浅谈U型蓄留渗透侧沟的应用

景洪德

摘要：道路排水侧沟是指设置在挖方路基或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的小量地面水的排水设施。近年来，随着城市化进程的飞速发展，道路和建筑物等不浸透区域逐年扩大，山林、绿地不断减少，原有的地表蓄洪、植物拦截和土壤下渗等功能逐渐减弱，从而使降雨时地面径流水量增加，地面集水时间显著缩短，大大加重了雨水管（渠）的排水负担。如何有效控制排水侧沟内的水位、流速，使其不暴涨暴落，并尽可能的渗入地下，以提高水蒸发量、改善地下水环境、缓解城市热岛效应。是我们在排水设计中应该积极探索的问题。

本文通过传统排水侧沟与U型渗透侧沟优缺点的比较，提出新的道路排水方案。

关键词：道路排水；蓄溜渗透；侧沟

1 土侧沟的优缺点

1、优点：

1）雨水流动的同时向地表浸透

2）深度和宽度可适当增减

3）流动的雨水滋润周围的植被

4）生物和植物的生息场所

5）微生物使油污等有害物质得以净化

6）土、草木蓄留的水分自然蒸发

2、缺点

1）路肩易崩塌，道路荷载减弱

2）大雨时易决堤

3）形状不规则难以计算流量

4）行人与车辆有落沟的危险

5）因无盖很难穿行和作为步道使用

6）脱落的土清除比较麻烦

2 混凝土侧沟的优缺点：

1、优点：

1）抗承载力和水流冲刷能力增强

2）由于加盖上部空间可利用

3）容易计算水路的流量

4）对行人和车辆都安全

5）易于清扫

6）可做统一的景观设置

2、缺点

1）增容扩建时费用较高

2）大雨时雨水迅速排入河道

3）不利于道路周边植被的生长

4）有害物质直接排入河道

5）无蒸发现象

6）造成地下水位低下

3 U型蓄留渗透侧沟

U型蓄留渗透侧沟融合土侧沟和混凝土侧沟的优点。在排水设计中从过水断面到水力坡降、流速等，有众多参数需要考虑，一般情况下，越往下游排水管（渠）断面越大。U型渗透侧沟无需增大断面，并且具有集水效率高、蓄留、渗透并存的优点，根据流经区域的土壤透水系数，计算渗透量和蓄留量，减少雨水的流出量，达到边渗边流的效果，以增加雨水的渗透量。

3.1 U型蓄留渗透侧沟的构造：

U型蓄留渗透侧沟主体材料采用钢筋混凝土，钢筋混凝土预制构件具有可控的强度和耐久性，其透水部分采用有孔构造，开孔率>5%，空隙率>15—30%，透水系数>3×10-1cm/sec。

侧沟周边填充空隙率高的碎石，起到保护渗透面和确保蓄留量及设计水头的作用，碎石单粒度在20mm—40mm之间，填充前应洗净，设计空隙率应达到30—40%。为了有效利用建筑废弃材料，建议使用粒度满足要求的再生碎石（破碎的混凝土废料）。

碎石层外包裹透水薄膜，以防止土沙流入碎石内影响透水性并造成地面塌陷。透水薄膜应选用具有很大拉伸力强度、耐腐蚀性好、透水顺畅的材料，一般为聚乙烯和聚丙烯，标准为：5mm左右的拉伸力强度在30Kg以上，透水系数10-1—10-2cm/sec以上，厚度0.1—0.2mm以上。

透水薄膜外侧铺设粗沙，河沙、海沙、土沙均可，但设计空隙率应达到25%左右，因沟槽在挖掘过程中，夯实工序降低了渗透面的透水能力，铺沙后可以起到缓冲作用。

3.2 U型蓄留渗透侧沟的优点：

1、集水、蓄留渗透，可兼做雨水管路，断面不随着汇水面积的增大而加大，节省建设成本；

2、方便水力计算，容易控制渗透量、流量；

3、通过土壤和植被蓄存的水分自然蒸发，便于草木的生长，净化空气；

4、雨水返回到地下，恢复自然的水循环

5、抗承载力和水流冲刷能力增强，上部安放活动盖板，有利于行人和车辆安全，便于维护管理；

6、侧面浸透式，防堵塞构造，节约维护管理成本。

7、采用地下埋设，能够充分有效的利用土地顶部做统一的景观设置；

8、寄存的微生物使侧沟内的油污等有害物质得到分解，使水质得以净化；

3.3 U型蓄留渗透侧沟施工方法及程序：

施工方法的选择，应根据用地制约条件、施工规模以及施工的難易性、经济型和安全性等情况综合考虑。

1、沟槽开挖工序：

沟槽开挖由人工或小型挖掘机进行，并注意增加坍塌防护措施。为了不破坏沟槽底面的渗透能力，人工挖掘时注意不要用力踩踏，以免造成基底固实。挖掘尽量一次完成，如果超挖，应采用碎石回填，如果沟槽开挖后发现土质与勘察不符，应及时与相关人员协商，以便采取相应对策。

2、铺沙工序：

沟槽开挖达到设计标高后，应及时实施铺沙工序。铺沙采用人工施工，均匀铺撒，用脚轻轻踩固即可，不允许使用打夯机等机械方式碾压。如果地质结构为沙性土，可以减少沙层厚度或省略铺沙。

3、透水薄膜铺设工序：

透水薄膜的宽度应选用比挖掘面稍微大一点的尺寸，为防止沙土的侵入，透水薄膜连接处应重叠铺设，并间隔一定距离用扦子固定在挖掘面上。

4、填充碎石工序：

填充碎石时，不论是人工还是机械铺装，都应该注意不要将透水薄膜卷进去或扯坏它。为了防止下沉或塌陷，应对填充的碎石进行适当的碾压，注意碾压次数和方法，以不影响透水能力和蓄水量为限。

5、渗透侧沟安装工序：

侧沟安装时，构件接缝处用水泥勾缝处理。填埋时应暂时盖上沟盖板，以防沙土流入侧沟。

6、沟槽回填工序：

沟槽回填，应采用打夯机对填埋土充分压实，并根据上部地面的实际利用选择适当的填充材料和密实度。另外，由于碎石之间的缝隙在初期阶段可能会产生下沉，应在填埋后1—2天内注意观察。

7、清扫整理工序：

施工完后应尽快处理施工余土，迅速清理材料打扫现场，避免杂质掉进侧沟内。

8、渗透能力确认：

竣工后，应选择几个设施试验段，通过注水试验确认渗透能力，注水试验原则上采用定水位法。一般情况应先设置2—3m的实验区域，以便以后可以常年测定渗透能力的变化。

我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家。近年来，大部分地区因不透水区域迅速扩大，使雨水回渗量逐年减少，地下水位降低，水环境恶化。为解决这一问题，雨水渗透设施开始在城市建设中推广使用。雨水渗透设施能够使降水大量渗入地下，对增加地下水的涵养和改善水循环起到很大作用。

雨水渗透设施占地规模比较小，从单体住宅到大规模开发用地以及道路、公园绿地等都可以设置，能够有效利用城区有限的地下空间。一般情况下，只要有适合渗透的地质条件，根据土地的利用情况，选择相应的结构形式，均可达到渗透的效果。

当然，雨水渗透是一个复杂的现象，包含着诸多因素，探测土壤的渗透系数，计算渗透量，确定侧沟的结构形式等都不是千篇一律的。这就需要我们在以后的工作中遵循调研、规划、设计、施工及维修养护的相关程序并不断探索和总结，使雨水渗透设施的功能不断改进和持久。