中新廣州知識(shí)城某已建道路海綿改造設(shè)計(jì)

歐彥華，孔 紅，趙力軍

（廣州市設(shè)計(jì)院，廣東 廣東 510620）

0 引 言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市硬化面積不斷加大，為解決內(nèi)澇頻發(fā)和水資源短缺并存的問(wèn)題，海綿城市的理念應(yīng)運(yùn)而生。市政道路作為城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，理應(yīng)順應(yīng)時(shí)勢(shì)，在設(shè)計(jì)上契合海綿城市的理念，因地制宜，通過(guò)多種工程措施相結(jié)合，最大限度的實(shí)現(xiàn)“滲、滯、凈、排”的建設(shè)要求。

1 工程概況

1.1 工程現(xiàn)狀

本工程位于中新廣州知識(shí)城，為一條在建市政道路。道路總寬30 m，縱坡8‰，設(shè)有機(jī)動(dòng)車(chē)道、側(cè)綠帶、非機(jī)動(dòng)車(chē)道以及人行道。機(jī)動(dòng)車(chē)道橫坡2%，坡向兩側(cè)為側(cè)綠帶，人行道與非機(jī)動(dòng)車(chē)道共板，橫坡1%坡向側(cè)綠帶。側(cè)綠帶高于機(jī)動(dòng)車(chē)道面0.15 m。道路橫斷面如圖1 所示。

圖1 道路橫斷面圖（單位：m）

原設(shè)計(jì)因特殊情況，未按照海綿型道路的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，側(cè)綠帶按照廣州市常規(guī)做法，全線呈龜背形隆起，雨水口布置在機(jī)動(dòng)車(chē)道邊，間距約30 m，僅收集機(jī)動(dòng)車(chē)道及1/2 側(cè)綠帶的雨水。人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道以及剩余1/2 側(cè)綠帶的雨水徑流利用道路8‰的縱坡自由散水，最終匯至道路開(kāi)口處的雨水口中。

對(duì)上述道路按照海綿城市的要求進(jìn)行改造。此時(shí)，機(jī)動(dòng)車(chē)道已施工至路面層；人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道平、側(cè)石已裝，僅余表面鋪裝未鋪，各類(lèi)管線及附屬構(gòu)筑物已完工，側(cè)綠帶已填土至機(jī)動(dòng)車(chē)道設(shè)計(jì)標(biāo)高，暫未購(gòu)入苗木進(jìn)行種植。

1.2 改造要求

該次改造需實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

（1）符合海綿型道路理念，徑流路徑清晰，機(jī)動(dòng)車(chē)道雨水不可直接排入已建雨水口；

（2）側(cè)綠帶在外觀上呈龜背形隆起。地被區(qū)域可通過(guò)修剪成形，喬木區(qū)域，為保證喬木的成活率和觀賞性，需堆土成形（不可下凹蓄水）；

（3）出于安全及日后管養(yǎng)方面的考慮，從非機(jī)動(dòng)車(chē)道一側(cè)計(jì)算，側(cè)綠帶下凹深度控制在200 mm 左右；

（4）控制造價(jià)、工期，盡量減少對(duì)已施工部分的改動(dòng)。

1.3 改造難點(diǎn)

該工程雖為在建道路，但已近完工，同已建道路無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別。根據(jù)上述要求，海綿改造的難點(diǎn)在于：

（1）側(cè)綠帶內(nèi)的徑流組織不暢：該工程樹(shù)穴區(qū)域隆起，水流在條狀側(cè)綠帶內(nèi)不能自由流動(dòng)（見(jiàn)圖2），不能按照海綿常規(guī)做法，在下凹側(cè)綠帶內(nèi)每隔約30 m布置一個(gè)溢流雨水口。

圖2 側(cè)綠帶縱剖示意圖（單位：m）

（2）側(cè)綠帶的下凹深度淺：因側(cè)石頂平非機(jī)動(dòng)車(chē)道路面，即高于機(jī)動(dòng)車(chē)道路面150 mm，故要保證從非機(jī)動(dòng)車(chē)道側(cè)計(jì)算，側(cè)綠帶下凹深度200 mm，則從機(jī)動(dòng)車(chē)道側(cè)計(jì)算，側(cè)綠帶下凹深度為200-150=50 mm，僅為常規(guī)下凹深度的1/3，如圖3 所示。

