕塘是段區海綿項目工程的最后一個分項工程，整個段區徑流雨水匯入濕塘蓄存，需要時蓄存水作為補水水源排至綠地等地方進行灌溉。當濕塘蓄水量超過最大值時，可將多余的蓄存水排入市政管網，保證濕塘常年有水，并將濕塘設置成項目場地內的景觀水體，至此南寧心圩車輛段海綿工程整體完成。該項目打造出海綿城市功能示范生產廠區，形成了良好的水生動植物生態環境，以保證濕塘種植的植物充分發揮其功能[10]。

（2）安裝增氧機解決濕塘內的藻類生長吸氧和不流動水缺氧而造成濕塘形成厭氧、富營養化的生態環境問題。采取生態駁岸和非硬質池底作為水生植物、動物環境，水體中種植旱傘草、鳶尾、美人蕉及再力花等水生植物，放養清道夫等景觀魚于濕塘中，可提高水體對有機污染物和磷、氮等無機營養的控制作用。魚類以藻類為食，可控制藻類的過渡繁殖。

6 結論

（1）南寧心圩車輛段整個場地匯水面積為23萬m2，包括場地屋面、綠地、水景和生態停車場等。本項目在海綿化施工完成后，合理滯留、下滲、收集控制的雨水達到了南寧心圩車輛段整體海綿工程的功能要求。項目海綿化改造前后對比見表2[11]。鳥瞰效果圖見圖8。

表2 心圩車輛段海綿項目改造前后對比

圖8 鳥瞰效果圖

（2）本項目通過海綿化施工，減少了南寧心圩車輛段項目雨水外排流量，周邊管網排水能力得到有效提升。場地內年徑流量控制率為68.3%，年污染物控制率可達到50.3%，每年節約用水約20萬t，解決了因雨水排放不暢給機車車輛運營帶來的不便及安全隱患問題[12]。

（3）解決了軌道道床、檢修車間等硬質場地面積較大而綠化面積相對較少的問題，以及排水與自然景觀綠化、美化相融合的問題。該工程為全國第一個整體海綿化城市軌道交通車輛段實施工程，并獲得2020～2021年度國家“魯班獎”。