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前言
与前些年相比较,近年来,我国的路基承受的荷载正在逐年的增多。与此同时,自然因素也是会导致路基出现病害的一个原因。由于公路所处地理环境和气候环境的不同,路基路面出现的病害也是多种多样的,最常出现的路基路面病害是路基的变形和路基边坡的崩塌。产生路基路面病害的原因也是多种多样的,其中可能会有当地土质的因素、可能是因为人为的破坏导致的、可能是由于公路的养护导致的。在对待路基的危害方面,如果想一次就彻底将病害解决是非常的不现实的,只有通过找到其发生的原因,做好事前的防范工作,将其发生危害的可能性降到最低才是最可取措施。
1 关于公路工程路基路面的病害类型
1.1 边坡滑塌
在公路工程中边坡滑塌一直作为一种比较常见的路基路面病害类型而存在着,其从规模和土质上进行区分可分为滑坡和塌方。滑坡主要是指路基一部分的边坡土体由于受重力作用的影响,沿着某处的滑动面往下滑,造成这种情况的主要原因是由于不良的地质条件遭到破坏。塌方是指在公路路基上的疏松土质边坡的下滑形成,主要原因是施工不当或者水损坏引起。通常来说,边坡滑塌主要发生在土质疏松和多雨水的地方,雨水的冲击力是导致土体下滑的重要原因,容易造成路基路面的破损。
1.2 路基变形
在公路工程施工中,属于深填、高填以及半填半挖填方的通常在投入使用后或多或少的出现了一定程度的下沉问题,这种情况主要是有两个原因造成。第一,施工中压实控制不合格或施工措施不当,另外,分层过厚、含水量等也是致使路基密实度不够的重要原因,因而容易造成路基路面的变形。第二,材料的因素也是重要原因之一,最佳含水量不准确、高塑性直属的粘性土的使用以及材料的压缩系数相对过大等等也是造成路基变形的关键因素。出现上述现象和问题,使得路面路基变形、开裂甚至下陷,另外随着我国经济的发展和交通运输业的进步,对于公路工程的要求也更高,大型超重超载车辆的逐步增加也对公路等级及公路质量的需求更迫切。
1.3 路基沉陷
软土地基是公路工程施工中的特殊部分,软土地基上的路基沉陷现象更加频繁。首先软土的含水量更大,其抗碱的强度也相对比较弱,承载力不够,并且路基的底部容易遭到水的侵蚀从而形成巨大的空间,另外坡脚无法进行支撑行为,因而,在自重的作用下,路基路面则较容易出现塌陷或者沉降的问题。造成现象的原因自然是多方面的,自然原因和人为原因都在其中。在工程施工当中,相关的人员没能从预防措施上考量施工可能出现的一些路面状况和问题,更没能完全做到对工程实际情况的考察,无法掌握软土地基的预压时间等施工工艺问题的特殊性,从而造成路基沉陷的问题,造成对人的生命安全和财产的损害。
1.4 路面平整性不够
沥青混合料在配比上的合理性很大程度上决定了沥青路面的施工质量。配比不合理,油石过大,则容易使得路面出现鼓包的现象,反之,油石过小则容易使得路面松散,不利于路面的施工质量的保证。除此之外,其他材料的运用的合理性的缺乏也一样会造成各种各样的路面问题。比如在混合料搅拌上若出现温度高、含水量过大或者搅拌不均匀等,都会使路面的平整性受到影响。
1.5 路面的早期破损
若出现施工不当的现象,那么公路工程在完工早期就比较容易发生路面破损的问题。原因是多方面的,沥青混合料的铺摊碾压工作中对于施工质量的关注和重视不够,没能在温度等方面进行控制,导致了横向裂缝的出现。另外,缺乏全局思维,没能全面考虑施工的情况,尤其是面层的综合强度、耐久性以及安全性,容易对路面造成额外的损害。最后,对于自然环境和自然条件的综合考虑也是重要部分,是避免一些意外发生的关键性因素之一。
2 关于公路工程中路基路面病害的治理措施
2.1 路基治理
在公路工程中路基的质量很大程度上影响了整个工程的质量,也是公路工程施工质量的关键性影响因素,因此,要做好路基的施工质量把关工作。第一,在施工中,要将路基压实工作做到位,必须符合施工和设计要求,在软土地基情况下,要达到路基压实的相关质量标准。第二,在路基填料这道工序上,要最大限度上使用可塑性高以及含水量符合要求和标准的土,不能在填料上偷工减料,使用淤泥、有机土或者带有生活垃圾的土,都会严重影响路基质量。第三,要维持路基的干燥、稳定以及坚固的良好状态,因此,要对路基工程的排水措施进行完善,控制水含量以维护路基的稳定性。排出的水要排到路基的范围之外,以防水的漫流和下渗,对路基造成影响。已经存在路基危害问题的公路工程,可采用开挖回填、充填以及桥跨和注浆等几种方法进行补救。
2.2 边坡防护与加固治理措施
对于路基的边坡防护与加固要符合相关的施工原则。其主要包括植物防护和工程防护两个方面。植物防护是指为了减缓水流的速度在路基边坡上种植植物,利用草或树的根系对边坡上表层土壤进行固结来减轻水流的冲刷作用,保护边坡土壤进行一定程度上的加固。植物防护在调节土壤湿温和美化公路工程环境上都有其重要作用,最重要的是其固结和稳定边坡上具有关键性意义,并且相对于其他措施来说更加简单和经济。因此,通常情况下,边坡防护都首先考虑植物防护的措施,但植物防护也尤其限制性的条件,比如,土壤要适宜植物生长,公路边坡要相对平缓等。工程防护从类型上区分包括有护面墙防护、浆砌片石防护、干砌片石防护以及水泥混凝土预制块防护等。其主要用于风化严重的且不适于植物生产无法用植物防护进行处理的岩石路基边坡或者碎石土的挖方边坡等等,即运用工程防护的相关措施进行边坡防护。
2.3 边坡变形与失稳治理措施
若边坡的破坏情况较为严重,出现了滑坡、塌方或者失稳等现象,则应该及时运用更具效果的相应固定措施进行处理,使得边坡的安全稳定性得以保障。在采取措施进行处理时要注意根据不同的地质特点选取不同的适应于本工程的措施,适应性强、方便操作、成本相对较低以及工程的负面效应更小等因素成为考量标准。
2.4 岩溶地区路基治理措施
首先从地质上了解岩溶的相关规律,根据这种规律慎重的确定相关的智力方案。正常的情况下,对于一些局部的、严重的、大型的岩溶阶段,设计人员应该设法绕过;对于一些不是十分严重的小型岩溶地段,相关人员尽量选择最窄的、最容易采取维修措施的地段通过。此外,对于岩溶水,施工人员应该因地制宜,采取有利的方法,以疏导岩溶水为主。不宜堵塞。对于路基基地的岩溶洞和冒水洞,工作人员应该设计集水明沟和渗沟等方式,努力将水排出路基中。对于一些干溶洞,设计人员应该在洞内采取干砌石进行填充。当洞的深度较浅的时候,应该给予回填充实,当洞的面积较大时,应该使用构造物跨越。
3 总结
公路工程路基路面病害治理是一项长期而复杂的工作。因此,在进行公路工程路基路面病害治理的时候,一定要结合具体路段进行治理,合理选择公路工程路基路面病害治理方法。只有这样,才能够有效保证公路工程的质量,保证行车的安全性。
参考文献:
[1]许维贞.黄土地区新建线路基床病害成因与整治[J]铁道建筑,2005.