圖3 標(biāo)高關(guān)系示意圖

（3）工期、成本控制：不得重新破路敷管，需利用原有排水系統(tǒng)。

2 工程設(shè)計(jì)

為滿足相關(guān)要求，解決改造中遇到的難點(diǎn)，提出以下詳細(xì)做法，其中，雨水徑流組織路徑如圖4 所示。

圖4 雨水徑流路徑圖

2.1 側(cè)綠帶內(nèi)排水系統(tǒng)

（1）側(cè)綠帶內(nèi)排水由溢流系統(tǒng)和滲流系統(tǒng)組成，兩套系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，末端分別接入已建雨水口。如此可保護(hù)滲流系統(tǒng)免受溢流雨水的污染，降低其孔隙堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)使用壽命。

為達(dá)到上述目標(biāo)，滲流系統(tǒng)排出管管底應(yīng)高于雨水口連接管管頂。由于條件受限（雨水口連接管已建好，高度不可調(diào)），故根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合植被種植需求，使?jié)B透系統(tǒng)排出管管底高于雨水口連接管在設(shè)計(jì)重現(xiàn)期下的實(shí)際充滿度水面標(biāo)高。溢流系統(tǒng)排出管與雨水口連接管管頂平接。

（2）以?xún)蓚€(gè)樹(shù)穴之間的下凹區(qū)域（即地被種植區(qū)，長(zhǎng)度約5.5 m）為1 個(gè)小單元，在每個(gè)小單元起端（順道路縱坡向高點(diǎn)）的道路側(cè)石開(kāi)口，以實(shí)現(xiàn)盡可能多的機(jī)動(dòng)車(chē)道雨水進(jìn)入側(cè)綠帶，經(jīng)滲流系統(tǒng)或地表植被過(guò)濾后再排出的目標(biāo)（見(jiàn)圖5）。

圖5 側(cè)綠帶海綿設(shè)施平面布置圖

側(cè)石開(kāi)口尺寸根據(jù)寬頂堰公式計(jì)算確定，同時(shí)滿足《室外排水規(guī)范》（GB 50014—2006）[1]4.7.1A條，“雨水口和雨水連接管流量應(yīng)為雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期計(jì)算流量的1.5～3 倍”的要求。

（3）在每個(gè)小單元末端（順道路縱坡向低點(diǎn)）設(shè)置一個(gè)溢流口，溢流量不小于側(cè)石開(kāi)口入流量，保證流入的雨水能順利排出，不反流至路面（見(jiàn)圖5），溢流口做法詳見(jiàn)《室外排水規(guī)范》（GB 50014—2006）2.4。

2.2 側(cè)綠帶地被區(qū)的設(shè)計(jì)

地被區(qū)的構(gòu)成需同時(shí)滿足綠化種植及海綿設(shè)施的要求，經(jīng)研究確定由300 mm 厚的種植土層與300 mm 厚的細(xì)沙層（保水）組成。種植土面低于非機(jī)動(dòng)車(chē)道面230 mm，設(shè)計(jì)水面低于機(jī)動(dòng)車(chē)道面30 mm（確保機(jī)動(dòng)車(chē)道雨水自由出流，進(jìn)入側(cè)綠帶），即蓄水深50 mm。為避免植被生長(zhǎng)遮蔽開(kāi)口，影響過(guò)流能力，開(kāi)口處鋪設(shè)鑿毛的花崗巖磚，如圖6 所示。

圖6 側(cè)石開(kāi)口位置剖面圖（單位：mm）

為減少側(cè)綠帶開(kāi)挖對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)道路基的影響，減小施工難度，溢流管埋設(shè)在側(cè)綠帶正中央的底部，穿孔管埋設(shè)在側(cè)綠帶靠非機(jī)動(dòng)車(chē)道側(cè)的碎石層內(nèi)。考慮到項(xiàng)目所在地降雨量大、雨季長(zhǎng)、地下水位高的特點(diǎn)，為避免積水破壞路基，側(cè)綠帶最底部包裹防滲膜。

