城市道路绿化带防排水设计的生态化考虑

'132防洪排水城市道桥与防洪2014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430023)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：U417．3文献标识码：B文章编号：1009—7716(2014)04—0132-03f=不足：0引言(1)耐久性问题绿化带作为道路断面结构的重要组成单元，由于材料自身的耐久性、施工操作的不稳定性具有分隔不同功能车道、美化道路景观和夜间防以及使用过程中水流夹杂的土颗粒的堵塞作用，眩光等重要作用。但由于绿化带排水处理不当可排水设施会随着使用时间的增长而造成管槽排水能引起的积水、渗水等问题，会对道路的路基路面效率的下降。结构产生较大的水损害作用，因而其又是道路结(2)生态性较差构中可能引起病害的结构薄弱点。为此，较多道路在土壤中安设的土工布(膜)、沥青或胶合剂设计尤其是公路设计中，非常重视绿化带的防排等均非自然环保材料，部分有害物质还会随水体水设计，并形成了以“阻隔防渗”为主要设计理念进入土体内部，造成一定程度的污染。的传统模式防排水设计，其主要设计思想是通过分隔带的防排水设计还与地下水资源存在一设置排水管沟等措施来收集雨水并分段排出路基定关系，公路结构中，由于周边土地硬化率一般较范围小，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。1传统设计方法的局限性分析而对于城市内部区域，随着城市化速度的加如图1所示的某绿化带防排水设计，采用传快，城市地表硬化面积加大，地表平均渗透系数逐统防渗排设计方法，在绿化带下部一定深度通长渐变小，城市地下水体的供给平衡正遭受破坏，影铺设防渗膜作为隔水层，并在分隔带中部设置集响了原有的城市地下生态系统，并由此引发了一水管槽(井)作为集水设施，集水管槽内的水通过系列的问题。作为道路结构中唯一可能通过自然一定间距设置的横向排水管排至分隔带以外的雨下渗方式补充地下水资源的结构，如仍完全隔断水井内。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图1分隔带防排水的传统设计法左右深度，因此其上有效的种植土厚度一般小该设计通过防排相结合的方式在一定使用期于lm，不适宜大型乔木的种植，而只能种植低矮内可以取得较好的路基防护效果，但是亦存在以灌木和草皮，并且如排水设施不畅尚可能引起植收稿日期：2013—12—04被根系长期受水浸泡而影响长势。作者简介：王俊(1985一)，男，安徽铜陵人，助理工程师，从事道路工程设计、咨询工作。 2014年4月第4期城市道桥与防洪防洪排水133由于绿化带内多为雨水渗流，并且根据前文2分隔带防排水设计分析，其渗流发生量相对较少，不会对地下水位产由于传统绿化带的防排水设计中存在诸多问生短期的决定性变化，但却可能由于绿化带的竖题，为此希望在保证路基正常使用功能的前提下，向下渗和排水条件较差，而侧向渗流条件较好从寻求能够解决上述问题的设计方法。而造成雨水在绿化带内滞留并向路面范围渗流，设计需要分析并解决两个主要问题：一是由从而形成水流对基层或路基的浸泡，如此现象发于雨水渗流进入绿化带内的水的数量多少及其对生在冰冻区或冰冻季节，则会造成冻胀破坏。路基产生危害的方式；二是针对上述问题的新的但是如果绿化带乃至路基下部渗流条件过好解决思路。(如级配较差的大颗粒填料结构)，良好的土体渗2．1分隔带内水力分析透性固然可以快速的排放土体内水流，不减小路绿化分隔带的排水设计主要收集的是经地表基填料长期浸泡的几率。但是过于良好的渗透性渗流进入土壤后的自由水，雨水落到绿化带内的同样会带来较大的渗流作用造成对绿化带及路基主要流向有两个：一是经由地表径流进入路面后土的长期剥蚀作用。汇人路面雨水收集系统，另一个是由渗流作用进因此，设计中应对以下因素进行充分了解后入绿化带下部的土壤和地下潜水层。由渗流进入方可进行相应的设计。土壤的雨水又以两种主要形式存在，一部分直接(1)土的渗透性与土粒结合形成结合水，另一部分则补给进入地路基下部不同渗透性能的土可能造成不同的下潜水。由于上部种植土具备一定的储水空间，因水损坏形式，有必要综合考虑路基渗透性与绿化此在一般短期小型降雨或绿化喷灌条件下的水可带排水措施。