“海綿城市”低影響開發(fā)設施改造技術在大型住宅小區(qū)中的應用

姚建平

上海南匯建工建設（集團）有限公司 上海 201399

小區(qū)“海綿城市”低影響開發(fā)設施改造的本質(zhì)是充分發(fā)揮道路、建筑、綠地及水系等自身的生態(tài)系統(tǒng)功能，對小區(qū)雨水采用吸納、滲蓄、凈化、緩釋等改造方式，控制雨水徑流，恢復城市水文原生態(tài)，維持小區(qū)開發(fā)建設前后場地內(nèi)水文特征的自然狀態(tài)，從而實現(xiàn)改善水環(huán)境、修復水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源等目標[1-4]。在確保排水防澇安全的情況下，可極大限度地降低城市開發(fā)建設過程中對生態(tài)環(huán)境的影響，即做到低影響開發(fā)建設。

臨港地區(qū)是上海市“海綿城市”改造建設的試點區(qū)域，為保護滴水湖及周邊地區(qū)水資源安全，確立了以滴水湖為中心的數(shù)個示范改造小區(qū)，以期實現(xiàn)降雨“五年一遇不積水、百年一遇不內(nèi)澇、水質(zhì)不黑臭”的總體控制目標。

1 工程概況

滴水湖馨苑“海綿城市”改造項目，位于上海浦東新區(qū)臨港新城主城區(qū)滴水湖馨苑小區(qū)內(nèi)，北鄰申港大道，西靠茉莉路，靠近臨港新城生態(tài)景觀湖——滴水湖。滴水湖馨苑小區(qū)（分南北區(qū)）占地面積為332 971 m2，綠地面積為114 420 m2，總建筑面積為458 433 m2。該小區(qū)“海綿城市”低影響開發(fā)設施改造項目投資規(guī)模為3 330萬元，包含雨水花園5 281 m2、生態(tài)停車位331 m2、凈化調(diào)蓄設施2 365 m3、高位雨水花壇853 m2、調(diào)蓄凈化明溝1 009 m等。

2 特點、難點分析

2.1 場地小、范圍廣、改造內(nèi)容多、分散施工

本工程“海綿城市”低影響開發(fā)設施改造項目涉及雨水花園、生態(tài)停車場、凈化調(diào)蓄設施、高位雨水花壇、調(diào)蓄凈化明溝等眾多改造內(nèi)容，均位于居民小區(qū)內(nèi)。因此施工現(xiàn)場可利用場地較小，各項改造設施分散分布在小區(qū)的各個地方，沒有規(guī)律性，且在施工過程中占用了小區(qū)道路、停車位、公共綠化等，對小區(qū)居民的出入和生活影響較大。

2.2 材料質(zhì)量控制是重點

“海綿城市”改造項目施工工藝并不復雜，技術難度也不高，但排水層、過濾層、改良種植土回填等每一層、每一道工序所用的材料質(zhì)量、技術指標要求等都關系到吸納、滲蓄、凈化的效果和功能。因此，“海綿城市”改造施工過程中所選用的材料必須嚴格按照設計要求，選擇優(yōu)質(zhì)材料。

2.3 原有地下管線、管道眾多，難以實現(xiàn)精準化改造

本工程為臨港地區(qū)試點改造小區(qū)，雖然設計單位、勘察單位、施工單位事先做了大量前期勘察、排摸工作，確定了改造點，但由于是在既有小區(qū)內(nèi)改造，且小區(qū)內(nèi)原有的地下管道、管線較為眾多、復雜，因此對改造點準確定位、實現(xiàn)精準化改造有一定難度。有些改造點當開挖到一定程度時，發(fā)現(xiàn)有地下管道、管線和構筑物情況，存在需對改造范圍重新調(diào)整甚至無法實施下去的問題。

