馬陽

2021年5月，廣州市海綿城市建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室印發(fā)了《廣州市海綿城市建設(shè)實施方案（2021-2025年）》；廣州各地于2020年起，各區(qū)按指標落實海綿城市建設(shè)，在市政道路工程中，海綿城市落地主要通過人行道透水鋪裝和綠化帶生態(tài)海綿建設(shè)完成各項目及地塊的總體海綿指標，根據(jù)各類研究結(jié)果表明，透水路面結(jié)構(gòu)能有效地降低地標徑流。在設(shè)計和施工過程中，開展了對于人行道的全透半透路面結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性分析，并結(jié)合實際施工工藝對不同路面結(jié)構(gòu)、路面集水、邊緣排水方式在實際運行中的效果進行了梳理及優(yōu)化。

《廣州市海綿城市建設(shè)實施方案（2021-2025年）》提出到2025年底廣州45%建成區(qū)達到海綿城市建設(shè)要求，方案要求廣州市新、改、擴建項目均應(yīng)落實海綿城市建設(shè)理念及指標要求，綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用；同時方案要求，在項目建設(shè)方案、可行性研究報告、初步設(shè)計、施工圖等各設(shè)計階段，編制海綿城市建設(shè)專篇。但各階段對于透水路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計深度不同，導(dǎo)致同一片區(qū)下各類透水結(jié)構(gòu)并存，另外透水路面在使用、養(yǎng)護期間比較容易出現(xiàn)各種病害問題，導(dǎo)致最終海綿城市在設(shè)計階段的指標完成情況與施工后效果評估相去甚遠。

針對上述問題國內(nèi)學(xué)者開展了研究，王睿通過室內(nèi)模擬實驗分析了水分對地表徑流的影響、路基土壤含水量變化的規(guī)律,以及初始土壤含水量對降雨入滲速率的影響。鄭曉光、陳亞杰根據(jù)上海氣候、雨水、土壤等特點提出了不同區(qū)域透水路面典型結(jié)構(gòu),確定了邊緣排水系統(tǒng)的設(shè)置。本文主要通過廣州幾個項目從規(guī)劃、設(shè)計、施工、服役四個階段對人行道透水路面結(jié)構(gòu)進行分析和梳理，并提出相關(guān)解決方案。

一、人行道透水路面結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求

本文主要通過兩本規(guī)范的相關(guān)技術(shù)要求進行分析：

（1）對于透水磚路面，《透水磚路面技術(shù)規(guī)范》中要求透水磚路面下的土基應(yīng)具有一定的透水性能，土壤透水系數(shù)不應(yīng)小于1.0×10-3mm/s，且土基頂面距離地下水位宜大于1.0m。當土基、土壤透水系數(shù)及地下水位高等條件不滿足要求時，宜增加排水設(shè)計內(nèi)容。

（2）對于透水水泥混凝土路面（本文借鑒了透水混凝土路面的相關(guān)技術(shù)要求）：《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》中要求全透水結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮路面下排水，路面下的排水可設(shè)排水盲溝，排水盲溝應(yīng)與道路設(shè)計時的市政排水系統(tǒng)相連，雨水口與基層、面層結(jié)合處應(yīng)設(shè)置成透水形式，利于基層過量水分向雨水口匯集，雨水口周圍應(yīng)設(shè)置寬度不小于1m的不透水土工布于路基表面。

另外，根據(jù)各地的海綿城市建設(shè)技術(shù)指引、標準圖集，透水人行道路面結(jié)構(gòu)主要分為三類：

（1）全透路面結(jié)構(gòu)—水直接透過整個路面結(jié)構(gòu)層通過土基下滲，該類路面結(jié)構(gòu)對土壤的透水系數(shù)有一定要求。當土壤透水系數(shù)太小時，由于水流下滲較慢，可能對于路面結(jié)構(gòu)下方的土基造成不利影響，甚至造成全透路面結(jié)構(gòu)人行道的塌陷，這對行人通行的安全和舒適均有較大的影響；但下滲的水體對于地下水資源補充、道路周邊水平衡和生態(tài)改善有一定的積極作用。

（2）半透路面結(jié)構(gòu)—面層和基礎(chǔ)均為透水材料，在基層與土基之間設(shè)置防水層和引流設(shè)施進行路面結(jié)構(gòu)內(nèi)水流的導(dǎo)流防止水流進入土基中，減少了地面徑流量，但對施工工藝要求較高。

（3）表層排水路面結(jié)構(gòu)—僅面層為透水材料，在面層與基層之間設(shè)置防水層和引流設(shè)施進行路面結(jié)構(gòu)內(nèi)水流的導(dǎo)流，一定程度上降低了路面積水的嚴重程度的同時有路面降噪等功能，但此結(jié)構(gòu)形式對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求較高，需要在面層與基層之間設(shè)置隔水層，行人和非機動車共板設(shè)置但路面結(jié)構(gòu)不同時對路面結(jié)構(gòu)橫向排水提出了更高的要求。

