城市道路绿化带防排水设计的生态化考虑.pdf

1 3 2 防洪排水 城 市道桥 与防 洪 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 城市道路绿化带防排水设计的生态化考虑 王俊 ， 刘新 民 ( 武汉市政工程设计研究 院有限责任公司， 湖北武汉 4 3 0 0 2 3 ) 摘 要： 绿化带的防排水设计关系到路基的强度与耐久性， 是道路设计中的重要内容。 传统的设计方法虽能在一定程度上避免下 渗水对路基的侵蚀， 缺仍存在诸多缺点。通过分析绿化带内水流运动规律和其对路基可能的损害形式， 提出更加生态节约的绿化 带 防排水设计 理念 。 关键词 ： 绿 化带 ； 生态化 ； 防排 水设计 中图分类 号 ： U 4 1 7 ． 3 文 献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 4 — 0 1 3 2 - 0 3 0 引言 绿化带作为道路断面结构的重要组成单元 ， 具有分 隔不 同功能车道 、美化道路景观 和夜 间防 眩光等重要作用。但由于绿化带排水处理不当可 能引起 的积水 、 渗水 等问题 ， 会对道路的路基路 面 结构产生较大的水损害作用，因而其又是道路结 构中可能引起病害的结构薄弱点 。为此 ， 较多道路 设计尤其是公路设计中，非常重视绿化带的防排 水设计 ， 并形成 了以“ 阻隔防渗 ” 为 主要设计理念 的传统模式防排水设计，其主要设计思想是通过 设 置排水管沟等措施来收集雨水并分段 排出路基 范围 1 传统设计方法的局限性分析 如图 1 所示的某绿化带防排水设计 ，采用传 统防渗排设计方法 ，在绿化带下部一定 深度通长 铺设防渗膜作 为隔水层 ，并在分隔带中部设 置集 水管槽 ( 井 ) 作为集 水设 施 ， 集水管槽 内的水 通过 一 定间距设 置的横 向排水管排至分隔带以外 的雨 水井内。 图 1 分 隔带防排水 的传 统设计法 该设计通过防排相结合的方式在一定使用期 内可以取得较好的路基防护效果 ，但是亦存在以 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 1 2 — 0 4 作者简介： 王俊( 1 9 8 5 一 ) ， 男， 安徽铜陵人 ， 助理工程师， 从事道 路工程设计、 咨询工作。 f = 不 足 ： ( 1 ) 耐久性 问题 由于材料自身的耐久性、 施工操作的不稳定性 以及使用过程中水流夹杂的土颗粒的堵塞作用 ， 排水设施会随着使用时间的增长而造成管槽排水 效率 的下降。 ( 2 ) 生态性较差 在土壤中安设的土工布 ( 膜) 、沥青或胶合剂 等均非自然环保材料 ，部分有害物质还会随水体 进入土体内部， 造成一定程度的污染。 分隔带的防排水设计还与地下水资源存在一 定关系， 公路结构中， 由于周边土地硬化率一般较 小， 加之其分隔带宽度小， 其防渗设计不会对周边 地下水环境造成很大影响。 而对于城市 内部 区域 ，随着城市 化速度 的加 快 ， 城 市地 表硬化 面积加大 ， 地表平均渗透系数逐 渐变小 ， 城 市地下水体 的供给平衡正遭受破坏 ， 影 响 了原有的城市地下生 态系统 ，并 由此引发 了一 系列 的问题 。作为道路 结构 中唯一可能通过 自然 下渗方式补充地下水资源的结构，如仍完全隔断 其下渗 出路 ， 虽保证 了路基结构难 以遭受水损坏 ， 但却损害了城市地下水生态环境 。 ( 3 ) 经济成本较高 为 了形成完备的排水体系 ， 往往需要延程设置 排水管或排水沟 以及横 向排水管沟 ，由此 引起 的 工程造价相对较高。 ( 4 ) 影响绿化种植 限于横向排水管坡度和雨水口的深度条件 ， 分 隔带内的土工材料的铺设深度一般位于路床顶 左右 深度 ，因此其 上有 效 的种 植 土厚 度一 般 小 于 l m， 不适宜大型乔木的种植， 而只能种植低矮 灌木和草皮 ，并且如排水设施 不畅 尚可能引起植 被根系长期受水浸泡而影响长势。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 城 市道桥与 防洪 防洪排水 1 3 3 2 分隔带防排水设计 由于传统绿化带的防排水设计中存在诸多问 题 ， 为此希望在保证路基正常使用功能的前提下， 寻求能够解决上述问题的设计方法。 