整体海绵化在城市轨道交通车辆段应用研究

谢碧辉

（中铁二十五局集团有限公司 广东广州 511455）

1 引言

南宁市轨道交通心圩车辆段项目，为全国首个采用先进、环保整体海绵生态应用工程，为提高南宁市城市水资源可持续发展的城市轨道交通区域绿色湿地走廊的生态环境工程。心圩车辆段整体海绵工程，单体规模大、场地面积大，为尽可能在不破坏景观设计理念的前提下进行海绵化施工，在轨道区、道路、绿化、景观等不同区域所采用海绵地面材料和施工方法均不相同[1]。

2 工程概况

由中铁二十五局集团承建的南宁市3号地铁线南宁心圩车辆段为全国第一个采取整体海绵化设计与应用的轨道交通车辆段，地处广西壮族自治区南宁市高新区新际路西侧。心圩车辆段整体项目于2015年11月1日正式开工建设，于2018年11月20日建成，2019年2月28日正式投入使用。

心圩车辆段整体海绵施工工程，在段区休闲道路铺设透水砖，停车场表面作为海绵吸水，并采取下凹式绿地、传输型植草沟、雨水滞留花园等海绵体材料吸收地面雨水。海绵化应用原理是将整个段区的雨水通过海绵体材料流入滞留花园、绿地，经过滞留、渗透、净化后排入湿塘。湿塘对雨水进行重复回收后应用于道路浇洒、绿化灌溉等方面，解决雨水回收及环保问题。雨水通过统一收集进入生态湿塘进行调蓄处理，可改善水质、提升雨水回收使用效率，保证心圩车辆段整体海绵工程达到设计总体目标[2]。

整个场地分成东西南北四个区域，每个区域地面标高根据自然地表流水坡度进行设置，总平面见图1。

图1 总平面布置

3 总体海绵化施工内容及工艺流程

（1）海绵工程数量（见表1）

表1 南宁市心圩车辆段海绵分项工程汇总

（2）海绵化施工工艺流程

在整个心圩车辆段的办公区、生产区、生活区、绿化景观区内全部采用海绵体材料施工。宿舍屋面立管采用雨水断接施工技术，其余屋面通过雨水立管排入场区内的雨水管网，最后排入市政管网；轨行区雨水统一收集进入生态湿塘进行调蓄处理，从而完成心圩车辆段海绵化施工[3]。具体流程见图2。

图2 海绵化施工工艺流程

4 分项海绵工程施工技术

（1）停车场、园林道路透水砖海绵化施工

1＃停车列检棚、派出所办公楼等建筑周边为生态停车场，采用混凝土生态砖铺装，表面坡度为3%。雨水自流至四周的排水沟后排入附近的下凹式绿地、雨水花园、植草沟，同时路面及普通绿地雨水也分别就近排入附近的下凹式绿地或者雨水花园中进行滞留、下渗、净化处理。在雨水排出末端通过设置雨水收集调节池达到距离短、排水快的控制蓄水量海绵化处理效果[4]。透水砖人行道地面见图3。

图3 透水砖人行道地面

（2）沥青道路、混凝土道路及广场路面海绵化施工

道路混凝土或沥青路面及广场砖表面通过设置2%的坡度以龟背型向道路两侧排水，道路两侧设置排水沟按5%的坡度来保证路面不积水，见图4。

图4 道路混凝土或沥青路面及广场砖

（3）下凹式绿地海绵化施工

为了防止车辆段重要构筑物及铁路基床等重要设备基础发生浸泡，通过采取海绵化施工，能够阻止下凹绿地下渗的雨水进入机动车一侧的路基压实土层和湿陷性原状土层内。由于受水在土壤中的渗透能力及植物耐水淹成活能力影响，下凹式绿地下沉深度控制在200 mm以内，见图5[5]。

