中環快速路海綿工程質量調查及研究

方 燕，龔金龍，樊綠葉，馮 謙

（1.昆山市建設工程質量檢測中心，江蘇 昆山 215337；2.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

現階段海綿城市項目的建設仍以設計和施工為主，缺乏工程建設后的運維管理［1］。對已建成的海綿城市工程定期開展現狀評估，加強相關設施的維護和管養，是海綿城市項目發揮預期作用的重要保障［2，3］。昆山市中環快速路是全國率先結合海綿城市技術建設的高架快速路，于 2015 年通車運營，同時投入使用配套的 586 個海綿設施。本文開展現場調查，從雨水徑流匯入雨水口、雨水經管道轉輸進入消能井和生物滯留池、滯留池自身結構功能等全過程分析海綿設施運行現狀，針對發現的問題，提出有效可行的建議，為相關海綿城市工程的運維提供參考。

1 調查背景

昆山中環快速路穿越昆山市中心城區核心區域（見圖 1），由東線黃浦江路、南線國道 G312、西線江浦路、北線省道 S339 組成，全長約 44.2 km，涉及景觀面積3.2 km2，圍合面積達 78 km2（見圖 2）。其中央高架橋為雙向六車道，寬 24 m，兩側地面車行道、非機動車道寬 9 m。沿線河道眾多，水系豐富，主要有婁江、青陽港、張家港、小澞河等，海綿設施共計約 568 處，主要類型為生物滯留池、人工濕地等。

圖1 昆山中環快速路區位圖

圖2 昆山中環快速路周邊水系

2 調查方案

2.1 抽樣調查路段

在中環東南西北四條線路問題反映較多的路段進行抽樣調查，其中東線選取昆嘉路-景王路段、西線選取蕭林路-前進路段、南線選取金蝶路—郁金香路段，北線選取長江路—青陽路段。各路段均包含海綿設施 20 個，總計抽樣數量 80 個，占中環海綿設施總數量的 13.6 %，如圖 3 所示。

圖3 抽樣路段位置圖

2.2 調查內容

從雨水徑流匯入雨水口、雨水經橫管立管等管道轉輸進入消能井和生物滯留池、滯留池自身結構功能等全過程調查海綿設施運行情況。主要調查內容包括：①降雨期間橋面的雨水徑流組織情況，包括匯流和轉輸兩個過程；②觀察降雨期間海綿設施表面進水情況；③評估海綿設施內植物生長狀況；④檢測海綿設施池內填料的常水頭滲透系數；⑤開挖池體，核查海綿設施結構層的完整性。

3 調查結果

3.1 降雨期間橋面雨水徑流匯流轉輸情況

降雨時雨水按照劃定的匯水分區匯入雨水收集系統是海綿設施發揮作用的前提。按照設計，降雨由橋面就近匯入雨水口，由敷設在橋體內部的橫管和立管轉輸，進而進入地下的消能井、生物滯留池等設施，從而避免橋面積水。在降雨時段（2021 年 9 月 13 日，暴雨），現場觀察抽樣路段橋面雨水匯流、轉輸情況，觀察到橋面伸縮縫漏雨（見圖 4）、橋面底部漏雨（見圖 5）、橋墩銜接處漏雨等現象（見圖 6）。

圖4 伸縮縫漏水

圖6 橋墩與橋面銜接處立管漏水

3.2 降雨期間海綿設施表面進水情況

降雨期間觀察生物滯留池表面進水情況，徑流匯流、轉輸過程正常時，雨水應由滯留池進水口進入池體表面，在滯留池內各層依次下滲。

現場觀察 80 個生物滯留池進水端，小部分生物滯留池表面進水正常，如圖 7 所示，大部分生物滯留池表面進水異常，如圖 8 所示。經統計，71 個表面未見明顯雨水，占比約 89 %。各抽樣路段具體情況如表 1 所示。

圖7 正常進水

所屬路段 調查數量/個 進水端無明顯進水數量/個 占比/%中環南線 20 19 95中環東線 20 20 100中環西線 20 16 80中環北線 20 16 80總計 80 71 89（平均）

3.3 海綿設施內植物生長狀況

生物滯留池內的植物具有加強過濾、保持過濾層不板結、去除部分污染物［4］和景觀等作用?，F場觀察抽樣路段內 80 個滯留池植物生長情況。其中植物長勢好且具有一定景觀效果的共 22 個，如圖 9 所示，占比27.5 %；植物長勢一般，伴有一些雜草，景觀效果一般的共 34 個，如圖 10 所示，占比 42.5 %；滯留池表面土壤大面積（一半以上）裸露，景觀效果較差的共 24 個，如圖 11 所示，占比 30 %。數據統計如表 2 所示。

圖9 長勢良好

所屬路段 調查個數/個 長勢良好/個 長勢一般/個 長勢差/個中環南線 20 10 10 0中環東線 20 2 11 7中環西線 20 10 10 0中環北線 20 0 3 17合計 80 22 34 24占比 27.5 % 42.5 % 30 %