引起公路工程病害的因素有很多,比如水的侵蚀、软土地质条件、冻害、沉降、车辆荷载等等,这些因素将会造成公路边坡失稳、变形、路面裂缝、岩溶地区以及采空地区公路的损害等,最终导致公路损坏。因此,如何做好公路工程病害的治理工作是当前公路建设中非常重要环节。
1 公路工程路基病害及治理措施
1.1 边坡防护与加固的治理措施
“预防为主,防治结合”是公路路基路面对病害的处理原则,因此做到防患于未然是最好的处理方式,但是出现病害也是不可避免的。影响边坡强度的因素很多,首先从边坡施工材料的选择来看,边坡防护的材料有植物,刚金水泥以及各种混合防护材料,相应的防护就有植物防护,工程防护,柔性防护和综合性防护。众所周知,植物具有防治水土流失,调控气候的作用,植物防护的具体做法即在防护栏周边种植一些具有生命力的植物,形成一层生物保护层,减缓坡地水土的流动速度,有效地保护了路基路面。一些植物具有监控和吸收污染物的功能,生命防护层不仅美化了环境,而且净化了空气,是非常有效的防护手段。工程防护可以弥补植物防护重的不足,因为坡地附近还有不适宜种植植物的土壤带,这时候可以运用工程防护手段,保证不遗漏任何防护点。柔性防护措施主要是在现有防护的基础上,增设防护植物网和铁丝钢筋网,进一步加强防护效果。综合性防护实质就是这些防护措施的配合,综合性防护是最有效的防护手段。
1.2 边坡变形与失稳的治理措施
边坡主要指路基路面中存在的天然坡地以及人工坡地,边坡常常容易出现滑移,倾斜,水土流失等问题,如果不及时治理,容易出现引起泥石流,道路塌方,危石伤人等事故,因此对边坡防护的治理刻不容缓。治理边坡问题时,要尽可能结合现场实际情况,选择操作简单,实用性强,工程负担小的施工方案,使治理工作能够做的又快又好。同时,在选取治理材料的时候,要尽可能将材料搅拌均匀,严格按照配比进行操作,使得防护材料质量优良,能够有效增强边坡防护的效果,避免事故的发生和资源的浪费。
2 公路工程中路面病害及治理措施
路面养护时应结合病害特点,采取有效的维修工艺和方法,进而在到达养护目标的同时,提高维修施工效率,及时排除病害给交通带来的不利影响。
2.1 路面坑槽的治理
当路面出现坑槽而基层未遭到破坏时,应严格按照规范标准进行修补。修补过程中遇到阴雨季节或雨雪天气,而又无法找到合适修补材料时,应适当进行保护或处理防止坑槽面积进一步增大;当路面坑槽的出现由基层局部稳定性差引起,应先采取措施处理基层,而后修补路面坑槽。
2.2 路面裂缝的治理
修补路面裂缝时,应根据裂缝的严重程度采取有效的修补措施。通常情况下按照以下步骤修补路面裂缝。首先,判断裂缝是否由路基引起。如原因在于基层可采取填充材料等措施增加基层强度,提高其稳定性,为路面裂缝的修补奠定基础。如路面裂缝不是由基层引起,应按照以下方法进行处理:高温季节路面出现的轻微裂缝自行愈合,可不进行处理;如裂缝如无法愈合应打扫干净出现裂缝的路段,而后将少量沥青均匀的喷洒在路面,并撒上2~5mm的粗砂或石屑。最后使用轻型压路机进行碾压处理。并使用稍稠的沥青涂刷裂缝;当路面出现横向或纵向裂缝时,应根据其宽度大小进行处理。当裂缝宽度不足5mm时应将裂缝中的杂物清理干净,向其中灌入浓度较小的热沥青,并灌注深度控制在裂缝的2/3,然后将粗砂或石屑填入其中捣实。最后清除溢出缝外的粗砂、石屑和沥青。当裂缝宽度超过5mm时,将裂缝边缘松动的部分清除后,向缝中填充热拌沥青混合料,最后进行捣实处理。
如路面因使用时间长久,性能老化导致路面出现裂缝且基层尚未遭到破坏时,先使用乳化沥青稀浆进行封层,厚度控制在3~6mm,而后在其上铺设沥青混合料上封层,利用改性沥青薄层罩面;如因基层原因导致路面出现龟裂应先将基层问题处理好。
2.3 路面拥包的治理
处理路面拥包时,应根据拥包的形成原因和严重程度采取不同的处理方法。如因施工时使用过多的细集料或沥青原因,导致路面出现较为严重的拥包现象时,应使用机械将拥包清理干净,保证清理后低于路面10mm左右,接着将杂物清理干净后使用热沥青混合料重新做面层;如基层局部含有较大水分,致使基层和面层结合不紧密,导致路面推移形成的拥包,处理时应将出现拥包的面层处理干净,将基层晾干后重新做新面层;如因基层水稳定性不良或强度不足导致路面出现拥包时,挖除基层和路面,并填充新的材料夯实处理后,重新做面层。
2.4 路面沉陷的治理
路面沉陷由路基沉降不均匀、基层结构破坏、桥涵台背填土不实等原因引起,其中如基层沉降导致路面出现较小沉降时,可将粘层涂刷或喷洒在沉陷位置,并使用混合料填充压实;如基层结构破坏导致的路面沉陷需要对基层处理后在做沥青面层;桥涵台背填土不实造成的路面沉陷应依据沉陷具体情况进行处理:使用机械重新进行压实处理,尤其应保证台背死角位置处的压实;如土层空隙与含水量比较大时应使用中粗砂、卵砾土、碎石土换填处理,换填厚度具实际情况而定,最后进行注浆加固处理。
2.5 路面车辙的治理理
路面出现车辙的原因很多,处理方式也因此有所区别。如因车辆行驶推移路面形成的车辙,应先刨除和切削出现车辙的面层,然后重现进行铺设;如因横向推挤导致路面出现波形车辙,应将凸出的部分切除掉,并使用粘结沥青涂刷或喷洒波谷位置,最后填充沥青混合料,找平压实处理;如因基层和面层稳定性不强引起的车辙,先挖除面层将夹层清除掉,重新铺设面层。
3 加强公路工程施工管理,保证公路工程建设质量
3.1 加强对施工材料的管理
各施工单位一定要根据设计方案提出的材料结合现场施工环境后,经过综合分析评定后选择的材料进行施工。规范材料供应商的资质,这是保证合格施工材料的基础。材料一定要经过严格的把关与检验,选择合适的地方存放施工材料,防止不当环境由于过度干燥或潮湿引起的材料变形或变质,影响施工的正常使用。施工时,取用材料时,一定要对材料进行二次检验,防止材料在存储不当时发生改变,确保此时的材料能确保施工正常使用。
3.2 强化施工技术管理
加强对公路路基施工过程中技术工艺的监督,这是保证公路施工质量的重点。
公路路基路面的施工一定要对不同路段施工技术进行监督与管理。公路路段施工从招标开始,就要有技术跟踪,指导施工要点。路基确定施工要点后,在现场实际施工时,又要根据实际情况对路基进行施工或技术变更。只有这样,才能保障路基的施工质量。一定要保证公路路基施工中严格按照施工技术施工,以保障路基施工质量为目的执行施工。
4 结束语
综上所述,路基路面的病害治理是一项艰巨复杂的任务,对于一些经常出现的病害状况,要结合施工现场的地质天气情况,合理制定施工方案。突发的病害情况,要具体问题具体分析,结合以往的经验,做好治理工作。其原则就是能够提前预防就要做好防御工作,不能够预测的就要以最小的投资和最优的施工方案进行治理,减轻路基路面病害给公路工程施工带来的不便。
1. 前言
目前,随着城市交通量交通量日益增大,使城市道路路面面临严峻的考验,很多城市道路沥青路面均呈现出一定的早期破坏,如开裂、泛油、剥落、车辙等现象,有的城市道路甚至当年通车即发生了病害,正常维修期大大提前,直接影响了车辆的运行,也增大了养护管理资金的投入。对此,现就其原因及对策作出详细的分析。