2.4 社會和小區(qū)居民認知不夠

目前“海綿城市”改造意愿主要局限于政府部門，社會參與度不太高，給“海綿城市”改造和推進帶來了一定影響。特別是在已建既有小區(qū)內(nèi)改造，由于小區(qū)居民對這項工作不甚了解，不太支持和配合，甚至在改造過程中出現(xiàn)居民阻撓改造的情況，迫使改造位置被重新調(diào)整或取消，影響改造進度和效果。

3 主要施工技術

3.1 雨水花園改造

雨水花園是采用人工開挖改造而成的淺凹型綠地，收集的地面雨水通過過濾層凈化，從而對雨水進行利用和雨洪控制。其主要構造由排水層、透水層、過濾層和改良種植土層等組成（圖1）。

圖1 雨水花園改造構造示意

3.1.1 ?施工流程

雨水花園施工流程：定位放線→土方開挖→鋪防滲膜、敷設管道→攤鋪碎石排水層→鋪設透水土工織物→土工織物與防滲膜邊緣黏結→鋪設中粗砂過濾層→改良種植土回填→綠化種植→清理打掃→驗收。

3.1.2 ?工藝原理

流入雨水花園內(nèi)的雨水通過過濾層、排水層，滲入HDPE穿孔實壁滲排水管（開孔率1%～3%）后進入溢流集水井，再由接溢流集水井的排水管排至雨水井，起到調(diào)蓄、凈化、補給地下水等作用。

3.1.3 ?施工控制要點

1）每個雨水花園土方開挖量不大，采用人工開挖和清底，開挖深度控制在±0.00 m以下950 mm，嚴禁超挖。開挖時按邊坡1∶3放坡，并使綠地中的高地雨水和人行道雨水過渡放坡至雨水花園內(nèi)。

2）排水層采用φ20～φ30 mm碎石攤鋪（圖2），厚度200 mm；過濾層采用φ0.1～φ4.0 mm的中粗砂鋪設（圖3），厚度50 mm，級配良好、質(zhì)地堅硬。

圖2 攤鋪碎石排水層

圖3 鋪設中砂過濾層

3）透水土工織物鋪設時應注意小心鋪放、防止損壞，其邊緣重疊寬度至少達150 mm。同時，透水土工織物與防滲膜銜接的周圍一圈邊緣部位采用專用防滲膜黏結劑進行黏結牢固。

4）雨水花園的溢流集水井沉泥深度控制在300 mm，其頂部雨水篦子相對標高為－0.15 m，排水能力控制在20 L/s。溢流集水井周圍散鋪卵石，溢流口采用φ200 mm的HDPE管將水排入雨水檢查井。

5）鋪設接雨水花園溢流井的穿孔管時，管道底部應夯實，并控制好穿孔管坡度，安裝時不得有土塊、樹葉等雜物進入穿孔管中。

6）排水管道隱蔽工程在回填前進行無壓力管道嚴密性試驗。

7）改良種植土回填采用種植土混合適量的草炭灰、椰糠、松針土及含有有機質(zhì)的腐殖質(zhì)（圖4），配合比為50%種植土＋30%營養(yǎng)土＋20%有機質(zhì)，透水種植土的厚度控制在300 mm。改良種植土的材料配合比以及施工質(zhì)量控制，將對以后雨水花園內(nèi)綠化種植的生長起著關鍵作用（圖5）。

圖4 回填改良種植土

圖5 雨水花園改造后實景

3.2 生態(tài)停車位改造

將小區(qū)原有停車位改造成生態(tài)停車位，采用厚220 mm透水水泥混凝土。透水水泥混凝土具有透水性好、強度高、吸聲、耐磨防滑以及在暴雨時改善對城市水環(huán)境污染狀況的優(yōu)點。

構造要求：停車位面層向排水溝坡向1%，橫向停車位中間設置綠地花臺。排水溝底部寬度為200 mm，上口蓋板寬度為300 mm，底部鋪設厚20 mm的水泥砂漿防水層，為有效達到排水效果，縱向坡度為0.3%，排向低影響開發(fā)設施（圖6）。