3.4 海綿設施填料滲透系數

生物滯留池內的填料應保證一定的滲透性能、保水保肥性能［5］。過濾層滲透系數一般在 30～300 mm/h，取過濾層土壤，實驗室內測其常水頭滲透系數，檢測結果如表 3 所示。其中，滲透系數＜30 mm/h 的為 5 個，占比 6.3 %；滲透系數＞300 mm/h 的為 46 個，占比 57.5 %。

所屬路段 檢測數量／個滲透系數/（mm·h-1）最小 最大 平均中環南線 20 9 2 030 227中環東線 20 49 804 320中環西線 20 229 13 029 1 744中環北線 20 6 17 155 2 662

3.5 生物滯留池池體結構

3.5.1 開挖典型海綿設施

現場開挖有代表性的生物滯留池兩個，1號生物滯留池開挖圖如圖 12～圖 14 所示，經前期實驗室檢測其滲透系數正常（121 mm/h），植物生長狀況良好，進水管口通暢。

圖12 開挖前

2 號生物滯留池開挖圖如圖 15～圖 18 所示，經前期實驗室檢測其滲透系數小（低于 30 mm/h），土壤大面積裸露，植物死亡嚴重，管口堵塞。

圖15 開挖前

圖18 土壤層中摻雜石塊

3.5.2 開挖結果

生物滯留池 1 結構完整，包括過濾層 600 mm、過渡層 60 mm、排水層 200 mm，排水層內埋設 3 根穿孔排水管。生物滯留池 2 為簡易型生物滯留池，蓄水層以下僅包含土壤層 300 mm，土壤黏性大，且土壤層中挖出較大石塊。

4 結論

1）雨水匯流及轉輸過程。高架橋面部分伸縮縫不密封。中環交通量大，車輛運行對橋梁產生的震動，以及由于溫差帶來的變形，造成原有防水處理開裂失效。

2）地上管線破損。降雨時，橋面底部部分位點漏水，推測橋體內部相應位置的橫管破裂；部分立管在橋墩與橋面的接合處不閉合，導致雨水外泄。

3）部分雨水井內管道破損、斷裂。現場檢查抽樣路段的雨水井，部分井內通往滯留池的管道斷裂。

4）生物滯留池自身結構功能。經現場開挖和實驗室測定填料滲透系數，生物滯留池存在的問題主要為：部分生物滯留池進水管堵塞；部分生物滯留池填料黏性大，雨水滲透性能差；部分生物滯留池土壤大面積裸露，種植植物死亡。

5 建議

海綿設施良好運行效果的保障涉及多個環節，包括匯水區雨水的匯流、地上，地下管線的轉輸，滯留池良好的滯蓄凈化功能等。結合中環快速路海綿工程現場調查結果，給出以下運維建議。

5.1 定期排查中環快速路路面雨水徑流組織情況

中環快速路工程因車流量大、車速快等特殊情況，路面雨水徑流的排查存在較大難度。養護單位可與相關部門聯動，在夏季降雨較為密集的時間段內，進行快速高效的摸排。

5.2 定期檢測海綿設施填料滲透系數

海綿設施的滲透、凈化功能主要取決于過濾層填料。在日常的使用過程中，道路沖刷帶來的雜質會有一部分進入過濾層，對填料的結構產生影響，從而削弱了其滲透及凈化的功能。建議每年對海綿設施的填料進行挖檢，對填料滲透系數偏離正常范圍的海綿設施，及時換填。

5.3 加強雨水井內管道檢查

在中環快速路的日常養護中，加強海綿設施的養護，尤其是雨水井井內的檢查，建議在夏季高溫、冬季低溫期間，加密檢查井內管線的破損情況，并及時修復。

5.4 加強海綿設施內綠化養護

通過多年來的本土試驗，現階段已經摸索出一批適合種植于本地海綿設施中的植物，與傳統綠化相比，海綿適生植物在景觀效果上，仍有一定差距，本次調查中也發現，海綿設施內植物長勢有一部分出現了衰退的現象。建議加強海綿設施內的綠化養護，及時修剪、清理，在保障海綿設施的功能基礎上，逐步提升設施的景觀效果。

5.5 對中環快速路海綿工程進行整體性的修復

中環快速路的海綿工程，是環環相扣的系統性的生態工程，通過本次調查發現，工程運行多年來，局部的累積效應已導致了海綿設施的功能性衰退。建議每 5 年 1 次，對中環快速路進行全面的調查以及系統性的修復。

6 結語

昆山中環快速路工程是昆山市海綿城市建設理論與實踐相結合的階段性成果，通過地上、地下管線的銜接，實現了對道路雨水的收集與利用。昆山中環快速路工程通車運營至今已有 6 年，通過調查發現，中環快速路配套的海綿設施，在雨水匯流傳輸和過濾凈化兩方面，因管線及過濾層填料老化等因素影響，海綿功能損耗較大。為保障海綿設施的功能，充分完善對雨水的收集與利用，在快速路的日常養護中，還需進一步加強海綿設施的運維，充分運用實際降雨，對工程現場進行勘察，重點觀測雨水的匯流及傳輸情況，及時發現問題并系統性地修復問題。Q