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        海綿城市道路建設(shè)存在的問(wèn)題及改造設(shè)計(jì)

        2021-12-15 11:30:30王學(xué)軍
        關(guān)鍵詞:城市道路鋪設(shè)海綿

        王學(xué)軍

        (寧夏建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,寧夏 銀川 750000)

        隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,加快路面硬化,降低了路面透水性能,導(dǎo)致路部分面積水嚴(yán)重,引發(fā)洪澇問(wèn)題[1]。另外,我國(guó)水資源有限,而人們對(duì)水資源的需求逐漸提升,產(chǎn)生了水資源供給不足問(wèn)題。海綿城市道路建設(shè)理念的提出,為城市道路洪澇、水資源供給不足問(wèn)題,開(kāi)辟了新的研究思路[2]。通過(guò)改造道路結(jié)構(gòu),加強(qiáng)雨水滲透性,合理存儲(chǔ)潔凈的雨水,從而改善當(dāng)前城市建設(shè)問(wèn)題[3]。目前,我國(guó)針對(duì)海綿城市道路的建設(shè)提出了很多觀點(diǎn),但是這些觀點(diǎn)對(duì)海綿城市建設(shè)認(rèn)知不夠,只是將路面雨水引流,未能很好發(fā)揮海綿城市建設(shè)作用。該文針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題,嘗試提出較為可靠的道路改造方案。

        1 海綿城市道路建設(shè)現(xiàn)狀

        1.1 道路排水問(wèn)題改進(jìn)建設(shè)

        以往道路建設(shè)鋪設(shè)的排水管道比較少,并且部分管道直徑比較小,影響了道路下方管道排水性能。所以,當(dāng)前以排水管道增加和改造作為重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容。其次,對(duì)道路鋪設(shè)材料的選取進(jìn)行了改進(jìn)。為了提高路面滲透性能,國(guó)家建設(shè)道路時(shí)選取滲透性比較強(qiáng)的材料作為道路鋪設(shè)材料。對(duì)人行道路的改造,是以路磚的更換為主,并且以容易出現(xiàn)洪澇的街道為主。

        1.2 道路排水問(wèn)題改進(jìn)建設(shè)

        考慮到洪澇問(wèn)題,為了避免雨水過(guò)大影響交通,當(dāng)前多個(gè)城市道路建設(shè)中,都增加了排水口[4]。然而,該部分建設(shè)在老城區(qū)的改造中推行較少,并且以引流排出為主。

        1.3 雨水資源的再次利用

        海綿城市建設(shè)中強(qiáng)調(diào)了雨水資源利用問(wèn)題,目前關(guān)于城市道路雨水資源的利用,是以道路兩側(cè)修建綠化帶蓄水為主,很少將車行道路面的雨水作為蓄水資源[5]。

        2 海綿城市道路建設(shè)存在的問(wèn)題分析

        管線鋪設(shè)期間未考慮沖突問(wèn)題,根據(jù)管線布設(shè)需求,在各個(gè)區(qū)域分別布設(shè)管線。然而,同一位置布設(shè)兩條及以上管線,可能發(fā)生管線沖突問(wèn)題,所以縱斷面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要,以高度差作為重點(diǎn)布設(shè)要求。另外,道路鋪設(shè)角度的設(shè)計(jì),也未被列入海綿道路建設(shè)要求中,不利于路面排水性能的提升。

        海綿道路建設(shè)中,雖然建設(shè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)意識(shí)到加強(qiáng)道路透水性能建設(shè)的重要性,但忽略了透水性能強(qiáng)度及土質(zhì)路基壓實(shí)度的控制。除了車行道以外,對(duì)人行道、綠化帶的透水性能建設(shè)意識(shí)不足[6]。

        道路建設(shè)功能不全面,在選取透水性能較強(qiáng)的路磚時(shí),忽略了出行不便人員,部分路段沒(méi)有設(shè)置盲道,或者對(duì)此類道路的海綿建設(shè)意識(shí)不足。