三類路面結(jié)構(gòu)的透水及不透水層設(shè)置情況如下圖1所示。

圖1 三種路面結(jié)構(gòu)透水情況

三種路面結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，廣州大部分地區(qū)的土方透水系數(shù)達不到規(guī)范要求，采用全透路面結(jié)構(gòu)的容易導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞，從而影響行人通行的舒適性；半透路面結(jié)構(gòu)和表層排水路面結(jié)構(gòu)對設(shè)計和施工的要求更高，需要考慮采取其他措施保證人行道位置的橫向和縱向排水以及土基的防水要求，其結(jié)構(gòu)一般僅通過防水土工布作為隔水層，施工過程、施工工藝和施工人員的標準化操作程度對半透路面結(jié)構(gòu)的排水效果有極大的影響，實際服役效果對施工質(zhì)量依賴性較大；另外在半透路面結(jié)構(gòu)服役期間容易出現(xiàn)滲水和滲水導(dǎo)致土基穩(wěn)定性下降從而引發(fā)路面不平整等問題；表層排水路面結(jié)構(gòu)有基層作為隔水層。然而表層排水結(jié)構(gòu)在實際工程中往往不易被建設(shè)單位接收。為此，本文從邊緣排水設(shè)計和路面結(jié)構(gòu)銜接設(shè)計的角度進行優(yōu)化調(diào)整分析。

二、路面結(jié)構(gòu)層邊緣排水結(jié)構(gòu)改善方案

廣州地區(qū)以半透路面結(jié)構(gòu)和表層排水路面結(jié)構(gòu)為主，兩種方式的路面結(jié)構(gòu)對邊緣排水結(jié)構(gòu)方案設(shè)計都提出了更高的要求，主要包括兩部分，首先是整體路面結(jié)構(gòu)與邊緣排水設(shè)施的銜接設(shè)計；其次是人行道、非機動車道共板時的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。

整體路面結(jié)構(gòu)與邊緣排水設(shè)施的銜接設(shè)計主要包含排水盲溝、人行道橫向排水管、人行道上集水設(shè)施設(shè)計。設(shè)計思路是排水盲溝應(yīng)與道路設(shè)計時的市政排水系統(tǒng)相連，雨水口與基層、面層結(jié)合處應(yīng)設(shè)置成透水形式，利于基層過量水分向雨水口匯集，具體包含以下要點：

（1）滲溝設(shè)計，滲溝設(shè)置于面層下方，根據(jù)面層和基層透水的情況設(shè)置防水土工布和透水土工布；（2）人行道處的雨水收集井，考慮到橫向排水接入溢流井的間距較大，可以設(shè)置雨水收集井增加縱向收水的設(shè)施；（3）人行道下方橫向排水收集管，橫向主要通過人行道橫坡進行雨水匯流，考慮到路面結(jié)構(gòu)對橫向排水的影響，設(shè)置橫向排水收集管可以有效地緩解由于橫坡小以及路面結(jié)構(gòu)局部阻塞產(chǎn)生的排水不暢問題；（4）溢流井，結(jié)合道路斷面情況，可在綠化帶或路外雨水花園位置設(shè)置溢流井，設(shè)置時應(yīng)考慮與人行道的雨水收集井的縱向關(guān)系；（5）當設(shè)置樹池時，應(yīng)在樹池與側(cè)石之間預(yù)留滲溝設(shè)置寬度，保證人行道排水方向的一致性。路面結(jié)構(gòu)與邊緣排水設(shè)施的銜接設(shè)計如下圖2所示。

圖2 路面結(jié)構(gòu)與邊緣排水設(shè)施銜接設(shè)計

道路整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中橫向排水問題一般出現(xiàn)在人行道與非機動車道共板的情況下，非機動車道設(shè)置單獨的瀝青結(jié)構(gòu)層時會同時設(shè)置壓條，壓條對橫向路面水的收集產(chǎn)生了較大的影響，如下圖3所示。為此項目中提出了三種解決方案：（1）需要將壓條設(shè)置為透水混凝土以保證水流的橫向流動，缺點是此方案不適用于景觀要求較高、全線設(shè)置了花崗巖或者仿花崗巖材質(zhì)人行道的情況；（2）壓條繼續(xù)采用花崗巖或者仿花崗巖材質(zhì)，把壓條的厚度壓縮至6cm厚（由于壓條長度為1m，厚度太薄容易產(chǎn)生碎裂的情況），壓條下方采用4cm中粗砂保證水流在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的橫向流動，缺點是中粗砂對于壓條的粘結(jié)性差，壓條容易松動，對施工工藝要求較高；（3）將縱向滲溝改為中間設(shè)置，通過路面結(jié)構(gòu)層進行橫坡調(diào)整，此方案對施工要求極高，且滲溝穩(wěn)定性差的情況下容易在人行道服役過程中產(chǎn)生中間凹陷路面積水的情況。

