淺析城市道路人行道的海綿化設(shè)計

游強盛

（江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃市政設(shè)計研究總院有限公司，江西 南昌市 330095）

0 引言

我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，城市建設(shè)取得顯著成就的同時，也存在開發(fā)強度高、硬質(zhì)鋪裝多等問題，導(dǎo)致下墊面過度硬化，改變了城市原有的自然生態(tài)本底和水文特征。城市開發(fā)建設(shè)破壞了自然的“海綿體”，導(dǎo)致“逢雨必澇、雨后即旱”。同時，在開發(fā)建設(shè)時也帶來了水環(huán)境污染、水資源緊缺、水安全缺乏保障、水文化消失等一系列問題，這些現(xiàn)象在我國已十分普遍。

海綿城市建設(shè)的本質(zhì)是通過控制雨水徑流，恢復(fù)城市原始的水文生態(tài)特征，使其地表徑流盡可能達到開發(fā)前的自然狀態(tài)，即恢復(fù)“海綿體”，從而實現(xiàn)修復(fù)水生態(tài)、改善水環(huán)境、涵養(yǎng)水資源、提高水安全、復(fù)興水文化的五位一體的目標。通過人工和自然的結(jié)合、生態(tài)措施和工程措施的結(jié)合、地上和地下的結(jié)合，既解決城市內(nèi)澇問題、水體黑臭的問題，又可以調(diào)節(jié)微氣候、改善人居環(huán)境。

為貫徹落實《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)[2015]75 號）和《江西省人民政府辦公廳關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的實施意見》（贛府廳發(fā)[2016]4 號）的要求，江西省各地陸續(xù)推進了若干城市的海綿專項規(guī)劃、海綿化設(shè)計及工程實施等工作內(nèi)容。

本文結(jié)合江西省南昌縣芳湖路工程，響應(yīng)國家政策，推進海綿城市建設(shè)，依據(jù)政府部門和業(yè)主要求，該項目人行道擬采用海綿化設(shè)計，從傳統(tǒng)“快排”模式轉(zhuǎn)化為“滲、滯、蓄、凈、用、排”[1]，從而實現(xiàn)源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理的海綿建設(shè)技術(shù)路線。

1 工程概況

芳湖路（沿江大道—撫生路）位于南昌縣象湖新城，西接沿江南大道，東接現(xiàn)狀芳湖路及撫生路，全長約1 km，道路紅線寬30 m，道路北側(cè)為規(guī)劃綠地，南側(cè)為新洪城大市場。道路標準橫斷面為單幅路型式，見圖1，半幅車行道寬8 m，綠化帶寬3 m，人行道寬4 m。此外在路口及加寬路段的人行道上設(shè)置1.5 m×1.5 m 樹池，人行道寬4 m。

圖1 道路標準橫斷面圖（單位：m）

根據(jù)南昌縣委縣政府統(tǒng)一安排，城區(qū)內(nèi)所有新建和改建項目有條件的均需要增加海綿設(shè)施，縣委縣政府將其作為海綿化試點工程之一。本次采取的LID 設(shè)施[1]主要有生物滯留帶、人行道透水鋪裝以及生態(tài)樹池等。

芳湖路沿線巖土層分7 個工程地質(zhì)層，自上而下分別為雜填土、淤泥、粉質(zhì)黏土、細砂、中砂、礫砂。道路工程在對路基處理時，對分布雜填土及淤泥層的特殊路基處理采取水泥攪拌樁的處理辦法，其余路段人行道及綠化帶下采用清表后回填中粗砂并在中粗砂層以上設(shè)置80 cm 黏土封層。

根據(jù)工勘及道路路基處理方案可知，本項目海綿設(shè)施落于黏土層，黏土層下即為中粗砂層，黏土層透水能力較差，路面雨水下滲至補充地下水較為困難，需在海綿設(shè)施底部設(shè)施滲排管將過量雨水排放至雨水管道內(nèi)。

2 透水人行道鋪裝

透水鋪裝[2]是指利用透水材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土、瀝青、水泥等，鋪設(shè)人行道、廣場、園路、停車場等硬化路面，使其在保持原有功能的前提下，提高雨水的下滲能力，減少下墊層涇流系數(shù)的雨水設(shè)施。本次人行道采用全透式的透水鋪裝設(shè)計，見圖2，透水鋪裝下設(shè)置滲排管道。

圖2 透水人行道鋪裝設(shè)計圖（單位：cm）

透水鋪裝面層采用6 cm 陶瓷透水磚，下設(shè)3 cm的干硬性水泥砂漿，具備調(diào)平和透水功能，基層采用15 cm 透水型的C20 無砂大孔混凝土，具備承載和透水功能，墊層采用25 cm 級配碎石，再布設(shè)兩布一膜防滲土工布，為便于上部土工材料的鋪設(shè)，在最底層鋪撒一層5 cm 石屑。