2. 城市道路沥青路面早期破坏的原因
城市道路沥青路面的设计使用寿命一般为10~15年,如果通车1~3年内就发生严重病害和较大面积损坏,可视为早期破坏。早期破坏类型归纳为:
2.1 水损坏,随着时间的推移,特别是长期下雨后,轮迹处路面向两边推挤而隆起,轮迹处继续沉陷,再发展,靠近轮迹的隆起部分破损,很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。这是典型水损害现象。通常水损害产生的原因有下列几种:
2.1.1 路面排水系统不健全。
2.1.2 路面压实度不足。
2.1.3 路面离析。
2.2 裂缝路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。
2.2.1 横向裂缝,横裂缝横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣,或由于车辆严重超载,致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式,它有两种情况:沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。
2.2.2 纵裂缝纵向裂缝可分为两种情况:一种情况是由于路基压实度不均匀,路面不均匀沉陷而引起的。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时,两幅接茬未处理好,在行车载荷作用下,易形成纵缝。纵向裂缝,多发于半填半挖路基处,主要由路基的不均匀沉降造成。
2.3 龟裂龟裂又称网裂,通常是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝,一般多发生在行车道轮迹形成龟裂。主要由路面结构强度不足引起。
2.4 车辙,车辙变形车辙是在行车载荷重复作用下,路面产生累积永久性的带状凹槽。主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足,使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起。
2.5 波浪,主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差,导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用。
2.6 松散,原因主要是采用的沥青粘结力差,沥青用量偏少,或所用的矿料过湿,铺撒不匀,或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。
2.7 坑槽,主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足,在行车作用下也易产生坑槽。是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果。
2.8 沉陷,一般是由基层局部成形不足,强度不够,在行车载荷和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均匀沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基压实度不足引起。
2.9 剥落,如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料,将会造成集料与沥青之间的粘附性不足,在行车荷载的作用下,集料从路面剥落,使路面形成麻面,进而可能发展成为坑槽、松散等病害。
3. 我国城市道路沥青路面发生早期破坏和损坏的原因分析
城市道路沥青路面在运营期间出现早期损坏现象,影响正常运营。现在总结分析的原因可归纳为:
3.1 车辆超载的影响。随着我国经济的迅速发展,城市道路上的货车今天能够量增长非常快,某些部门从自身利益出发,超载严重,甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。
3.2 施工与养护因素的影响。
3.2.1 材料选择目前我国的城市道路大部分都选用优质进口沥青,上面层采用改性沥青,但在调查中发现,有些建设部门为了确保沥青的质量,在进行招标时将指标值定得过高,以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要,在沥青中加入某种成分以提高指标值,严重影响了沥青路面的寿命。
3.2.2 在实际生产中,施工人员一般都严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求,有的甚至出现较大偏差,出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况,其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中,集料密度采用的是视密度,而在实际生产过程中,因为自然条件、环境因素的影响,使生产配合比与实验室配合比出入很大。
3.2.3 混合料的拌和、摊铺和压实 摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外,还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水,保持高温,梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度,进行低温碾压,降低压实度标准;低温碾压易造成空隙率多大,压实度不足,使路面渗水,导致早期破坏;过度碾压易造成构造深度偏小,甚至出现泛油病害,影响行车安全。碾压过程要及时、迅速,并要保持碾压要求。绝对不允许压路机中途急停、转向,一面发生推挤、拥包现象,从而影响平整度。
3.2.4 路基施工缺陷的影响 有些城市道路早期破坏与路基施工质量有关,特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。
3.2.5 桥梁施工缺陷的影响 桥面沥青路面早期破坏通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制,与一般路基上路面变形状态不同,未达到设计厚度的沥青面层往往受到剪切破坏。而且一旦有病害发生,便迅速扩展到全桥,很难局部修复。
3.2.6 养护与管理 路面早期养护措施不及时、不完善等也是城市道路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入城市道路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。
