基于整體海綿化在地鐵車輛段的應(yīng)用

李興云

（中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200070）

0 引言

由中鐵上海設(shè)計院集團有限公司設(shè)計而出的南寧地鐵三號線南寧心圩車輛路段是中國國內(nèi)首個進行了整體海綿化工程設(shè)計和應(yīng)用試驗的地鐵車輛段，位于中國廣西壯族自治區(qū)南寧市高新區(qū)新際路西側(cè)，繞城高速東側(cè)，那秧坡南側(cè)。心圩車輛段整個海綿設(shè)施施工中，在段區(qū)的休閑路面鋪上了透水磚，在停車場表層成為海綿體吸水層，同時借助于凹式城市綠地、傳輸型植草溝、雨水滯留花園等特殊的材料材質(zhì)吸納地面上的降水[1]。海綿體應(yīng)用機理主要是將整個段區(qū)的雨水，利用海綿體材料流入到滯留花園、城市綠地，再進行滯留、滲透、凈化后進入濕塘。濕塘通過對降雨進行重復(fù)處理后，運用在路面澆灑、城市園林的綠化澆灌等方面，有效緩解了降雨和環(huán)境保護的問題。而降雨則經(jīng)過統(tǒng)一匯集后流入生態(tài)濕塘再進行調(diào)蓄處理，可提高水質(zhì)、改善降雨處理利用的效果，從而確保了心圩車輛段整個海綿體工程實現(xiàn)了設(shè)計的目標[2]。

1 傳統(tǒng)的車輛段的建造情況與“海綿化”雨水管理系統(tǒng)的原則

1.1 傳統(tǒng)車輛段建設(shè)情況分析

（1）傳統(tǒng)車輛段主要占用的都是硬質(zhì)的不透水地面，一般是鐵軌或者工業(yè)檢修廠房等，占用的面積相對來說都比較大。既有方案設(shè)計的建筑平面布置，雖然兼顧了城市綠地、植草溝等低強度的管理方法，但因先前的綠地建設(shè)的高度普遍都比周邊道路和齊平道路高，因此在降雨的時候，現(xiàn)有的方案設(shè)計不能有用的吸收周邊硬化路面的降雨降水，綠地上建造的雨水滯蓄效能也就無法體現(xiàn)。

（2）通常軌道交通的咽喉區(qū)域和核心區(qū)域往往一致，為了確保該區(qū)域的安全，在降雨降雪時需要快速清除儲存的雨水。常規(guī)的車輛段在咽喉區(qū)建有下水道，并利用大排水溝把降雨直接排入場段內(nèi)的降雨管線中。但因為排放量超過其承受范圍，給降雨排水管網(wǎng)帶來了一定的壓力。

（3）傳統(tǒng)車輛段的空間布局往往不工整，但檢修庫等大型廠區(qū)占地面積通常較大，并且建筑普遍也比較集中，使得層面有了較大的徑流系數(shù)[3]。

1.2 心圩車輛段海綿化工程的重點管理指標

（1）依據(jù)《南寧市海綿城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》中的記述，本項目屬于新添加的建造項目，按相關(guān)要求標準，區(qū)域降雨量控制率必須在68%以上，也可以表述為總降水量為22mm。

（2）依據(jù)《南寧市海綿城市規(guī)劃設(shè)計指導(dǎo)》中的標準，年徑流危害減少率（通常以年SS 總量減少率計）必須在50%以上。

2 低影響施工系統(tǒng)在心圩車輛段海綿化工程中的方案設(shè)計

南寧市位于中亞熱帶地區(qū)，全年降水量較大且下雨日數(shù)也較多，因此地下水位也較高。因為在本文論述車段該工程通常以“滲、滯、排、凈”為主，依據(jù)該路段地質(zhì)特性，可以將車段分成4 個匯水分區(qū)[4-5]。

2.1 匯水分區(qū)的劃分

2.1.1 北面匯水分區(qū)

由于該車輛段的匯水分區(qū)在其背面，因此，大多數(shù)雨水都流進了東南側(cè)路段。該地段的大部分為辦公區(qū)，其區(qū)域內(nèi)建設(shè)有植草溝等，既達到了海綿化要求，又提高了景觀效益。

2.1.2 中間東南側(cè)匯水分區(qū)

另一個匯水分區(qū)在該車輛段中間的東南側(cè)部位。該地段人流量車流量較大，可以作為一個示點。

2.1.3 中間西北側(cè)匯水分區(qū)

另一個匯水分區(qū)在該車輛段中部的西北側(cè)部位。該地區(qū)大部分是鐵軌的大修地區(qū)，但通常有專人才能進駐，且由于軌行地區(qū)面積很大，還要特別注意排水的速度，以清除軌道交通通行的安全隱患。

2.1.4 西南側(cè)匯水分區(qū)