人行道距離外側(cè)路緣石0.5 m 處設(shè)置盲道，盲道寬度0.5 m，盲道面磚也采用透水磚。

3 生物滯留帶

綠化帶建設(shè)為生物滯留帶[1]，在生物滯留帶內(nèi)設(shè)置溢流式雨水口，底部設(shè)置滲排管，車行道雨水經(jīng)開口式路緣石進入生物滯留帶內(nèi)，開口式路緣石應(yīng)設(shè)置在生物滯留帶上游起端。人行道路面雨水進入生物滯留帶內(nèi)，在生物滯留帶經(jīng)下滲后由底部設(shè)置的滲排管排至雨水管道內(nèi)，超出下滲量的雨水經(jīng)溢流式雨水口排至雨水管道內(nèi)[3]。

生物滯留帶由50 cm 種植土層、10 cm 中粗砂層、30 cm 礫石層組成，見圖3，遇種植喬木處，綠化帶內(nèi)仍按綠化專業(yè)需求設(shè)置樹穴，樹穴大小為1.5 m×1.5 m。

圖3 生物滯留帶結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（單位：cm）

4 開口路緣石及生態(tài)樹池

在靠近生物滯留帶側(cè)每隔一定距離設(shè)置一組開口路緣石，見圖4，將雨水排入生物滯留帶中，開口路緣石后設(shè)置沉砂槽攔截水中泥砂和垃圾，后側(cè)設(shè)置卵石層以減少雨水對生物滯留帶的沖刷。

圖4 開口路緣石設(shè)計圖（單位：cm）

生態(tài)樹池采取下沉處理，即種植土頂面比人行道路面低6 cm，上覆5 cm 厚樹皮，樹池尺寸為1.5 m×1.5 m。

5 主要材料技術(shù)要求

5.1 透水磚

人行道及盲道均采用透水磚[4]，透水磚厚度采用60 mm，平面尺寸可采用150 mm×150 mm，也可根據(jù)業(yè)主要求采用其它尺寸，盲道顏色為中黃色。

透水磚的平均抗壓強度≥40 MPa，單塊最小抗壓強度≥35 MPa，平均抗折強度≥5.0 M，單塊抗折強度≥4.2 MPa。當產(chǎn)品的邊長/厚度≥5 時，其抗折破壞荷載應(yīng)不小于6 kN。透水磚材料的物理性能應(yīng)滿足下列要求，見表1。

表1 透水磚材料的物理性能要求

透水磚面板防滑等級為R3，相應(yīng)防滑性能指標BPN≥65；透水磚的外觀質(zhì)量、尺寸偏差及其他性能應(yīng)滿足現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范和標準的要求；透水磚之間接縫寬度2～3 mm，中間用砂填充。

5.2 無砂大孔混凝土

無砂大孔混凝土[5]屬于骨架空隙結(jié)構(gòu)，采用開級配，粗集料較多，靠彼此間較大的內(nèi)摩阻力形成強度，細集料沒有，不足以填充空隙，從而形成較大的空隙率。骨料（石）應(yīng)分別采用5～10 mm、10～20 mm的單一粒徑的碎石，并嚴格控制針片狀顆粒，石子粒徑5 mm 以下的顆粒含量不應(yīng)大于35%，集料技術(shù)要求見表2。

表2 粗集料（碎石）技術(shù)要求

無砂混凝土的集料壓碎值應(yīng)不大于26%，最大粒徑不宜大于31.5 mm，集料中小于2.36 mm 的顆粒含量不大于7%，集料級配見表3。

表3 透水混凝土集料級配表

無砂混凝土的滲水系數(shù)應(yīng)不小于0.35 cm/s（300 m/d），其有效孔隙率應(yīng)≥15%。

無砂混凝土抗壓強度≥20 MPa，彎拉強度≥2.5 MPa。

無砂混凝土配合比參考范圍：水灰比約0.38 左右，水泥用量245～270 kg/m3，碎石用量1 600 kg/m3左右。

無砂混凝土的水泥應(yīng)選用強度等級42.5 及以上的普通硅酸鹽水泥。骨料界面黏結(jié)劑主要由水泥、礦物摻合料及外加劑組成，是否添加骨料界面黏合劑由試驗結(jié)果來確定。

5.3 級配碎石

級配碎石應(yīng)采用質(zhì)地堅硬、多棱角碎石，其壓碎值應(yīng)不大于30%，針片狀含量應(yīng)小于20%，軟弱顆粒含量應(yīng)小于5%。級配碎石墊層的公稱最大粒徑應(yīng)小于26.5 mm，顆粒級配以及0.5 mm 以下細顆粒的塑性指數(shù)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，級配碎石的級配組成見表4。級配碎石頂面壓實度不小于95%。