        關(guān)于內(nèi)澇防治工作的開(kāi)展,以引流為主。雖然在一定程度上解決了內(nèi)澇問(wèn)題,但是未能充分利用雨水資源。

        3 海綿城市道路建設(shè)改造設(shè)計(jì)

        3.1 縱斷面與橫斷面改造設(shè)計(jì)

        縱斷面管道結(jié)構(gòu)的改造,以蓄水、排水、過(guò)濾等功能需求為依據(jù),對(duì)管道縱斷面的結(jié)構(gòu)做出改造。按照區(qū)域不同,分別布設(shè)各自區(qū)域內(nèi)的管道,在接口處綜合考慮各項(xiàng)因素,設(shè)計(jì)管道連接方案。為了減少管道碰撞問(wèn)題,建議在軟件中模擬管道縱斷面布設(shè)結(jié)構(gòu),按照模擬結(jié)果施工。關(guān)于橫斷面的改造設(shè)計(jì),主要是以道路土層結(jié)構(gòu)布設(shè)為主,通過(guò)改造土層結(jié)構(gòu),從而達(dá)到加強(qiáng)路面滲透性能的目的。

        3.2 路面結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)

        關(guān)于路面結(jié)構(gòu)的改造,選取滲透性能較好的混凝土作為路面鋪設(shè)材料,按照工程質(zhì)量要求,控制路面鋪設(shè)厚度。除了材料的更換以外,引入海綿城市建設(shè)思想,對(duì)道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,包括路面坡度、道路組成結(jié)構(gòu)。其中,路面坡度的改造,以兩側(cè)排水口與車行道的銜接位置為主,按照路面略高、排水口略低方式,調(diào)整車行道坡度。關(guān)于道路組成結(jié)構(gòu)的改造,在路面增加綠化帶且根據(jù)實(shí)際情況盡可能增加綠化帶的寬度,主要分布在道路中央、道路兩側(cè)。利用綠化帶加快雨水滲透,并且加強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

        3.3 無(wú)障礙設(shè)施改造設(shè)計(jì)

        在海綿道路改造時(shí),提出改進(jìn)人行道路磚的透水性能,所以選取一些透水性能較好的道磚作為鋪設(shè)材料。目前,大部分透水磚以普通路磚為主,很少涉及盲人、視力較差人員路磚的鋪設(shè)。為了整體提高人行道路面滲透性能,對(duì)盲道路磚滲透性能的改進(jìn)也很重要。由于道路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,所以盲道路磚的鋪設(shè)也應(yīng)該做出相應(yīng)調(diào)整。其中,障礙物的提示很重要。為了起到一定提示作用,對(duì)盲道透水磚表面凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,區(qū)別于正常前進(jìn)盲道。

        3.4 內(nèi)澇防治改造設(shè)計(jì)

        我國(guó)部分城區(qū)降雨量較大,暴雨來(lái)臨之際,多個(gè)地區(qū)出現(xiàn)內(nèi)澇問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題,在地下修建蓄水池,利用該水池存儲(chǔ)雨水資源。由于雨水下降到地面容易受自然環(huán)境影響,摻雜著一些雜質(zhì)流入排水管道中。為了保證蓄水池中水資源的干凈程度,在收集雨水的管道位置布設(shè)自然凈化體系。例如利用硅砂建設(shè)六邊形蜂巢結(jié)構(gòu),雨水中的雜質(zhì)會(huì)在該結(jié)構(gòu)中濾除,而后將該部分雨水資源轉(zhuǎn)入蓄水管道中,最終流入蓄水池,作為景觀補(bǔ)水,或者綠化土地灌溉等水資源。在這部分改造設(shè)計(jì)中,水流組織是設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,采用物理過(guò)濾技術(shù)和生物凈化技術(shù),對(duì)進(jìn)水管中存在的雜質(zhì)進(jìn)行濾除處理,而后從排水管道中排出。