2.3 樹(shù)穴區(qū)域的設(shè)計(jì)

考慮到樹(shù)穴頂部呈龜背隆起，不能蓄水，且樹(shù)穴區(qū)域采用原土回填，土壤滲透系數(shù)較低，對(duì)路基影響較小，為利樹(shù)木生長(zhǎng)，保證根部疏水，樹(shù)穴區(qū)域不包裹防滲膜。穿孔管過(guò)樹(shù)穴區(qū)域，采用防滲膜包裹，防止樹(shù)根伸入穿孔管，堵塞滲透系統(tǒng)，如圖7 所示。

圖7 樹(shù)穴位置剖面圖

2.4 溢流口的設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算，每個(gè)小單元匯水面積為112.5 m2，5 a一遇雨水設(shè)計(jì)流量為4.24 L/s。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）[1]4.7.1A，溢流口排水設(shè)計(jì)流量至少為4.24×1.5=6.36 L/s。若每個(gè)小單元均設(shè)置雨水口，則雨水口設(shè)置過(guò)于密集（約7 m 一個(gè)），不僅在雨水口連接上不滿足《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）[1]4.7.2 條的要求，且不美觀。經(jīng)綜合考慮，改為在每個(gè)小單元末端設(shè)置一個(gè)大流量地漏，收集溢流雨水。查《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50014—2006）[2]表4.3.8 可知，DN150 大流量地漏，當(dāng)積水深50 mm 時(shí)，泄水能力達(dá)10 L/s，可滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)地漏表面積水深50 mm，可反算側(cè)綠帶最大蓄水深度為80-50=30 mm。扣除植被根系體積，不但蓄水容積不足，落葉、泥沙也極易堵塞溢流口。

為解決側(cè)綠帶蓄水深度淺、溢流系統(tǒng)容易堵塞與地漏需要表面積水深度大之間的矛盾，引入“堰”的思路來(lái)控制蓄水深度，創(chuàng)造地漏表面積水條件。具體做法是在地漏外加一個(gè)溢流套管。因有堰（套管）的阻隔，堰內(nèi)外水位得以獨(dú)立，堰內(nèi)地漏的安裝高度可根據(jù)積水深度要求進(jìn)行調(diào)整，不受側(cè)綠帶蓄水深度的限制，而堰外側(cè)綠帶蓄水深度僅受堰高控制，無(wú)需考慮地漏的安裝高度（見(jiàn)圖8）。根據(jù)溢流量、允許溢流高度，可用薄壁堰公式反算套管管徑。

圖8 溢流口位置剖面圖（單位：mm）

地漏選用插卡式立體地漏。非固定式地漏，可便于日后對(duì)地漏、溢流管的疏通、清理、管養(yǎng)。地漏頂面和側(cè)面均可進(jìn)水，可最大限度的保證過(guò)流能力，減少因堵塞影響泄水能力。

3 結(jié) 語(yǔ)

工程通過(guò)對(duì)“堰”的靈活應(yīng)用，不僅在龜背形綠化景觀、淺下凹深度、少改動(dòng)現(xiàn)狀的前提下實(shí)現(xiàn)了海綿型道路的功能，而且緩解了原人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道路面無(wú)組織排水，導(dǎo)致下游雨水口壓力大的問(wèn)題，也滿足了《廣州市建設(shè)項(xiàng)目海綿城市建設(shè)管控指標(biāo)分類(lèi)指引》中對(duì)于道路工程的約束性指標(biāo)要求。

項(xiàng)目建成后，經(jīng)受多場(chǎng)暴雨的考驗(yàn)，運(yùn)行狀況良好，獲得相關(guān)部門(mén)及業(yè)主認(rèn)可，成為海綿型道路示范路段。作為探索龜背形綠化景觀下的海綿型道路的樣板工程，示范意義大，展示作用強(qiáng)，景觀要求高，鑒于溢流套管的施工未能達(dá)到理想的精度要求，經(jīng)多方會(huì)議，最終決定取消溢流套管，抬高溢流口，現(xiàn)場(chǎng)照片如圖9、圖10 所示。

圖9 整體效果

圖10 溢流口位置