整體海綿化在城市軌道交通車(chē)輛段應(yīng)用研究

謝碧輝

（中鐵二十五局集團(tuán)有限公司 廣東廣州 511455）

1 引言

南寧市軌道交通心圩車(chē)輛段項(xiàng)目，為全國(guó)首個(gè)采用先進(jìn)、環(huán)保整體海綿生態(tài)應(yīng)用工程，為提高南寧市城市水資源可持續(xù)發(fā)展的城市軌道交通區(qū)域綠色濕地走廊的生態(tài)環(huán)境工程。心圩車(chē)輛段整體海綿工程，單體規(guī)模大、場(chǎng)地面積大，為盡可能在不破壞景觀設(shè)計(jì)理念的前提下進(jìn)行海綿化施工，在軌道區(qū)、道路、綠化、景觀等不同區(qū)域所采用海綿地面材料和施工方法均不相同[1]。

2 工程概況

由中鐵二十五局集團(tuán)承建的南寧市3號(hào)地鐵線南寧心圩車(chē)輛段為全國(guó)第一個(gè)采取整體海綿化設(shè)計(jì)與應(yīng)用的軌道交通車(chē)輛段，地處廣西壯族自治區(qū)南寧市高新區(qū)新際路西側(cè)。心圩車(chē)輛段整體項(xiàng)目于2015年11月1日正式開(kāi)工建設(shè)，于2018年11月20日建成，2019年2月28日正式投入使用。

心圩車(chē)輛段整體海綿施工工程，在段區(qū)休閑道路鋪設(shè)透水磚，停車(chē)場(chǎng)表面作為海綿吸水，并采取下凹式綠地、傳輸型植草溝、雨水滯留花園等海綿體材料吸收地面雨水。海綿化應(yīng)用原理是將整個(gè)段區(qū)的雨水通過(guò)海綿體材料流入滯留花園、綠地，經(jīng)過(guò)滯留、滲透、凈化后排入濕塘。濕塘對(duì)雨水進(jìn)行重復(fù)回收后應(yīng)用于道路澆灑、綠化灌溉等方面，解決雨水回收及環(huán)保問(wèn)題。雨水通過(guò)統(tǒng)一收集進(jìn)入生態(tài)濕塘進(jìn)行調(diào)蓄處理，可改善水質(zhì)、提升雨水回收使用效率，保證心圩車(chē)輛段整體海綿工程達(dá)到設(shè)計(jì)總體目標(biāo)[2]。

整個(gè)場(chǎng)地分成東西南北四個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域地面標(biāo)高根據(jù)自然地表流水坡度進(jìn)行設(shè)置，總平面見(jiàn)圖1。

圖1 總平面布置

3 總體海綿化施工內(nèi)容及工藝流程

（1）海綿工程數(shù)量（見(jiàn)表1）

表1 南寧市心圩車(chē)輛段海綿分項(xiàng)工程匯總

（2）海綿化施工工藝流程

在整個(gè)心圩車(chē)輛段的辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、綠化景觀區(qū)內(nèi)全部采用海綿體材料施工。宿舍屋面立管采用雨水?dāng)嘟邮┕ぜ夹g(shù)，其余屋面通過(guò)雨水立管排入場(chǎng)區(qū)內(nèi)的雨水管網(wǎng)，最后排入市政管網(wǎng)；軌行區(qū)雨水統(tǒng)一收集進(jìn)入生態(tài)濕塘進(jìn)行調(diào)蓄處理，從而完成心圩車(chē)輛段海綿化施工[3]。具體流程見(jiàn)圖2。

圖2 海綿化施工工藝流程

4 分項(xiàng)海綿工程施工技術(shù)

（1）停車(chē)場(chǎng)、園林道路透水磚海綿化施工

1＃停車(chē)列檢棚、派出所辦公樓等建筑周邊為生態(tài)停車(chē)場(chǎng)，采用混凝土生態(tài)磚鋪裝，表面坡度為3%。雨水自流至四周的排水溝后排入附近的下凹式綠地、雨水花園、植草溝，同時(shí)路面及普通綠地雨水也分別就近排入附近的下凹式綠地或者雨水花園中進(jìn)行滯留、下滲、凈化處理。在雨水排出末端通過(guò)設(shè)置雨水收集調(diào)節(jié)池達(dá)到距離短、排水快的控制蓄水量海綿化處理效果[4]。透水磚人行道地面見(jiàn)圖3。

圖3 透水磚人行道地面

（2）瀝青道路、混凝土道路及廣場(chǎng)路面海綿化施工

道路混凝土或?yàn)r青路面及廣場(chǎng)磚表面通過(guò)設(shè)置2%的坡度以龜背型向道路兩側(cè)排水，道路兩側(cè)設(shè)置排水溝按5%的坡度來(lái)保證路面不積水，見(jiàn)圖4。

圖4 道路混凝土或?yàn)r青路面及廣場(chǎng)磚

（3）下凹式綠地海綿化施工

為了防止車(chē)輛段重要構(gòu)筑物及鐵路基床等重要設(shè)備基礎(chǔ)發(fā)生浸泡，通過(guò)采取海綿化施工，能夠阻止下凹綠地下滲的雨水進(jìn)入機(jī)動(dòng)車(chē)一側(cè)的路基壓實(shí)土層和濕陷性原狀土層內(nèi)。由于受水在土壤中的滲透能力及植物耐水淹成活能力影響，下凹式綠地下沉深度控制在200 mm以內(nèi)，見(jiàn)圖5[5]。

