劉承瓏

（廣州市宏濤水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣州 510091）

海綿城市建設(shè)理念在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成熟，其能夠充分發(fā)揮道路、建筑等對(duì)雨水的存儲(chǔ)、稀釋作用，從而控制雨水徑流及自然滲透的功能?；诤＞d城市理論文章對(duì)水閘排澇泵站工程設(shè)計(jì)展開分析，其中能夠有效提升泵站對(duì)生態(tài)雨水以及自然災(zāi)害的“彈性”管理，滿足防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)恢復(fù)岸線生態(tài)環(huán)境[1]。

1 工程案例

白云區(qū)沙貝水閘排澇泵站工程現(xiàn)狀河涌約2.93km，寬度為10～28m，涉及的海綿城市控制指標(biāo)岸線共18 427m，生態(tài)岸線長(zhǎng)度17 507m，其中生態(tài)框復(fù)式斷面15 356m，U 型槽草皮護(hù)坡復(fù)式1 222m，波浪樁草皮護(hù)坡斜坡式947m，在進(jìn)行海綿城市建設(shè)過(guò)程中需要符合規(guī)劃中生態(tài)岸線恢復(fù)率80%的要求。目前該泵站存在的問(wèn)題為排澇情況與當(dāng)?shù)爻鞘谢l(fā)展需求不符，上下游翼墻漿砌石老化開裂，生態(tài)系統(tǒng)亟需進(jìn)行修復(fù)，并優(yōu)化城市雨水管渠系統(tǒng)控制城市不透水面積比例。

2 基本概況

本區(qū)域沿線主要為珠江三角洲平原區(qū)和珠江西航道，為第四紀(jì)海陸沖淤積第一階地，周圍水系環(huán)境復(fù)雜充裕，地勢(shì)相對(duì)平緩。該區(qū)域內(nèi)存在暴雨以臺(tái)風(fēng)雨、強(qiáng)降雨和鋒面雨為主天氣，加之地勢(shì)平緩?fù)鶗?huì)造成面流、片流情況，尤其在低洼處會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)水流對(duì)水閘排洪泵站堤岸具有沖刷腐蝕性。地基處以淤泥質(zhì)土層為主，于是會(huì)造成失穩(wěn)、滑坡等情況發(fā)生，所以需要進(jìn)一步加強(qiáng)地基穩(wěn)定性降低沉降風(fēng)險(xiǎn)。該泵站的早期建設(shè)主要解決城鎮(zhèn)內(nèi)澇問(wèn)題，但隨著河流涌寬度逐漸大于規(guī)劃數(shù)值，泵站難以滿足排澇需求，所以需要重新建設(shè)提升排澇效益，既要滿足周圍灌溉需求，又要具備可持續(xù)發(fā)展性。

3 基于海綿城市理論的工程設(shè)計(jì)

3.1 地基處理

目前地基處理比較常見且使用的形式包括水泥土攪拌樁復(fù)合地基、鉆孔樁、預(yù)應(yīng)力管樁等，本次工程場(chǎng)地存在淤泥層厚、地下水位淺的特點(diǎn)，因此不宜應(yīng)用人工挖孔樁。針對(duì)泵站工程區(qū)域地下水腐蝕性指標(biāo)的分析如表1 所示，參照《巖土工程勘察規(guī)范》判斷該區(qū)域地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。為滿足海綿城市理論需求，在進(jìn)行水閘排澇泵站工程設(shè)計(jì)時(shí)可以采用旋挖灌注的方式降低地基沉降風(fēng)險(xiǎn)，再根據(jù)工程環(huán)境特點(diǎn)選擇水泥攪拌樁和木樁復(fù)合地基形式。本工程沿線較長(zhǎng)，而且整體環(huán)境地質(zhì)變化大，所以需要綜合考慮地貌特征，針對(duì)普通懸臂式擋墻采用混凝土預(yù)制梅花形布置，80cm厚壓石擠淤，對(duì)淤泥層較厚的部分用PST 薄壁管樁；對(duì)于擋土高度較高的涌段設(shè)計(jì)密排φ500 水泥攪拌樁，提升地基的整體承載力，同時(shí)改善透水性提升對(duì)雨水的緩釋效果。施工階段需要注意以下幾點(diǎn)：

表1 地下水腐蝕性指標(biāo)

1）在鉆孔與旋挖灌注樁時(shí)需要做好樁孔護(hù)壁，成孔后及時(shí)灌注混凝土降低塌孔風(fēng)險(xiǎn)，并清除孔底沉渣。

2）在施工時(shí)采用專用設(shè)備避免出現(xiàn)掉鉆、泥漿流失、孔壁擾動(dòng)等問(wèn)題。

3）針對(duì)巖面起伏問(wèn)題需要考慮巖性、巖石風(fēng)化程度、是否存在破碎帶、是否存在孤石等問(wèn)題，做好地質(zhì)條件檢測(cè)。