图5 下凹式绿地海绵化施工

（4）植草沟海绵化施工

植草沟海绵化是下凹式绿地的一种施工方式，但比一般下凹式绿地的地面标高略低，由于常年有水，需要种植水生植物。植草沟施工需在以下几个方面进行控制：①植草沟两边坡度控制在1∶3，纵向放坡大于4%以利于自然流水。纵坡坡度大于10%时，可设置中途台坎、台阶[6]。②植草沟断面采用梯形或倒抛物线形。③植草沟内最大水流速控制在0.8 m／s以内、曼宁系数控制在0.2～0.3。④土工布上敷设的砾石孔隙率在35% ～45%范围，有效粒径＞80%，渗透系数应大于5×10－6m／s。植草沟底面低于沟两侧地面150 mm。绿地底层碎石＋中层中粗砂＋上层种植土壤土层厚度共计300 mm，可保证植草沟既有雨水下渗至沟底，既起到海绵吸水作用，又可绿化环境，见图6[7]。

图6 植草沟海绵化施工

（5）雨水滞留花园海绵化施工

雨水滞留花园生物滞留是海绵化施工重要环节，本项目选择在地势较低的4块区域径流的源头区域实施。径流源头区域包括道路绿化带、停车场、密集建筑等附近区域。雨水滞留花园生物滞留主要是在土壤中种植花草植物进行绿化，底层为碎石、中粗砂滤水层，将区域径流污水、雨水在滞留花园进行生物净化后成为中性水[8]。

种植在雨水滞留花园内的植物易滋生病虫害，需选择抗病虫害能力强、抗旱能力强、抗水泡能力强、抗污染能力强、抗热能力强、抗冻能力强的水生植物。雨水花园内的沉积物及垃圾需定期清理，以免沉积物及垃圾堵塞致使其渗透能力下降。杂草需定期清除，生长过快的植物需及时修剪。通过雨水花园的溢流口将多余的溢流雨水尽快排入市政管网，保证车辆段内无内涝，见图7。

图7 雨水滞留花园海绵化施工

5 湿塘

（1）心圩车辆段湿塘其受纳的汇水面大于4 km2，所处位置为整个车辆段的高程最低点，由该处一水塘改造而成[9]。湿塘是段区海绵项目工程的最后一个分项工程，整个段区径流雨水汇入湿塘蓄存，需要时蓄存水作为补水水源排至绿地等地方进行灌溉。当湿塘蓄水量超过最大值时，可将多余的蓄存水排入市政管网，保证湿塘常年有水，并将湿塘设置成项目场地内的景观水体，至此南宁心圩车辆段海绵工程整体完成。该项目打造出海绵城市功能示范生产厂区，形成了良好的水生动植物生态环境，以保证湿塘种植的植物充分发挥其功能[10]。

（2）安装增氧机解决湿塘内的藻类生长吸氧和不流动水缺氧而造成湿塘形成厌氧、富营养化的生态环境问题。采取生态驳岸和非硬质池底作为水生植物、动物环境，水体中种植旱伞草、鸢尾、美人蕉及再力花等水生植物，放养清道夫等景观鱼于湿塘中，可提高水体对有机污染物和磷、氮等无机营养的控制作用。鱼类以藻类为食，可控制藻类的过渡繁殖。

6 结论

（1）南宁心圩车辆段整个场地汇水面积为23万m2，包括场地屋面、绿地、水景和生态停车场等。本项目在海绵化施工完成后，合理滞留、下渗、收集控制的雨水达到了南宁心圩车辆段整体海绵工程的功能要求。项目海绵化改造前后对比见表2[11]。鸟瞰效果图见图8。

表2 心圩车辆段海绵项目改造前后对比

图8 鸟瞰效果图

（2）本项目通过海绵化施工，减少了南宁心圩车辆段项目雨水外排流量，周边管网排水能力得到有效提升。场地内年径流量控制率为68.3%，年污染物控制率可达到50.3%，每年节约用水约20万t，解决了因雨水排放不畅给机车车辆运营带来的不便及安全隐患问题[12]。

（3）解决了轨道道床、检修车间等硬质场地面积较大而绿化面积相对较少的问题，以及排水与自然景观绿化、美化相融合的问题。该工程为全国第一个整体海绵化城市轨道交通车辆段实施工程，并获得2020～2021年度国家“鲁班奖”。