圖6 生態(tài)停車位改造剖面結構示意

3.2.1?施工流程

鑿除原有停車位草坪磚→測量放線→土方開挖→澆筑排水溝墊層→水泥砂漿防水層→砌筑排水溝、綠地花臺→敷設管道→排水溝粉刷→攤鋪碎石→透水水泥混凝土施工→彩色噴涂

3.2.2 ?施工控制要點

1）停車位中間設置的綠地花臺由MU10磚砌筑而成（圖7），寬度控制在800 mm，每個綠地花臺內(nèi)設置1根φ50 mm排水管，排向一側的排水溝，綠地花臺內(nèi)鋪設1層土工織物和卵石。

2）碎石層攤鋪：攤鋪前對中線、縱橫斷面高程、寬度進行測量復核，素土層表面清潔、無雜物。攤鋪厚度220 mm，攤鋪時先采用挖機進行初步推平，再配合人工輔助精平，并對邊角部位進行填補（圖8）。

圖7 砌筑綠地花臺

圖8 攤鋪碎石層

3）透水水泥混凝土攤鋪：透水水泥混凝土攤鋪分2次進行，基層為厚170 mm粗料，面層為厚50 mm細料，面層攤鋪時間控制在基層初凝以前。攤鋪時采用平板振動機振實整平，透水水泥混凝土經(jīng)過振實整平后，采用專用抹平機械進行抹平，以使停車位表面平整美觀（圖9）。

圖9 透水混凝土面層（彩色）

4）養(yǎng)護：在透水水泥混凝土施工完畢后應進行覆蓋養(yǎng)護，灑水養(yǎng)護時間至少達到7 d以上。

3.3 凈化調(diào)蓄設施

凈化調(diào)蓄設施具有雨水收集、凈化和調(diào)蓄的功能，主要由具有抗穿刺、抗裂、易于集泥的不排空容積的池體和無動力緩釋器組成（圖10、圖11）。

3.3.1 ?工藝原理

其原理就是把雨水徑流高峰時的流量暫留，等最大流量下降后，再從凈化調(diào)蓄設施池內(nèi)將收集的雨水慢慢排放，并通過無動力緩釋器自動運行，將雨水凈化后可控、有規(guī)劃地利用。

圖10 凈化調(diào)蓄設施平面示意

圖11 凈化調(diào)蓄設施剖面構造示意

3.3.2 ?施工流程

土方開挖→鋪設粗砂→凈化調(diào)蓄設施池體、配水井安裝→管道敷設→無動力緩釋器安裝→鋪設土工織物→攤鋪卵石層→回填土

3.3.3 ?施工控制要點

1）坑底粗砂層分2層鋪設，底部1層鋪設厚度150 mm，壓實系數(shù)控制在0.85～0.90之間，上部1層鋪設厚度100 mm，壓實系數(shù)控制在0.95。

2）凈化調(diào)蓄設施池體安裝：池體底部基底以不小于1%的坡度坡向排泥井，池體內(nèi)部為圓弧形，底部設有集泥槽，便于排泥（圖12）。

3）凈化調(diào)蓄設施池體頂部的蓋板采用規(guī)格為1 078 mm×994 mm×38 mm的玻璃鋼格柵板（圖13），承載強度5 kN，保持30 s未影響使用功能。安裝無動力緩釋器位置的玻璃鋼格柵板預留孔采用不銹鋼方管加固，玻璃鋼格柵板與凈化設施池體固定牢固。