设计需要分析并解决两个主要问题 ：一是 由 于雨水渗流进入绿化带内的水的数量多少及其对 路基产生危害的方式；二是针对上述问题的新的 解决思路 。 2 ． 1 分 隔带 内水力分析 绿化分隔带的排水设计 主要 收集 的是经地表 渗流进入土壤后的自由水 ，雨水落到绿化带 内的 主要流 向有两个 ：一是经 由地表径流进入路面后 汇人路面雨水收集系统，另一个是由渗流作用进 入绿化带下部的土壤和地下潜水层。由渗流进入 土壤的雨水又以两种主要形式存在，一部分直接 与土粒结合形成结合水，另一部分则补给进入地 下潜水。由于上部种植土具备一定的储水空间， 因 此在一般短期小型降雨或绿化喷灌条件下的水可 直接含蓄于上部土体内， 充当植被用水。 根据某项对公路一般宽度绿化带渗水规律所做 的研究数据可知： 在历时 3 d 最大降雨量 4 7 5 ．6 m m 的强暴雨降水条件下，由分隔带顶渗入的水量占 总降雨量的2 2 ．2 6 ％， 而由集水管槽 ( 见图 2 ) 收集 到的水量( 强降雨结束后 1 7 d 总数据) 占渗入水量 的 1 7 ．4 2 ％， 仅占总降水量的 3 ．9 ％。 图 2 绿化带水 流分布 示意 由此可知， 即便在长时间的强降雨条件下， 由 地表直接渗入到路基下的雨水量也仅 占总降雨量 的极少部分， 多数仍以地表径流形式流入路面。 从 这个层面来说 ， 传统的“ 阻隔防渗” 方式的设计方 法显得较为保守 。 2 ． 2 水对路基可能的破坏形式 水对路基的损害主要有以下三个方面：一是 较高的地下水或积水位对路基长期的浸泡而造成 的路基强度的降低 ；二是较大的动水作用对路基 土的剥蚀而引发的脱空、 坍塌现象 ； 三是冰冻地区 渗透性较差的路基内的积水所诱发的冻胀破坏。 由于绿化带内多为雨水渗流，并且根据前文 分析， 其渗流发生量相对较少 ， 不会对地下水位产 生短期的决定性变化，但却可能由于绿化带的竖 向下渗和排水条件较差 ，而侧向渗流条件较好从 而造成雨水在绿化带内滞留并向路面范围渗流 ， 从而形成水流对基层或路基的浸泡 ，如此现象发 生在冰冻 区或冰冻季节 ， 则会造成冻胀破坏。 但是如果绿化带乃至路基下部渗流条件过好 ( 如级配较差的大颗粒填料结构 ) ，良好的土体渗 透性 固然可 以快速 的排放土体 内水流 ，不减小路 基填料长期浸泡的几率。但是过于 良好的渗透性 同样会带来较大的渗流作用造成对绿化带及路基 土 的长期剥蚀作用 。 因此 ，设计 中应对 以下 因素进行充分 了解后 方可进行相应的设计。 ( 1 ) 土的渗透性 路基下部 不同渗透性能 的土可能造成不 同的 水损坏形式 ，有必要综合考虑路基渗透性与绿化 带排水措施 。 ( 2 ) 区域气候条件 对 于冻深具有一定深度 的地 区应综合考 虑土 的渗透条件， 并应严格控制水流的渗入作用。 ( 3 ) 植被生长需水 分隔带 内种植 的植被需要一定 的水量 。设 计 应充分考虑绿化种植土的储水量 。 2 ． 3 生态化防排水设计的概 略方案 在考虑上述因素的前提下 ，可将设计大体分 为以下两种类型予 以针对性设计 。 ( 1 ) 对于渗透性较好的地质情况可采用“ 侧向 防护 +竖向渗排” 相结合的方式 ( 见图 3 ) 图 3 设 计方粟 一 此种设计方案适用于路基下部具有相对较好 渗透系数的土质条件情况( 如砾石土、 砂性土等) ， 由于水在土体内的渗流三维方向的，为减少侧向 渗流对车行道下路基的直接影响，设计分隔带边 自路面以下至路基干湿防护深度范围采用粘土拍 实封堵 ， 封堵土间回填种植土， 并及时种植植被。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 4 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 如果路基的竖向渗水系数较大 ，尚可减小拍实粘 土 的封堵高度 ，取封堵高度 与绿化种植 土厚度相 一 致。 粘土的渗透系数一 般在 1 0 c m ／ s 级 ，较一般 的粉土、 砂土及砾石土等渗透系数小很多， 并且在 考虑植物需水与种植土固水作用后 ，实际经 由侧 向粘土渗透的水量可以忽略。 