4. 为防止城市道路沥青路面发生早期破坏和损坏,应该采取下列措施来防止城市道路沥青路面的早期破坏。
4.1 根据实际情况确定并严格控制城市道路沥青路面设计、施工各项指标,严把质量关,科学合理地安排工期,不搞献礼工程。
4.2 将沥青路面科研工作与城市道路建设结合起来,改变科研与建设脱节的现状,特别是将科研结合在施工过程中,无疑将大大提高我国城市道路沥青路面的建设水平,有效防止出现早期破坏。
4.3 强化施工管理,提高工序控制的科学性。
4.4 保证现场试验数据的完整和准确,杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的试验数据,必须做到抽样合理,数据真实保证沥青路面材料的路用性能。对高路堤、软基处理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控,防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。
4.5 重视并协调城市道路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标,特别处理好平整度与压实度的关系。不能过分追求平整度而牺牲压实度,而是要在保证压实度的基础上追求平整度,否则通车后的路面极易发生水破坏以及松散、车辙等早期病害。
4.6 优化城市道路的排水设计,防止水损坏。
4.7 重视半刚性基层的养护,防止反射裂缝的出现。
4.8 交通执法部门与其它行业主管部门联合执法,大力打击超载运输,保证城市道路的正常使用。
4.9 加强养护管理,提高养护管理水平。经验表明,科学有效的养护不但保证了城市道路沥青路面的服务性能,也是防止早期病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。
5. 沥青路面早期破损的防护
通过以上分析,可看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计施工、交通气候条件的全部或部分有联系,而交通气候条件是客观存在的,所以沥青路面病害防治技术应以路面设计、沥青混合料和施工三个方面考虑。
5.1 合理设计路面结构。
5.1.1 尽可能减薄沥青面层厚度由于以下四方面原因,城市道路路面厚度可酌情减薄,控制在12~15cm之内。第一是半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层(基层和底基层)来承担,无需用增厚面层来提高承载能力。第二是提高沥青路面使用性能不是用厚的沥青面层,而是用优质沥青。第三是沥青面层的裂缝不只是反射裂缝,在正常施工情况下,大部分是沥青面层本身的温缩裂缝。第四是一般来说厚的沥青面层易导致车辙的产生。
5.1.2 加强沥青路面防水设计。
5.1.3 选用合理的基层和底基层结构。
5.2 严格控制沥青混合料的质量。
5.2.1 沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高基性能指标。
5.2.2 集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一业数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。
5.2.3 混合料级配的确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性,路面表面特性和耐久性是两对矛盾,相互制约,照顾了某一方面性能,可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计,实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计,根据当地的气候条件和交通情况做具体分析,尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径:第一是改善矿料级配,采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)。第二是改善沥青结合料,采用改性沥青。
5.3 严格控制施工质量 施工质量控制不严,早期破损必然出现。沥青路面施工必须按全面质量管理的要求,建立健全有效的质量保证体系,对施工全过程,每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定,以保证其达到质量标准,具体要抓好以下几方面:
5.3.1 严格控制沥青混合料的拌和质量,拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理;加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。
5.3.2 保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配,增加粗骨料,提高大中粒径集料含量;控制最佳含水量,改进碾压方法,避免过振过湿,不能使基层顶面形成灰浆硬壳,不能用细料进行压实后找平。
5.3.3 合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前,必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验,透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时,应保持稳定的车速和喷洒量,不能流淌和形成油膜,更不能有空白,并立即撒布2立方米/1000平方米的石屑或粗砂,用8T钢筒式压路机稳压一遍,将多余的浮料扫走。
5.3.4 提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时,运距不能过远,摊铺温度应控制在130℃、50℃为宜,摊铺厚度均匀,压实设备数量应配套,速度控制在2m/min左右,碾压遍数不能太少,以免混合料孔隙过大;一般不能进行补料,尤其是下面层;基层雨后潮湿未干,不得摊铺,更不得冒雨摊铺;纵向、横向接缝应紧密、平顺,各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。
6. 结束语
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门都应引起足够的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生,使城市道路建设质量全面提高,更上新台阶。
参考文献
[1] 《城市道路设计规范》(CTT37-90)。北京:中国建筑工业出版社。1991.