        4 工程應(yīng)用分析

        4.1 工程概況

        該工程改造道路均處于吳忠市西南區(qū),改造路段包括同心街(明珠路~開(kāi)元大道)段、開(kāi)元大道(同心街~清寧街)段、清寧街(開(kāi)元大道~黃河路)段和民族街(開(kāi)元大道~清寧街)段,均屬于建成區(qū)道路海綿城市改造。該項(xiàng)目嚴(yán)格按照《建筑小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》(GB50400-2016)、《模塊化雨水儲(chǔ)水設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ_T_311-2020),開(kāi)展道路改造工作。工程中待改造路段路面滲水性能較差,綠化帶較少,功能建設(shè)薄弱。為了滿足海綿城市道路建設(shè),設(shè)定改造標(biāo)準(zhǔn):(1)雨水資源利用率為10%以上;(2)道路兩側(cè)綠地徑流總量控制率為95%以上。

        4.2 海綿城市道路建設(shè)改造

        4.2.1 縱斷面與橫斷面改造

        關(guān)于縱斷面的改造,利用計(jì)算機(jī)軟件模擬道路組成結(jié)構(gòu),包括道路層次結(jié)構(gòu)、管道布設(shè)結(jié)構(gòu)、周邊建筑建設(shè)情況等信息,同時(shí)標(biāo)記各個(gè)路段管道布設(shè)地理位置。在此基礎(chǔ)上,劃分排水管、蓄水管、濾水管,根據(jù)各類管道功能,將其埋深在不同深度,并且在管道交接處,增加防干擾結(jié)構(gòu),避免污水流入蓄水管中。經(jīng)過(guò)一番模擬分析,確定縱斷面最終布設(shè)方案。

        橫斷面的改造,以加強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)滲透性為主,調(diào)整道路結(jié)構(gòu),改造方案如圖1所示。

        圖1 綠化隔離帶內(nèi)下沉綠地橫斷面改造

        圖1中,對(duì)綠化隔離帶內(nèi)下沉綠地結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。路面下方路基,該結(jié)構(gòu)與土層的分離,以隔水土工布作為分離材料,與道牙形成一定角度,打造梯形路基結(jié)構(gòu)。其中,土層結(jié)構(gòu)最上方為種植土層,下方依次為砂礫層、碎石導(dǎo)水層、底部素土壓實(shí)層。一般情況下,在素土壓實(shí)層布設(shè)蓄水管道,與蓄水池建立管道連接。

        4.2.2 路面結(jié)構(gòu)改造

        該工程路面結(jié)構(gòu)中運(yùn)用了道路傾斜加快排流的方式,設(shè)置了3%、1%、1.5%傾斜角度,來(lái)調(diào)整路面和排水口的連接角度。以某環(huán)城公路為例,設(shè)計(jì)如圖2所示的路面結(jié)構(gòu)改造方案。

        圖2 環(huán)城公路路面結(jié)構(gòu)改造(單位:mm)

        該方案中,根據(jù)道路所處地勢(shì)情況,對(duì)兩側(cè)道路路面角度進(jìn)行了調(diào)整。沿著道路中心線兩側(cè)布設(shè)機(jī)動(dòng)車道,兩側(cè)道路均向外傾斜,位于中心位置的地勢(shì)略高一些,控制傾斜角度均為1.5%。右側(cè)道路設(shè)置綠化隔離帶,與其連接的是非機(jī)動(dòng)車道、人行道。其中,人行道的路面也做出了3%的角度調(diào)整,使路面的雨水向外排放。左側(cè)道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,僅布設(shè)了人行道,路面做出了1%的角度調(diào)整。另外,道路兩側(cè)修建傾斜度為1∶15的土坡,作為雨水引流主要溝渠。路面鋪設(shè)混凝土的性能非常重要,該工程對(duì)混凝土的性能進(jìn)行了限定,如表1所示。