車輛段西南側(cè)是一匯水分區(qū)。該地區(qū)以物資區(qū)等內(nèi)部區(qū)域為主，供外部使用的次數(shù)較少。

2.2 地鐵車輛段的海綿化的方案設(shè)計

（1）借助于建造屋頂綠化、下凹式景觀綠地以及植草溝等多種方法形式實現(xiàn)濕塘、降雨的匯集回用，實現(xiàn)建造區(qū)域內(nèi)的降雨的滲入、滯蓄、吸收的目的，以達到滿足降雨徑流量控制率的目的。

（2）計劃在已經(jīng)存在的總平綠化設(shè)計方案之上，借助于增添下凹型綠地、降雨滯留區(qū)和降雨吸收回收體系等方法途徑，實現(xiàn)對同一場段內(nèi)的降雨滲透、滯需、吸收的目的，以達到滿足降雨徑流量控制率的目的。

2.3 心圩車輛段的海綿化改革完成之后的目標測算解析

2.3.1 年徑流總量控制率

心圩車輛段所劃分的四個匯水區(qū)采用的最低程度的影響性開發(fā)舉措及所控制的降雨，依據(jù)降雨徑流量預(yù)算推測方程式 W=10·ψc·h·F（m3）來推算北側(cè)地段吸收的降雨降水量，依據(jù)《南寧海綿都市規(guī)劃設(shè)計指導(dǎo)》中的數(shù)據(jù)顯示，設(shè)計方案一中4 個劃分區(qū)的有效控制率分別是 68.1%、59.1%、77.8%、69.6%；方案二為68.40%、68.3%、68.3%、68.9%，該車段的方案一的年度控制率百分比為68.3%，方案二為68.5%。

2.3.2 年徑流污染削減率

依據(jù)《海綿城市科技指引：低負面影響發(fā)展雨水體系建設(shè)》《南寧市海綿城規(guī)建筑設(shè)計指導(dǎo)》中相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過相應(yīng)的去除操作，再經(jīng)測試計算后獲得該段的綜合污染去除率是0.6806，最終獲得整個建設(shè)項目的用地年徑流低影響性污染去除率大約在50%。

3 海綿化方案設(shè)計對比優(yōu)化選擇

在設(shè)計條件為平均徑流影響總量數(shù)控制率不小于68%的要求下，本文中提出的兩個設(shè)計方案都達到了設(shè)計條件的要求，但實際上，這兩種方案也是有一些不同之處的，海綿化方案對比如表1 所示，以下為兩個方案的相異之處。

表1 海綿化方案對比

（1）設(shè)計方案一。在通常的應(yīng)用當中，濕塘之類的觀賞性水體，基本上都可以達到儲存和調(diào)蓄一定降雨降水的效果，借助于增添較低影響的開發(fā)措施等多種多樣的措施，實現(xiàn)管控雨水徑流量的效果，以達到切實降低有關(guān)的場地雨量徑流系數(shù)的目的，并且減少水收集回收管理系統(tǒng)的調(diào)蓄容積體積，跟方案二相比，我們可以看到收集量大幅降低，比方案二減少了將近35%的收集量。

（2）設(shè)計方案二。借助于增添降水降雨回收池及回用處置體系、建設(shè)下凹式景觀綠地等方式方法途徑，達到獲取建設(shè)項目的部分降水降雨總量的目的。除此以外，跟方案二相比，方案一中的收集池由于使用了玻璃鋼的雨水收集結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性都更勝一籌，而且方案一中的透水鋪裝設(shè)計更符合低影響的需求和理念，這在很大的程度上滿足了海綿城這一設(shè)計的最初設(shè)計需求的目的。

結(jié)合考慮技術(shù)實現(xiàn)的問題困難與項目現(xiàn)場能夠安裝收集水池的位置，方案設(shè)計一所能實現(xiàn)的雨水收集池容量能夠更好的滿足所需的雜用水量的需求，因此本項建議選擇方案設(shè)計一為海綿設(shè)計的方法。

4 海綿化施工工藝流程

對整個心圩車輛段的辦公室、生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、綠化景觀等區(qū)域，均使用了海綿體建筑材料進行施工。宿舍外墻立管采用地下雨水通斷的技術(shù)，其他屋面工程則采用雨水立管進入場區(qū)的雨水管線，最后再進入市政雨水管線；軌行區(qū)降雨統(tǒng)一匯集后進入生態(tài)濕塘進行調(diào)蓄管理，從而實現(xiàn)了心圩車輛段海綿化建設(shè)。

5 分項海綿工程施工技術(shù)

（1）停車位、景觀道路透水磚海綿體，停車列檢棚、辦公室等建筑物附近的生態(tài)停車位，均用水泥或生態(tài)磚鋪裝，表面坡度約為3%。降雨自流至道路四周的下水道后進入道路周圍的下凹式綠地、植草溝，并且道路和周邊普通綠地排水降水也要排入到道路周邊的下凹式綠地里面，完成滯留、下滲、凈化等處理工作。在降雨排泄部分，由于設(shè)立雨水收集調(diào)節(jié)水池實現(xiàn)了間距小、排水速度快的控制蓄水量海綿管理效果。