三、路面結(jié)構(gòu)層下基層的整體設(shè)計改進方案

前一節(jié)根據(jù)現(xiàn)場實際情況優(yōu)化了路面結(jié)構(gòu)變邊緣排水和結(jié)構(gòu)層內(nèi)排水的設(shè)置，但依然存在以下幾個問題：（1）隔水層未形成整體，路面結(jié)構(gòu)下方的滲溝成為局部結(jié)構(gòu)易破壞點，結(jié)構(gòu)的整體性不強；（2）滲溝的收水集水功能較弱，需要依靠橫向管道和雨水收集井進行儲水，路面結(jié)構(gòu)整體性被井和下方埋設(shè)的管道破壞，井和管位置易損壞后塌陷導(dǎo)致人行道平整度受到影響；（3）現(xiàn)狀滲溝收集的雨水最終進入雨水管，蓄存水流較為集中，難以對城市道路的水流進行分段的儲存，且在使用時難以適宜各個路段的植被對水流的需求狀況。根據(jù)以上問題，提出了一種整體式的透水路面結(jié)構(gòu)，以解決上述提出的現(xiàn)有的路面結(jié)構(gòu)整體性弱，儲水結(jié)構(gòu)蓄存水流較為集中，難以對城市道路的水流進行分段的儲存，且在使用時難以適宜各個路段的植被對水流的需求狀況的問題。優(yōu)化后的整體式表層排水路面結(jié)構(gòu)包含以下設(shè)計要點：（1）下基層與旁邊儲水結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，用水泥混凝土一體化澆筑，這樣使得整個下基層形成一個整體，儲水設(shè)施的一并設(shè)置減少了雨水收集井的設(shè)置，路面結(jié)構(gòu)的整體性更強；（2）路面結(jié)構(gòu)兩側(cè)設(shè)置砂石過濾層，過濾層下方設(shè)置過濾網(wǎng)板，過濾網(wǎng)板下方設(shè)置土壤過濾層，經(jīng)過三層過濾層，在完成下滲路面結(jié)構(gòu)后，蓄水和凈水同步完成；（3）儲水結(jié)構(gòu)內(nèi)置封閉層，儲水結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置了橫向和縱向延伸管，由于儲水結(jié)構(gòu)為一體澆筑，內(nèi)置的管道不會因為破損而對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，通過兩類延伸管和排水通孔可以將過濾后的水排入周邊綠地；（4）儲水結(jié)構(gòu)內(nèi)部可以設(shè)置支撐水泥塊，通過水泥塊的限位槽和彈簧伸縮桿裝置控制水泥板開合，從而達到統(tǒng)一儲水，達到根據(jù)綠地植物、周邊用地情況分段排水的效果。具體結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

圖4 整體式的透水路面結(jié)構(gòu)

四、結(jié)語

隨著海綿城市建設(shè)要求的不斷提高，從原來的面積指標慢慢發(fā)展到對水治理的量化指標，市政道路工程設(shè)計過程中應(yīng)避免應(yīng)付式設(shè)計的拿來主義，應(yīng)該更多地從項目實際出發(fā)，結(jié)合項目所在地理位置的道路斷面、路面結(jié)構(gòu)類型、土壤條件、荷載條件、周邊土地利用情況進行合理的設(shè)計。本文進行了兩個方面的設(shè)計優(yōu)化：首先是根據(jù)現(xiàn)有的全透路面結(jié)構(gòu)、半透路面結(jié)構(gòu)、表層排水路面結(jié)構(gòu)在原有項目服役后的使用保養(yǎng)情況，結(jié)合施工技術(shù)對設(shè)計的影響，對透水結(jié)構(gòu)形式的細節(jié)進行了優(yōu)化，包括路面整體結(jié)構(gòu)橫向排水設(shè)計以及道路結(jié)構(gòu)與邊緣排水結(jié)構(gòu)的銜接設(shè)計；其次是對整體式路面結(jié)構(gòu)進行的優(yōu)化，包括整體結(jié)構(gòu)性優(yōu)化、過濾系統(tǒng)優(yōu)化、排水方式優(yōu)化等。提出了幾個完善設(shè)計的優(yōu)化方案旨在為透水路面的發(fā)展和實際應(yīng)用、保證海綿城市建設(shè)指標的落實。