上部绿化土宜采用坡度在 2 ％～ 4 ％的双向或单 向坡 ， 以保证 良好 的地表快速径流。绿化土与绿化 带缘石 间采用 0 2 c m的高差 ， 减小缘石对水流 的 阻碍作用 。绿化带地表宜种植草皮或其他 固土植 物 ， 防止长期流水对土体形成沟蚀作用 。 ( 2 ) 对于渗透性较差的地质情况可采用 “ 双 向 防护 ” 方式 ( 见图 4 ) 图 4 设计方 案二 对于渗透性较差的土体，渗入的水会较长时 间的存在于路基土体内部 ，其浸润作用会对路基 土强度产生一定影响， 尤其在冻土地区， 路基积水 所产生的冻胀 作用会对路基产生极 大的破 坏 。因 此此种情况应 采取有效措施 防止过 多水 流下渗至 路基 内。 本设计方案考虑为双层双 向防护方式 ，上层 绿化种植土厚度以满足植物种植深度要求按小值 取用 ， 其下铺设 厚度在 2 0 ～ 4 0 c m左右 的粘土并 进 行一定程度 的压实。粘 土以下 可采用 一般路基填 土 ， 两侧仍采用拍实粘土予 以封堵 防护。 地表处理方式与设计方案 1 相似，如地区冻 深较大 ，可 以适 当增加表层土的坡 度以加强地表 排水效率 。 3 结语 从上述 概略设计 方案可 以看 出，设计主要从 控制雨水渗流方式与方 向人手 ，针对不 同区域采 用不 同的隔断方法。实施方法简单易操作 ， 并且无 需设置冗余 的排水设施 。 由于绿化带防排水设计在道路设计 中具有 重 要的作用 ，业 内对 于绿化带排水设计也 在不断的 改进创新 ，在满足使用的条件下向着更生态节约 的方 向发展 ，很 多设计方法也在实 际应 用 中产生 了较好的效果。本文所提的设计方法仅是其中的 一 些浅显理念 ，更 多的设计方法 尚应 在实践 中予 以积累和改进。 参考 文献 [ 1 】 祝晓彬， 吴吉春， 陈景雅， 等． 高速公路中央分隔带渗水规律三维 数值模拟『 J 1 ． 工程勘察， 2 0 1 0 ( 1 0 ) ： 3 2 — 3 6 ． [ 2 ] 王大伟． 沥青路面排水设计研究【 D ] ． 陕西西安： 长安大学， 2 0 0 9 ． [ 3 ] 钱国超， 王仙美． 试论 目前高速公路排水设计的不合理性 ． 东 南 大学学报 ， 1 9 9 8 ， 2 8 ( 3 ) ： 4 7 — 5 0 ． 【 4 ] 蔡 晓禹， 凌天清 ， 罗 蓉 ． 城市 排水渗 透结构 设计 与改善水 生态 环 境 ⋯． 重庆 交通学 院学 报， 2 0 0 3 2 ， 2 2 ( 4 ) ： 1 0 8 一l l 3 ． 北京朝阳至通州建“ 空中小火车” 长约 3 6 k m 北京轨道交通东四环线工程近日开始环评公示。与玉泉路线一样 ， 架设类似“ 空中小火车” 的跨座式 单轨。根据环评报告 ， 北京轨道交通东 四环线全长约 3 6 k m， 主要经过朝 阳区 、 通州区 ， 全部为高架线 。 线路北起望京桥东， 以高架线形式沿东四环外侧绿地向南敷设 ， 先后上跨四元桥 、 姚家园路、 朝阳路 及 四惠桥区后 转 向沿东 四环 内侧布置继续 向南 ； 线路在窑洼湖桥转向东后沿化工路 敷设 ， 上跨京哈高速 后沿京哈高速敷设跨东五环 ， 之后沿通惠灌渠 、 万通路 向东上跨京沈高速及通马路后进入通州区 ； 线路沿 万盛南街、群芳南街向东至东六环后转向南进入环球影城项 目并设置本线终点。工程总投资约 2 0 0亿 兀。 北京地铁官方微博也介绍了该线路的情况。东四环线工程拟设车站 2 l 座 ， 其中换乘站 7 座， 与 M 7 、 M1 、 M3 、 M 1 2 及 M 1 4等多条线路形成换乘， 为望京、 垡头、 百子湾、 通州文化旅游区等地区提供交通支撑。 拟采用跨座式单轨车辆。 在 2 0 1 4年北京市两会上， 北京市规划委相关负责人曾表示， 线路目前正在进一步完善方案， 而备受 关注的“ 跨座式单轨” 将成为北京市轨道交通的新生形式。目前 ， 除了东四环线经过的通州地区之外， 亦 庄、 丰台河西等地区都在做相关方案。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m