（2）下凹式綠地海綿施工。為避免對車輛段的重要建筑物和軌道交通基床等重大設(shè)施基礎(chǔ)產(chǎn)生浸泡，通過采用海綿施工，可以防止從下凹城市綠地中下滲的降雨，流入車輛側(cè)的基礎(chǔ)壓實土壤和濕陷量性原狀土壤內(nèi)。因受雨水在土層中的穿透力和植被抗水淹成活能力影響，將下凹式綠地下沉水深限制在200mm 以內(nèi)。

（3）植草溝海綿施工。植草溝海綿也是下凹式綠地的另一個主要建設(shè)方法，它比一般下凹式綠地的地面高度稍低，因為常年有水，還需要大量培育水草。

（4）雨水滯留花園海綿施工。雨水滯留園生態(tài)滯留為基地海綿建設(shè)的重要部分，本項目主要選擇在基地地勢較低下的4 塊地區(qū)徑流的源頭范圍內(nèi)進行。徑流來源范圍主要涉及基地道路綠化帶、停車位、人口密集建筑物等周圍地段。雨水滯留園的生態(tài)滯留，主要是在土地中栽種花卉植被并進行綠化，底部主要是細碎石、中粗砂濾水層等，將地區(qū)的徑流污染、雨水在滯留園進行生態(tài)凈化后，變成中性水體。由于栽植于雨水滯留園的花卉植物容易產(chǎn)生病蟲害，須選用耐病蟲害能力強、耐旱能力強、耐污染能力強、耐水泡能力強、耐凍力強、耐熱力強的能夠在水中生存的植物。因此雨水花園內(nèi)的沉積物和垃圾須定時清除，以避免因沉淀和污物堵塞而造成其滲透力減弱。要求定期對過多的雜草進行清除，對生長速度較快的植株及時的剪裁。并利用雨水花園的外溢口，使剩余的溢流雨水及時進入市政管線，以保證車輛段內(nèi)無內(nèi)澇。

6 濕塘流程

（1）心圩車輛段濕塘所處高度是該車輛段的高度最低點，由該處一水塘改建而來。濕塘工程為段區(qū)海綿項目施工的最后一個部分施工，將整個段區(qū)徑流速度雨水匯入濕塘中蓄存，在需要時蓄存雨水作為補給水源排于綠地等區(qū)域中進行灌溉。當濕塘儲水能力達到最大值時，便可使剩余的蓄儲水進入市政管線，以確保濕塘內(nèi)終年有水，并把濕塘設(shè)定為工程項目區(qū)域內(nèi)的重要風景水域，至此南寧心圩車輛段與海綿體工程區(qū)總體建成。該工程項目建立了完善的水珍動植物生態(tài)環(huán)境體系，以確保濕塘養(yǎng)殖的植物發(fā)揮其功效。

（2）通過安裝增氧機，解決了濕塘內(nèi)的因藻飾生長吸氧和不流動水體缺氧，而導(dǎo)致的濕塘內(nèi)出現(xiàn)厭氧狀態(tài)、富養(yǎng)分化的環(huán)境問題。選擇生態(tài)駁岸和非硬質(zhì)池底為水草、動物環(huán)境，在土壤和水域環(huán)境中栽植旱傘草、鳶尾、美人蕉以及再力花等水草，并放養(yǎng)食腐動物等景觀魚類生活在濕塘中，可增強水域環(huán)境對有機污染以及磷、氮等無機養(yǎng)分的調(diào)節(jié)功能。魚能夠有效的遏制藻體的過度繁殖生長，最后成功達到所需的調(diào)節(jié)效果。

7 結(jié)論

（1）南寧心圩車輛段總用地面積354819.55m2，總建筑面積59184.4m2，包含了場地建筑屋面、綠地建設(shè)、水景和生態(tài)停車區(qū)等。該工程項目的海綿化設(shè)計在建成后，利用滯留、下滲、吸收控制的雨水滿足了南寧心圩車輛段的海綿施工的功能需求。

（2）本工程項目采用海綿化施工，有效降低了南寧心圩車輛段項目雨水的外排流量，周邊管網(wǎng)排澇能力得以有效改善。區(qū)域內(nèi)的年均徑流量有效控制率約為68.3%，年均水污染有效控制率可超過50.3%，年均節(jié)水約20 萬t，克服了由于降雨污染不暢和機車車輛運營而造成的不便和安全隱患問題。

8 結(jié)語

通過對南寧心圩車輛段的海綿化進行引證分析，我們可以了解到海綿化建設(shè)在城市軌道交通中的應(yīng)用效果十分突出。但同時，我們也需要因地制宜，根據(jù)城市軌道所在地的各種條件進行建設(shè)，不能生搬硬套，要做到先對整體情況進行全面分析，再設(shè)計出相匹配的方案，才能得到最好的效果。