圖12 安裝凈化調(diào)蓄設施池體安裝

圖13 安裝玻璃鋼格柵板

4）玻璃鋼格柵板上鋪設透水土工織物，透水土工織物應全面覆蓋，再在土工織物上攤鋪厚50 mm的卵石層（圖14）。

5）為確保凈化調(diào)蓄設施池體頂部的荷載滿足設計要求，池體頂部種植土厚度控制在250 mm，超出部分采用輕密度陶粒填充。

3.4 調(diào)蓄凈化明溝

調(diào)蓄凈化明溝斷面尺寸400 mm×600 mm，在新建明溝內(nèi)安裝無動力緩釋器進行調(diào)蓄（圖15）。

圖14 鋪設土工織物和卵石層

圖15 調(diào)蓄明溝實景

3.4.1 ?工藝原理

調(diào)蓄凈化明溝內(nèi)收集的雨水，通過安裝在明溝內(nèi)集水井兩側的無動力緩釋器調(diào)蓄凈化后，排入明溝內(nèi)的集水井，再由集水井排入就近雨水井中。

3.4.2 ?控制要點

1）調(diào)蓄凈化明溝底部按0.5%坡向集水井。

2）調(diào)蓄凈化明溝內(nèi)集水井距調(diào)蓄蓋板100 mm，設置400 mm×100 mm的溢流口。

3）調(diào)蓄凈化明溝蓋板采用成品塑鋼透水蓋板，尺寸為500 mm×500 mm×50 mm。

4 “海綿城市”改造設施維護

“海綿城市”改造完畢后，為使低影響開發(fā)改造設施正常運行并達到凈化、調(diào)蓄等效果，應定期保養(yǎng)，確保其長期可持續(xù)地發(fā)揮功能。因此平時要做好日常檢查、檢測等工作，發(fā)現(xiàn)問題應及時進行維護。

4.1 雨水花園維護

1）當溢水口、進水口堵塞或積淤導致水流不暢時，應及時清理。

2）調(diào)蓄能力不足時應清除淤積物。

3）當雨水排空時間超過設計規(guī)定的36 h時，應置換表層種植土或樹皮覆蓋層。

4）當排水水質(zhì)達不到要求時，應及時置換填料。

4.2 生態(tài)停車位維護

1）當生態(tài)停車位產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象時，應局部整修找平，當面層損壞時，應進行修補。

2）當生態(tài)停車位透水路面滲透能力明顯降低時，應采用負壓抽吸和沖洗措施，提高滲透能力。

4.3 調(diào)蓄凈化設施維護

1）及時清理調(diào)蓄凈化設施內(nèi)部的集泥。

2）及時做好緩釋出水管、溢流管、配水井、雨水井等清理工作。

5 結語

1）“海綿城市”改造不僅僅在小區(qū)內(nèi)進行，還可以在廣場、道路、公園、社會停車場等公共區(qū)域實施，這種理念為城市運行適應環(huán)境變化、應對暴雨造成的災害，起到了規(guī)避洪峰、凈化水質(zhì)、收集納蓄和循環(huán)利用的作用。但在土地資源日趨緊張的情況下，不可能將低影響開發(fā)設施無限制地進行改造，這就要求改造技術進一步提高，并做到因地制宜、合理規(guī)劃、環(huán)保節(jié)能[5-7]。

2）“海綿城市”改造要重視前期對改造區(qū)域的地下管線、管道、設施等情況的仔細勘察、排摸，掌握盡可能詳盡的情況。同時事先做好與改造區(qū)域居民的溝通協(xié)調(diào)，得到社會和居民的認可、支持，避免重復勞動，做到精準化改造。

3）“海綿城市”的建設，不只是通過對既有小區(qū)、廣場、道路、公園、社會停車場等區(qū)域的后續(xù)改造來實施，政府部門和行業(yè)主管部門還可以在上述新建區(qū)域前期規(guī)劃、設計階段給予充分的通盤考慮，將“海綿城市”的建設融入到整體的開發(fā)建設中，對資源節(jié)約、合理規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境及技術應用均有較大好處。

4）本工程為上海臨港地區(qū)“海綿城市”試點改造工程，在經(jīng)驗不足和缺乏相關理論依據(jù)等不利情況下，通過參建各方的共同努力，在改造過程中克服了種種困難，順利地完成了改造，達到了預期效果。