[2] 《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97. 北京:人民交通出版社。1997.
引言
神华宁煤集团红柳煤矿2煤开采矿井充水水源主要来自其顶板侏罗系直罗组底部粗砂岩裂隙孔隙含水层。该含水层富水性弱,单位涌水量q(L・s-1・m-1)≤0.1,从直观上判断以及与梅花井等相邻井田对比,对矿井安全威胁不大。然而,1121工作面在2009年9月份开始回采到2010年3月份共推进了约186m,却经历了4次集中涌水,最大涌水量3000m3/h,工作面被迫两次停产。
通过理论分析,并且结合红柳煤矿1121工作面的涌水特征以及顶板岩层特殊的组合规律,判断出前期集中涌水水源为煤层开采后形成的离层水。离层水是一种少见的煤矿水害类型,因此开展对离层水害的研究对完善矿井水害类型、判断水害成因,并且根据实际情况制定相应的水害防治措施具有重要的理论意义和实用价值。
本文认为在“小水”矿区发生的离层水害,其中一个重要的原因就是工作面顶板特殊的岩性组合,深入的研究直落组下段的粗砂岩和泥岩的相对位置、厚度以及岩性是确定离层水形成以及科学合理制定防治离层水害的必要条件。因此,本文从工作面顶板的岩性组合以及探查离层水的流量数据分析两个方面,对离层水的形成以及防治措施进行了初步的探讨。
5 结论
通过对红柳煤矿1121首采工作面发生的4次集中涌水机理的分析以及对离层水的探放,得出以下两点结论:
(1)其顶板直罗组粗砂岩以及特殊的岩性组合是离层水害发生的前提条件。
(2)离层水在形成之后可以在采空区离层水形成部位通过钻孔达到有效疏放。
综上所述,红柳煤矿1121首采工作面顶板的离层水害为一种特殊的水害类型,针对这种水害的成因和形成机理,制定了相应的探放水措施,使得1121工作面在之后的回采过程中再没有出现过较大规模的涌水,不但保证了红柳煤矿1121首采工作面的安全回采,同时也为同类型矿区的防治水提供了一种新的思路及解决方案。
参考文献
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中图分类号:F29 文献标识码:A
收录日期:2017年2月24日
近几年来,由于气候变化及环境承载能力的原因,使得我国城市水生态面临着两个极端:一方面是城市内涝严重;另一方面则是大部分城市缺水严重。因此,要保持城市健康持续发展,必须修复城市水生态。海绵城市建设是修复城市水生态的一条路径,能够解决我国城市水生态面临的上述两个极端。即在降雨的时候,通过建设“吸收、存储、渗透、净化”系统来吸收雨水,在干旱时用来补充地下水,调节水循环的一种城市建设系统。
最近几年,每当雨季来临,我国多个城市频繁出现城市内涝、水资源污染等问题。尽管季节性内涝严重,但同时大部分城市又是缺水的,水资源供应不足是制约城市发展的瓶颈。在我国660多个城市中,缺水的城市大约有400个,严重缺水的120个左右,以北方城市居多。即便是在水资源充足的长江流域,仍然有近60个城市缺水。如果按照联合国环境规划署的标准来评价,我国缺水的城市更多,年缺水量超过70亿立方米。
一、海绵城市概念与建设原则
海绵城市就是将城市的河流、湖泊以及地下水系统进行有机的结合和协调,通过相互之间的协调将城市水污染防治以及生态修复进行有机的结合,让城市的水生态系统能够像海绵一样在城市雨季的时候将雨水吸收起来,然后在城市干旱期将吸收的水分再还给城市,这种雨季和干旱期的水分吸收循环使用的方式能够有效地防止城市出现内涝灾害。
海绵城市的建设首先必须遵守生态优先的原则,城市的建设要求能够将自然环境和人工措施进行有机结合。海绵城市的建设首要的前提是保证城市能够有效地实现排水防涝,在安全的保证城市排水防滞的前提下,最大限度地实现城市雨水的区域积存、渗透和净化处理,促进城市雨水资源的可持续利用,推动城市生态环境保护工程发展。所以,在现阶段“海绵城市”的发展建设过程中,必须做到通透城市降水、地下水以及地表水的系统性,协调城市排水以及给水工程,推动城市水资源循环开发和利用;同时,“海绵城市”的发展还需要考虑到城市水生态的长期性和复杂性。
海绵城市的建立主要包括了城市河流、湖泊、池塘等水系,同时也包括了城市绿地建设、花园设计以及可渗透路面工程,海绵城市的建设要求城市雨水能够通过这些城市建筑实现雨水资源的下渗、滞蓄、净化以及回收利用,最后剩余的雨水部分进行外排。同时,对于一些特殊的城市来说,还需要建设一定规模的城市海绵体,通过城市海绵体的建设来提升城市建筑对雨水的收集作用,例如城市道路、广场建筑设施的建设以及城市绿地工程可以通过使用透水铺装来实现雨水的下沉收集和回收利用。借b国外做法,研究实施雨水排放收费制度,建立责任制。要按照海绵城市建设的目标要求,设置若干自然的、人工的工程项目,把目标要求工程化、具体化。