4）在施工過(guò)程中需踐行海綿城市理論，及時(shí)運(yùn)走沖樁后產(chǎn)生的淤泥，架設(shè)簡(jiǎn)易維護(hù)，降低揚(yáng)塵污染。

5）及時(shí)清理建筑垃圾，專人負(fù)責(zé)攪料場(chǎng)地與材料堆放場(chǎng)地的衛(wèi)生，避免在大風(fēng)天作業(yè)。

3.2 植被選擇

海綿城市建設(shè)中植物的選擇需要滿足水土適應(yīng)性、地質(zhì)環(huán)境、土壤類型、日照條件、雨量、耐污染性、抗逆性以及景觀價(jià)值等多樣化條件，其中影響植被大部分因素為降雨。廣州市降雨特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：①年降雨量較大，約1800mm；②雨季較長(zhǎng)，集中在4～9 月；③7～9 月受東南沿海臺(tái)風(fēng)影響，降雨量較大，洪澇災(zāi)害多發(fā)月份；④7～8 月降雨以暴雨為主，而且分布不均。加之該市午后夏季午后氣溫升高以及水汽較高，經(jīng)常出現(xiàn)地形雨。在這樣的環(huán)境下，海綿城市理論設(shè)計(jì)下對(duì)水閘排澇泵站工程設(shè)計(jì)中植被緩沖帶建設(shè)需要選擇耐高溫、耐雨水的植物，如銀葉樹、水黃皮、泰來(lái)藻、海菖蒲、銀葉藻等。同時(shí)實(shí)施LID 設(shè)施布置應(yīng)用透水鋪裝、雨水罐、雨水濕地、滲透塘、下沉式綠地以及調(diào)蓄池等科學(xué)控制雨水滲透量[1]。

種植緩沖帶建設(shè)需要注意以下4 點(diǎn)：

1）及時(shí)做到雜草清理、修剪以及植物補(bǔ)種。

2）根據(jù)水閘排澇泵站種植緩沖帶設(shè)計(jì)需要根據(jù)水量控制進(jìn)水口規(guī)模，確保有效收集徑流雨水，重點(diǎn)為暴雨季節(jié)需要進(jìn)行局部下凹或擴(kuò)大進(jìn)水口。

3）為避免污泥沉降影響過(guò)水通暢性，需要定期進(jìn)行垃圾與沉淀物清理。

4）檢驗(yàn)邊坡塌陷問(wèn)題，做好加固工作。

3.3 雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步落實(shí)海綿城市理念，在進(jìn)行水閘排澇泵站工程設(shè)計(jì)時(shí)可以思考綠化帶建設(shè)的可持續(xù)性，在不占用建設(shè)面積的前提下設(shè)置蓄水模塊。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)情況在綠化帶下設(shè)計(jì)容量300m3的雨水收集系統(tǒng)，并利用地埋式一體機(jī)完成對(duì)雨水的消毒過(guò)濾，將建筑雨水排水管通過(guò)分流、過(guò)濾、棄流以及截污后匯入雨水收集池內(nèi)。本項(xiàng)目中處理后的雨水需要滿足《城市污水再生利用——城市雜用水水質(zhì)》的需求，主要用于車輛清洗、景觀補(bǔ)水、道路沖洗等，采用消毒處理和定期監(jiān)測(cè)的方式確保水質(zhì)安全。具體步驟為：確定雨水管道位置→基坑開挖→澆筑墊層與底板→攤鋪防滲膜→蓄水模塊安裝→封土工布防滲膜→隱蔽工程及一體機(jī)安裝→通電調(diào)試與運(yùn)行→竣工驗(yàn)收[2]。此外還需注意以下事項(xiàng)：

1）生活飲用水管道不可與雨水管道相接。

2）雨水蓄水池務(wù)必設(shè)置安全分流井用于分配超出容積的雨水。

3）雨水管道上需做好標(biāo)識(shí)，避免誤接、誤用。

4）防滲膜的攤鋪需要在澆筑混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行，并對(duì)表面雜物和積水進(jìn)行清理，做好破損檢驗(yàn)。

雨水回收裝置棄流裝置設(shè)置十分關(guān)鍵，工程可應(yīng)用YL-3052 棄流截污裝置和YL-DN800 安全分流井共同進(jìn)行雨水棄流，由格柵和電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行控制，附帶控制箱進(jìn)行地埋式安裝，控制箱位于棄流裝置的垂直地面位置。棄流控制器前端用于攔截大顆粒懸浮物，設(shè)置間距3mm 的格柵，采用直接提籃的方式取出并清理垃圾。全程由PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)可利用傳感器連接計(jì)算機(jī)完成雨量、雨頻等參數(shù)的記錄，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)監(jiān)測(cè)收集優(yōu)質(zhì)雨水[3]。