表4 級配碎石的級配組成

5.4 石屑

石屑應(yīng)采用采石場破碎石料時通過4.75 mm 的篩下部分，其規(guī)格應(yīng)符合表5 的要求。采石場在生產(chǎn)石屑的過程中應(yīng)具備抽吸設(shè)備，當生產(chǎn)石屑采用噴水抑制揚塵工藝時，應(yīng)特別注意含粉量不得超過表5要求。

表5 石屑的規(guī)格

5.5 生物滯留帶

各層土質(zhì)要求如下：種植土厚度為50 cm，應(yīng)選用適于植物生長的土壤，如腐殖酸土、草坪肥、草炭圖、酸堿度5.5～7.0，濕度30%～70%，完全疏松，并摻砂15%；中粗砂層采用10 cm 厚中粗砂層，中粗砂粒徑5～10 mm；礫石采用30 cm 厚礫石層，礫石粒徑不小于30% 50 mm。

每層沒置透水土工布分隔，透水土工布規(guī)格300 g/m2。生物滯留帶整體設(shè)置兩布一膜防滲土工布，遇檢查井處需用防滲土工布將檢查井井筒整體包裹上翻30 cm，并將防滲土工布用卡箍固定于井筒上。遇喬木種植樹穴處需用防滲土工布將樹穴包裹上翻30 cm。防滲土工布搭接長度不少于30 cm，敷設(shè)時需保證防滲土工布完好無破損。

生物滯留帶地面應(yīng)低于道路地面20 cm，內(nèi)設(shè)溢流式雨水口，溢流式雨水口高于綠化帶地面15 cm。生物滯留帶底部布置滲排管，滲排管接至溢流式雨水口或環(huán)保型雨水口后再接至雨水檢查井內(nèi)。

在溢流口上游設(shè)置開口路緣石，將車行道路面雨水引入生物滯留帶內(nèi)，開口路緣石約每隔35 m 左右設(shè)置一處，開口路緣石后設(shè)置預(yù)處理設(shè)施，雨水經(jīng)沉砂槽沉砂后經(jīng)鋪設(shè)卵石消能后進入生物滯留帶內(nèi)。

兩布一膜防滲土工布[6]規(guī)格：600 g/m2，斷裂強≥8 kN/m2，CRB 頂破強度≥1.4 kN，耐凈水壓0.4 MPa。

透水土工布規(guī)格：300 g/m2，斷裂強度≥8 kN/ m2，CRB 頂破強度≥1.4 kN，耐凈水壓0.4 MPa。

6 海綿設(shè)施維護管理

（1）基本要求

本項目的低影響開發(fā)設(shè)施由城市道路、排水、園林等相關(guān)部門按照職責分工負責維護監(jiān)管。應(yīng)建立健全、低影響開發(fā)設(shè)施的維護管理制度和操作規(guī)程，配備專職管理人員和相應(yīng)的監(jiān)測手段，并對管理人員和操作人員加強專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。低影響開發(fā)設(shè)施的維護管理部門應(yīng)做好雨季來臨前和雨季期間設(shè)施的檢修和維護管理，保障設(shè)施正常、安全運行。

（2）設(shè)施維護

生物滯留帶：應(yīng)及時補種修剪植物、清除雜草，進水口、溢流口堵塞或淤泥導(dǎo)致過水不暢時，應(yīng)及時清理垃圾與沉積物。調(diào)蓄空間因沉積物淤積導(dǎo)致調(diào)蓄能力不足時，應(yīng)及時清理沉積物。

透水鋪裝：鋪裝面層出現(xiàn)破損時應(yīng)及時進行修補或更換，出現(xiàn)不均勻沉降時應(yīng)進行局部整修找平，當滲透能力大幅下降時應(yīng)采用沖洗、負壓抽吸等方法及時進行清理。

（3）維護頻次

生物滯留帶：檢修2 次/a。

透水鋪裝：檢修、疏通透水能力2 次/a。

7 結(jié)語

縱觀發(fā)達國家走過的歷程，起初也是先污染后治理，之后從綠色發(fā)展中尋求產(chǎn)業(yè)和技術(shù)升級，實現(xiàn)新的一輪經(jīng)濟發(fā)展。海綿城市建設(shè)作為未來中國城鎮(zhèn)化走綠色發(fā)展道路的重要舉措，可以保證城市生態(tài)空間，涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)，調(diào)節(jié)城市小氣候，減少城市熱島效應(yīng)，營造生態(tài)、優(yōu)美的景觀環(huán)境。

本文參照了國家海綿城市建設(shè)第一批試點城市萍鄉(xiāng)市的建設(shè)經(jīng)驗，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范、標準和圖集，因地制宜地進行了人行道的海綿化設(shè)計，但國內(nèi)海綿工程設(shè)計及實施方案仍在摸索當中，本文的設(shè)計理念可供后續(xù)低影響開發(fā)建設(shè)項目提供參考價值。