二、海绵城市建设的指导思想
海绵城市的核心思想是“一片天对一片地”,实现立体、多层次、多功能分流分滞,在基本遵循自然产汇流规律的基础上,城市建成后实现“一片天对一片地”,利用城市空间对降雨“化整为零”进行收集和储存:就地渗排,构建分散立体多层次、多功能的分流分滞系统。对所有新建或可改造的房屋屋顶进行屋顶绿化,可有效储存对应面积的雨水100~300毫米;对所有新建或可改造的绿地进行改造,实现旱可高效补灌,涝可快速渗排;修订地下消防水池国家标准,扩建地下消防水库,利用自然湖泊或新建人工蓄水池进行错峰调节,削减径流峰值。科学合理地将城市新建或可改造的广场、小区活动中心广场改成下陷式多功能广场,汛期作为分洪储水的人工景观湖,少雨季节恢复广场和活动中心,应对城市特大暴雨洪涝。
第一项任务:海绵体的建设。城市海绵体:既包括河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水系,也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施,海绵体的建设从点到线到面。要有效地保护现有河湖海绵体,要全面修复受损海绵体,要大力构建城市新海绵体。点状海绵体:蓄水池。在城市小区或公园里设置地下或半地下的雨水蓄积池,将小区屋顶的雨水、花园地面的产流收集起来,用于无雨日的绿地灌溉。线状海绵体:河湖水系。首先是做好河湖海绵体的拓展。增加河流系集蓄、滞留、承泄能力;在中下游建设生态缓冲带,在入河口恢复滩/湿地。做好河湖海绵体的连通。研究河湖连通的可能性及连通方案,提高城市水体流动性及调配灵活性。还有蓄洪区海绵功能开发以及海绵体整合。面状海绵体:绿地及透水地面系统。
第二项任务:排水设施建设――多尺度排水系统构建。小尺度排水系统建设:针对常见雨情,源头雨水控制,通过渗、蓄、滞策略排水。考虑城市用地布局、竖向设计和道路竖向设计对雨水综合利用和排放。中尺度排水系统:针对城市洪涝标准内雨情,通过中小河道、雨水管道、泵站提标改造、增设行泄通道、调蓄区、蓄涝区等策略,通过常规的雨水管渠系统收集排放。大尺度排水系统:针对超常雨情,设计暴雨重现期一般为50~100年一遇,由隧道、绿地、水系、调蓄池、道路等组成,通过地表排水通道或地下排水深隧,输送极端暴雨径流。
第三项任务:科学调度管理。在理清各部门职责的条件下,研究城市海绵体和排水系统联合调度的可能性及分工,制定海绵体个体与群体之间、上下游及左右岸之间分散滞蓄、缓释慢排的调度方案;研究通过海绵体渗、滞、蓄、净、用、排来实现城市生态补水的长效机制;最大限度地发挥海绵城市建设的防涝及生态补水功能。
三、以海绵城市思想构建水生态文明措施
海绵城市的建设使得城市雨水能够成为城市生态发展的宝贵资源,所以海绵城市的建设使得城市的发展从生态破坏逐渐地转变为生态恢复,这是建设海绵城市的最根本原则。现阶段,海绵城市建筑的发展和建设是一个庞大的系统性工程,一方面包含了城市雨水利用系统的多层次工程性措施;另一方面还包含了城市汛期洪水利用领域的其他非工程性措施。海绵城市建筑发展的工程性措施包括:
(一)从城市建筑工程性措施的角度来看,海绵城市的建设要求的是城市资源的有效利用和城市防洪减灾的要求,所以首先就要求海绵城市建筑工程性措施必须是多层次性的,需要从建筑雨水利用以及对环境的低影响开发的角度进行考虑。从源头选择减控措施,以此来应对城市较小重现期的降水,最大限度地将城市进行资源化利用,实现城市生态环境保护层面的要求。一方面包括城市防洪建筑工程基础设施;另一方面需要包括雨水入渗地下、回收利用和调控排放功能。
(二)要注重城市建筑雨水排水管道系统的完善和技术改进,使得城市建筑能够有效地调控、利用以及排除中等程度的重现期降水,降低城市中等程度重现期雨水径流的影响,满足城市防洪减灾的要求。
(三)通过城市地表径流通道、蓄水池工程以及城市河流湖泊等建筑设施的建设,更好地应对超过城市雨水管道网络排水设计要求的大幅度降水,在满足防洪减灾的前提下,要合理地兼顾城市生态环境保护的要求,通过城市水库、闸坝以及堤防等建筑工程来应对重大的重现期洪水。
(四)现阶段我国海绵城市构建的发展,一方面需要先进的技术支持,同时更重要的还需要法律法规的支持。具体来说,就是国家要制定各种法律法规,通过相应体制的改革和完善,逐步强化海绵城市发展和管理监督职能,通过这些措施的发展和完善来推动我国海绵城市朝着更加规范化和法制化的方向发展。逐步建立健全我国海绵城市建筑建设的法律法规以及国家政策体系,为海绵城市的发展提供可靠的国家制度保障,同时各级地方政府也要逐步改革和完善城市雨水管理机制,加大社会监督的管理力度,强化社会大众对海绵城市建筑建设项目立项、规划设计以及施工等环节的有效监督。
四、建议