圖5 下凹式綠地海綿化施工

（4）植草溝海綿化施工

植草溝海綿化是下凹式綠地的一種施工方式，但比一般下凹式綠地的地面標(biāo)高略低，由于常年有水，需要種植水生植物。植草溝施工需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：①植草溝兩邊坡度控制在1∶3，縱向放坡大于4%以利于自然流水?？v坡坡度大于10%時(shí)，可設(shè)置中途臺(tái)坎、臺(tái)階[6]。②植草溝斷面采用梯形或倒拋物線形。③植草溝內(nèi)最大水流速控制在0.8 m／s以內(nèi)、曼寧系數(shù)控制在0.2～0.3。④土工布上敷設(shè)的礫石孔隙率在35% ～45%范圍，有效粒徑＞80%，滲透系數(shù)應(yīng)大于5×10－6m／s。植草溝底面低于溝兩側(cè)地面150 mm。綠地底層碎石＋中層中粗砂＋上層種植土壤土層厚度共計(jì)300 mm，可保證植草溝既有雨水下滲至溝底，既起到海綿吸水作用，又可綠化環(huán)境，見(jiàn)圖6[7]。

圖6 植草溝海綿化施工

（5）雨水滯留花園海綿化施工

雨水滯留花園生物滯留是海綿化施工重要環(huán)節(jié)，本項(xiàng)目選擇在地勢(shì)較低的4塊區(qū)域徑流的源頭區(qū)域?qū)嵤?。徑流源頭區(qū)域包括道路綠化帶、停車(chē)場(chǎng)、密集建筑等附近區(qū)域。雨水滯留花園生物滯留主要是在土壤中種植花草植物進(jìn)行綠化，底層為碎石、中粗砂濾水層，將區(qū)域徑流污水、雨水在滯留花園進(jìn)行生物凈化后成為中性水[8]。

種植在雨水滯留花園內(nèi)的植物易滋生病蟲(chóng)害，需選擇抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)、抗旱能力強(qiáng)、抗水泡能力強(qiáng)、抗污染能力強(qiáng)、抗熱能力強(qiáng)、抗凍能力強(qiáng)的水生植物。雨水花園內(nèi)的沉積物及垃圾需定期清理，以免沉積物及垃圾堵塞致使其滲透能力下降。雜草需定期清除，生長(zhǎng)過(guò)快的植物需及時(shí)修剪。通過(guò)雨水花園的溢流口將多余的溢流雨水盡快排入市政管網(wǎng)，保證車(chē)輛段內(nèi)無(wú)內(nèi)澇，見(jiàn)圖7。

圖7 雨水滯留花園海綿化施工

5 濕塘

（1）心圩車(chē)輛段濕塘其受納的匯水面大于4 km2，所處位置為整個(gè)車(chē)輛段的高程最低點(diǎn)，由該處一水塘改造而成[9]。濕塘是段區(qū)海綿項(xiàng)目工程的最后一個(gè)分項(xiàng)工程，整個(gè)段區(qū)徑流雨水匯入濕塘蓄存，需要時(shí)蓄存水作為補(bǔ)水水源排至綠地等地方進(jìn)行灌溉。當(dāng)濕塘蓄水量超過(guò)最大值時(shí)，可將多余的蓄存水排入市政管網(wǎng)，保證濕塘常年有水，并將濕塘設(shè)置成項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)的景觀水體，至此南寧心圩車(chē)輛段海綿工程整體完成。該項(xiàng)目打造出海綿城市功能示范生產(chǎn)廠區(qū)，形成了良好的水生動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，以保證濕塘種植的植物充分發(fā)揮其功能[10]。

（2）安裝增氧機(jī)解決濕塘內(nèi)的藻類生長(zhǎng)吸氧和不流動(dòng)水缺氧而造成濕塘形成厭氧、富營(yíng)養(yǎng)化的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。采取生態(tài)駁岸和非硬質(zhì)池底作為水生植物、動(dòng)物環(huán)境，水體中種植旱傘草、鳶尾、美人蕉及再力花等水生植物，放養(yǎng)清道夫等景觀魚(yú)于濕塘中，可提高水體對(duì)有機(jī)污染物和磷、氮等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)的控制作用。魚(yú)類以藻類為食，可控制藻類的過(guò)渡繁殖。

6 結(jié)論

（1）南寧心圩車(chē)輛段整個(gè)場(chǎng)地匯水面積為23萬(wàn)m2，包括場(chǎng)地屋面、綠地、水景和生態(tài)停車(chē)場(chǎng)等。本項(xiàng)目在海綿化施工完成后，合理滯留、下滲、收集控制的雨水達(dá)到了南寧心圩車(chē)輛段整體海綿工程的功能要求。項(xiàng)目海綿化改造前后對(duì)比見(jiàn)表2[11]。鳥(niǎo)瞰效果圖見(jiàn)圖8。

表2 心圩車(chē)輛段海綿項(xiàng)目改造前后對(duì)比

圖8 鳥(niǎo)瞰效果圖

（2）本項(xiàng)目通過(guò)海綿化施工，減少了南寧心圩車(chē)輛段項(xiàng)目雨水外排流量，周邊管網(wǎng)排水能力得到有效提升。場(chǎng)地內(nèi)年徑流量控制率為68.3%，年污染物控制率可達(dá)到50.3%，每年節(jié)約用水約20萬(wàn)t，解決了因雨水排放不暢給機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的不便及安全隱患問(wèn)題[12]。

（3）解決了軌道道床、檢修車(chē)間等硬質(zhì)場(chǎng)地面積較大而綠化面積相對(duì)較少的問(wèn)題，以及排水與自然景觀綠化、美化相融合的問(wèn)題。該工程為全國(guó)第一個(gè)整體海綿化城市軌道交通車(chē)輛段實(shí)施工程，并獲得2020～2021年度國(guó)家“魯班獎(jiǎng)”。