3.4 屋頂及不透水地面的設(shè)計(jì)

以往環(huán)境下城市建筑較少，雨水排放能夠直接滲入地下并匯聚到江流，但隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，建筑和人工鋪裝地面面積增大，導(dǎo)致不透水地面增多?；诤＞d城市理論重點(diǎn)分析了對(duì)屋頂綠化和部分城市地面不透水性的處理，控制其開放強(qiáng)度來(lái)降低對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。建筑屋頂占據(jù)城市50%的不透水表面，加之泵站建造過(guò)程中為穩(wěn)定地基和周圍環(huán)境而建造的路基路面，使得雨水長(zhǎng)期滯留加劇路面和屋頂老化，所以需要進(jìn)行針對(duì)性處理。本次工程針對(duì)屋頂和部分路面采用模塊化組合的方式，自帶儲(chǔ)排水功能實(shí)現(xiàn)共享水源，對(duì)于屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)如圖1 所示。對(duì)于坡度較緩的路面則設(shè)置植被緩沖帶減緩徑流流速，用于攔截部分污染物，可作為生物滯留設(shè)施降低開發(fā)成本[4]。

圖1 建筑屋頂設(shè)計(jì)

對(duì)于水閘排澇泵站周圍不透水地面的設(shè)計(jì)可以實(shí)施全透水路面和半透水路面改造。其中全透水路面主要用于人行道、非機(jī)動(dòng)車道以及景觀硬質(zhì)鋪裝等。此類路面基層結(jié)構(gòu)由下至上為路基→150 厚多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層→30 厚中粗砂→60-100 厚預(yù)制透水混凝土；或路基→180 厚多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層→80 厚現(xiàn)澆透水混凝土；路基→120 厚級(jí)配碎石層→150 厚多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層→30 厚中粗砂→80 厚透水混凝土。半透水路面結(jié)構(gòu)為級(jí)配碎石底基層→150-180 厚無(wú)砂大孔水泥混凝土基層→180-220 厚透水混凝土；或底基層→150-180 厚級(jí)配碎石基層→180-220 厚透水水泥混凝土[5-6]。全透水結(jié)構(gòu)中的面層設(shè)計(jì)需要保證混凝土面層強(qiáng)度在C20 以上，而且厚度在80mm 以上，半透水結(jié)構(gòu)的面層混凝土強(qiáng)度需要在C30 以上，厚度180mm以上，孔隙在15%以上?？v向變形縫與橫向變形縫間距分別為4.0～5.0m、3.5～4.5m，面層板長(zhǎng)寬比例控制在1∶3。針對(duì)基層的設(shè)計(jì)，全透水結(jié)構(gòu)壓實(shí)度務(wù)必在92%以上，半透水結(jié)構(gòu)壓實(shí)度控制在94%以上，各結(jié)構(gòu)層功能需要符合《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)構(gòu)層功能表，如表2 所示。

表2 結(jié)構(gòu)層功能表

由于項(xiàng)目工程的水閘排澇泵站位置淤泥量較大，周圍環(huán)境亟待改善，因此需要在修復(fù)生態(tài)的基礎(chǔ)上降低施工改造對(duì)環(huán)境的影響。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的分析發(fā)現(xiàn)，施工容易造成水土流失現(xiàn)象，因此務(wù)必注意以下3 點(diǎn)：

1）分段式開挖，減少開挖面，縮短時(shí)間，對(duì)于裸露挖面需要臨時(shí)覆蓋塑料，并設(shè)置排水?dāng)r溝和積水沉砂井。

2）出入施工現(xiàn)場(chǎng)需做好車輛清理，避免帶出污染物。

3）根據(jù)施工區(qū)域降雨情況制定計(jì)劃，在暴雨前完成松土壓實(shí)工作，對(duì)坡面進(jìn)行緊急防護(hù)避免強(qiáng)烈沖刷。

4 結(jié) 語(yǔ)

海綿城市理論對(duì)工程設(shè)計(jì)的綠化性、可持續(xù)性等提出嚴(yán)格規(guī)范，這是維護(hù)生態(tài)穩(wěn)定、提升經(jīng)濟(jì)效益、科學(xué)排澇抗洪的基本保障。針對(duì)白云區(qū)水閘排澇泵站工程的設(shè)計(jì)切實(shí)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)良好的農(nóng)業(yè)灌溉與景觀用水等多樣化需求，為現(xiàn)代化建設(shè)打下基礎(chǔ)。