直接含蓄于上部土体内，充当植被用水。(2)区域气候条件根据某项对公路一般宽度绿化带渗水规律所做对于冻深具有一定深度的地区应综合考虑土的研究数据可知：在历时3d最大降雨量475．6mm的渗透条件，并应严格控制水流的渗入作用。的强暴雨降水条件下，由分隔带顶渗入的水量占(3)植被生长需水总降雨量的22．26％，而由集水管槽(见图2)收集分隔带内种植的植被需要一定的水量。设计到的水量(强降雨结束后17d总数据)占渗入水量应充分考虑绿化种植土的储水量。的17．42％，仅占总降水量的3．9％。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。图3设计方粟一2．2水对路基可能的破坏形式此种设计方案适用于路基下部具有相对较好水对路基的损害主要有以下三个方面：一是渗透系数的土质条件情况(如砾石土、砂性土等)，较高的地下水或积水位对路基长期的浸泡而造成由于水在土体内的渗流三维方向的，为减少侧向的路基强度的降低；二是较大的动水作用对路基渗流对车行道下路基的直接影响，设计分隔带边土的剥蚀而引发的脱空、坍塌现象；三是冰冻地区自路面以下至路基干湿防护深度范围采用粘土拍渗透性较差的路基内的积水所诱发的冻胀破坏。实封堵，封堵土间回填种植土，并及时种植植被。 134防洪排水城市道桥与防洪2014年4月第4期如果路基的竖向渗水系数较大，尚可减小拍实粘本设计方案考虑为双层双向防护方式，上层土的封堵高度，取封堵高度与绿化种植土厚度相绿化种植土厚度以满足植物种植深度要求按小值一致。取用，其下铺设厚度在20～40cm左右的粘土并进粘土的渗透系数一般在10cm／s级，较一般行一定程度的压实。粘土以下可采用一般路基填的粉土、砂土及砾石土等渗透系数小很多，并且在土，两侧仍采用拍实粘土予以封堵防护。考虑植物需水与种植土固水作用后，实际经由侧地表处理方式与设计方案1相似，如地区冻向粘土渗透的水量可以忽略。深较大，可以适当增加表层土的坡度以加强地表上部绿化土宜采用坡度在2％～4％的双向或单排水效率。向坡，以保证良好的地表快速径流。绿化土与绿化3结语带缘石间采用02cm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从上述概略设计方案可以看出，设计主要从物，防止长期流水对土体形成沟蚀作用。控制雨水渗流方式与方向人手，针对不同区域采(2)对于渗透性较差的地质情况可采用“双向用不同的隔断方法。实施方法简单易操作，并且无防护”方式(见图4)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。图4设计方案二参考文献对于渗透性较差的土体，渗入的水会较长时[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间的存在于路基土体内部，其浸润作用会对路基数值模拟『J1．工程勘察，2010(10)：32—36．[2]王大伟．沥青路面排水设计研究【D]．陕西西安：长安大学，2009．土强度产生一定影响，尤其在冻土地区，路基积水[3]钱国超，王仙美．试论目前高速公路排水设计的不合理性．东所产生的冻胀作用会对路基产生极大的破坏。因南大学学报，1998，28(3)：47—50．此此种情况应采取有效措施防止过多水流下渗至【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路基内。境⋯．重庆交通学院学报，20032，22(4)：108一ll3．北京朝阳至通州建“空中小火车”长约36km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36km，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200亿兀。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2l座，其中换乘站7座，与M7、M1、M3、M12及M14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2014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。'