        按照表1中的標(biāo)準(zhǔn),選取C30混凝土作為路面層鋪設(shè)材料,選取C20混凝土作為基層鋪設(shè)材料,厚度分別設(shè)置為5cm、15cm,完成路面鋪設(shè)。

        表1 透水水泥混凝土的性能

        關(guān)于車行道兩側(cè)的人行道路磚的鋪設(shè),選擇規(guī)格為20cm×10cm×6cm透水道磚鋪設(shè)。其中,道磚的透水系數(shù)在1×10-2m/s以上。按照《透水路面磚和透水路面板》,完成該工程人行道路磚的鋪設(shè)。

        4.2.3 無(wú)障礙設(shè)施改造

        該改造方案與以往不同,添加了無(wú)障礙設(shè)施改造方案。該方案主要針對(duì)盲人、視力較差人群,在鋪設(shè)滲透性較強(qiáng)路磚時(shí),添加了無(wú)障礙設(shè)施改造,方案如圖3所示。

        圖3中,在綠化帶的下方修建人行道,包括視力正常人群通行道、盲人和視力較差人群通行道,前者位于后者的兩側(cè),該文著重討論后者的改造方案。圖3改造設(shè)計(jì)中,以條形透水磚作為盲人正常通行道路鋪設(shè)材料,以表面圓形透水磚作為警示磚,告知盲人前方有障礙物。為了躲避障礙物,沿著鋪設(shè)的路磚方向前進(jìn),繞開(kāi)障礙物鋪設(shè)。

        圖3 無(wú)障礙設(shè)施改造

        4.2.4 內(nèi)澇防治改造

        按照前文提出的建設(shè)方案,對(duì)道路結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行改造。綠化帶、車行道、人行道滲透的雨水,都將從進(jìn)水口流入過(guò)濾裝置中。其中,道路上體積較大的雜質(zhì)從綠化帶中分離,雨水流入綠化帶處的出水口,由綠植擋住一部分雜質(zhì),降低了雜質(zhì)含量,而后利用過(guò)濾裝置分離剩余雜質(zhì)。為了加快雨水管道的流動(dòng),使雨水污染減少,該改造方案對(duì)進(jìn)水和出水進(jìn)行了改造,方案如圖4所示。

        圖4 進(jìn)水與出水結(jié)構(gòu)改造方案

        該方案中,以蓄水池的修建為主,與出水口建立管道連接,從而避免管道中雨水大量堆積,降低排水速度。然而,提高排水效率的關(guān)鍵在于濾水部分的處理,該改造方案在水池內(nèi)部填充了硅砂濾水磚,形狀為六邊形。當(dāng)雨水從進(jìn)水管流入蓄水池中,按照?qǐng)D中的引流方向,多番過(guò)濾水中雜質(zhì),而后從多個(gè)出水口中排出,作為可用水資源。

        4.3 改造效果分析

        應(yīng)用結(jié)果顯示,當(dāng)暴雨來(lái)臨之際,該工程所處路段并沒(méi)有出現(xiàn)洪澇災(zāi)害,路面積水較少,并且存儲(chǔ)了較多的雨水資源。通過(guò)收集雨水資源利用信息、道路兩側(cè)綠地徑流信息,對(duì)這些信息加以整理可知,該工程雨水資源利用率為22%,道路兩側(cè)綠地徑流總量控制率為96%,符合海綿城市道路改造要求。

        5 總結(jié)

        該文以海綿城市建設(shè)為背景,重點(diǎn)探究了道路改造問(wèn)題。針對(duì)城市道路洪澇災(zāi)害、城市水資源不足問(wèn)題,提出道路改造方案。該方案除了道路結(jié)構(gòu)、道路材料的改造以外,還從功能完善角度出發(fā),提出了無(wú)障礙設(shè)施改造方案,重點(diǎn)介紹了蓄水池及濾水結(jié)構(gòu)的改造方法。應(yīng)用結(jié)果顯示,該文提出的道路改造方案能夠提高水資源利用率,對(duì)兩側(cè)綠地徑流控制有所幫助。

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