(一)坚持规划先行。城市规划中应科学划定蓝线和绿线。城市开发建设应保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区,优先利用自然排水系统与低影响开发设施,实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续水循环,提高水生态系统的自然修复能力,维护城市良好的生态功能。
(二)加强组织领导。良好的组织领导,是开展海绵城市建设和水生态文明建设的前提和保证。海绵城市建设和水生态文明建设时间跨度长、涉及范围广、投入资金多,只有加强领导、精心筹划、严密组织、落实到位,才能保证海绵城市建设和水生态文明建设取得实效。
(三)坚持统筹推进。要坚持突出重点,统筹好自然与人工、城市与农村、流域与区域、海绵城市建设和水生态文明建设之间的关系。要坚持科学发展,将改善城乡人居环境、提升水安全保障能力、支撑经济社会可持续发展作为海绵城市建设和水生态文明建设的核心。
(四)加强资金投入。建立政府引导、地方为主、市场运作、社会参与的多元化筹资机制,用好国家、省、市的支持政策,积极争取中央及省的资金支持,有效整合地方财政资金。充分发挥政府投资的引导带动作用,积极探索并创新投融资机制。
主要参考文献:
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2015年10月,国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》,提出到2020年,城市建成区20%以上的面积达到海绵城市建设目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积达到海绵城市建设目标要求。该意见确定了各城市海绵城市建设时间表,贵州作为全国生态文明先行示范区,更需抓住国家对海绵城市建设大力支持的政策机遇,结合贵州特点,统筹推进进行海绵城市建设。本文主要分析了贵州省海绵城市建设的必要性及贵州海绵城市建设的特点。
1贵州省海绵城市建设的必要性
1.1贵州省城市水生态环境不容乐观
随着贵州省城镇化、工业化的推进,各大小城市出现了很多“城市病”,在水生态方面,主要表现在以下两个方面:(1)城市水环境变差。目前贵州省很多城市的主城区的排水系统主要采用雨污合理制,每遇暴雨,合流制管段的大量污水会随着雨水溢流至自然水体;其次,部分城市污水收集率不高,城市生活污水溢漏至自然水体的现象十分严重;再次,由于贵州建设用地紧张,部分城市绿化率不高,暴雨时节,城市路面、屋面雨水未经足够的生态净化,直接汇入城市河流,径流污染严重。以上因素导致许多城市的河流和胡泊水环境较差,甚至为黑臭状态,如现状的安顺市的贯城河、六盘水的水城河等。(2)城市内涝时有发生。随着城市建设的快速发展、城市人口的增加以及城区面积的增大,城市下垫面较建设前发生了较大变化,原有的城市防洪排涝系统的负荷越来越大,某些本身排水条件较差、排水系统建设滞后的城市频繁出现城市内涝,造成了巨大的经济损失,如2014年7月18日,贵阳主城区24h内降水量达201.7mm,内涝受灾人口近19万人,直接经济损失7307.5万元。
1.2贵州喀斯特地貌发育、城市水生态环境脆弱
贵州省大部分城市都座落在喀斯特地区,地形破碎、土层较薄、地表渗漏强、有水留不住、环境容量小,水生态环境稳定性差、生态环境一旦被破坏,其修复难度较大。贵州的生态环境总体偏好,但是城市水环境并不乐观,由于大部分城市建设于喀斯特地貌发育地区,环境风险较大。海绵城市的建设理念,系统的提出了针对水环境、水安全、水资源、水生态的一系列工程建设方法和措施。通过加强对原有生态系统的保护、修复已破坏的水生态环境以及实施低影响开局,达到改善水环境、保障水安全,利用水资源、修复水生态的目的。因此,在贵州各城市推进海绵城市的建设,十分必要,而且国家已提出了海绵城市建设的时间表,海绵城市的建设刻不容缓。
2贵州省海绵城市建设的特点
2.1贵州海绵城市的建设方向
海绵城市的建设涉及的部门多、需解决的问题也多。涉及的部门有建设、环保、规划、水利、园林、国土等部门,解决的问题有水环境修复、水安全改善、雨水资源利用等问题,因此在多部门、多专业、多问题导向的复杂环境里,需重点提出建设方向。根据前述分析,贵州省大部分城市已经面临严重的水污染问题,部分城市应及时解决水安全问题,只有少部分城市需要对水资源加以利用。因此,贵州省各城市在海绵城市建设过程中,应首先主要解决水污染问题和水安全问题,只有在部分缺水城市,可结合经济条件酌情实施雨水资源化利用。
2.2贵州省城市建设方法和特点
海绵城市是个宏观的概念,需要大大小小的工程措施进行有机的组合和布局来完成。海绵城市的建设核心是低影响开发,通过各种工程措施有机组合模拟雨水在城市里的自然循环,恢复水生态的自然修复功能,营造良好的人居环境。因此,与传统的建设的方式不同,海绵城市并非讲究“规模效应”,更讲究“生态效应”。针对不同城市,其建设方法不同、工程布局也有差异。结合贵州城市发展的特点,贵州省海绵城市建设方法和布局有以下特点:
(1)贵州省城市规模小、发展速度快,海绵城市的建设以城市新区建设为主,旧城改造为辅。海绵城市建设主要考核指标是年径流控制率,《关于推进海绵城市建设的指导意见》提出,在2020年及2030年,城市建成区20%及80%以上的面积达到海绵城市建设目标要求(即年径流控制率达到70%以上),其中“城市建成区”既包括城市新建区,也包括旧城区。贵州的城市规模较小,仅贵阳市中心城区人口大于100万,其余大部门城市城区人口在25万人以内,根据国家城镇化的总体要求,未来一段时期内,贵州省绝大部分城市的城市新区的建设力度较大,发展速度相对较快,规划也更加科学合理,因此,海绵城市建设的条件较好;而对于老城区,由于贵州用地条件较差,城市的建筑密度较大,绿化率偏低,在老城区进行海绵城市的建设改造难度偏大。所以,要完成在2020年及2030年分别达到“城市建成区20%及80%以上的面积达到海绵城市建设目标”要求,应积极在城市新区开展海绵城市的建设,而对于旧城区,仅仅以问题为导向,结合旧城改造实施低影响开发实施的建设,不宜大拆大建,大面积铺开进行海绵城市的改造。
(2)贵州省城市形态以山地城市为主,海绵城市的建设需结合山地城市的特点进行设施布局。①山地城市的建设用地平均坡度较大,决定了雨水在城市建设区域的平均流行速度比平原型城市要快。因此,要将一定降雨量的雨水“留”下来,需加强“滞”方面的工程措施,延缓雨水在城市内的流行时间,同时增加“渗”的功能和效果,缓解洪峰的峰值,降低内涝风险。②许多山地城市往往是“群山环抱”,其城市内河就是城市山体汇水面积的收纳水体,每逢暴雨,城市内涝风险极大。海绵城市建设的基本要求就是最大限度的降低城市内涝风险。因此,与平原型城市不同,对于贵州山地城市的海绵城市建设,除了解决好“高频率,小暴雨”下的雨水存储问题,更应解决好“小概率,大暴雨”的内涝风险问题,在海绵城市建设的过程中,需同时建设城市规划建设区域外的雨水防洪设施。
(3)伴随贵州城镇化进程,海绵城市的建设尤其应重视规划引领、示范引领。贵州省快速的城镇化率必将带来大量的城市小区建设、城市道路和广场建设、城市公园建设以及城市水体建设。这些建设项目恰恰是海绵城市建设实施的重要载体,但是以上项目往往涉及到多专业、多部门的协调与合作,实施起来相对复杂。因此,要将海绵城市相关项目有机有序的进行建设,规划引领十分重要和必要,在编制各城市总体规划、控制性详细规划以及道路、绿地、水等相关专项规划时,应将雨水年径流总量控制率作为其刚性控制指标。另外,目前“海绵城市”作为一种全新的建设模式,全国范围内都在不断的学习和探索,甚至在某些建设理念上仍然存在着观点分歧。如何能从技术上创新、从管理上创新、从融资上创新,开辟出一条符合贵州实际的海绵城市建设体系和方法,是专业技术人员和管理部门正在努力探索的目标。因此,要全面推进贵州省海绵城市建设的步伐,还应加强示范引领,尤其是作为全国海绵城市试点城市之一的贵安新区,可将其在海绵城市建设过程中的好的经验进一步总结,为贵州省其他城市建设提供科学的方法,加快推进全省海绵城市的建设步伐。
引言
随着当前社会的不断发展,城市规模越来越大,这种城市规模的扩大必然会带来较多的城市问题,比如洪涝灾害以及水资源短缺就是其中比较有代表性的一个方面,针对这一方面的问题,相应的优化处理是极为必要的,尤其是对于城市整体水环境的营造,更是需要引起足够的重视,海绵城市理论的应用落实就是解决该问题的一个重要途径。在城市发展规划中合理运用海绵城市理论,不仅仅需要从整体性方面进行分析,还需要重点从局部以及各个细节入手进行探索,尤其是对于各个市政工程项目的建设来说,同样需要注重海绵城市理论的有效落实,提升城市运行效果。
1.海绵城市理论概述
海绵城市是指运用多种技术手段构建较为理想的低影响开发雨水系统,进而也就能够促进城市水循环的良性发展,其中比较常见的应用手段有“渗、滞、蓄、净、用、排”等,如此也就能够较好提升城市对于水资源的调控能力,尤其是对于城市雨水的渗透、净化以及利用,更是能够较好的在降低城市洪涝灾害问题发生的基础上,有效提升其水资源利用效率。针对这种海绵城市的构建运行来说,其区别于以往的灌渠排水方式,能够更好地借助于各类管网以及收纳水体进行整体构建,如此也就能够较好提升其运行效率,并且也不存在对于城市水体的污染和不良影响,是一种绿色可持续发展的雨水排放以及应用模式。针对海绵城市理论的具体落实应用来看,其涉及到的建设途径和具体方向也是比较多的,需要在相应设计规划中注意的问题也比较多,其中需要切实做好生态环境的保护、低影响开发以及生态恢复等工作,最大程度上保障城市运转的高效性水平。从应用实践中分析而言,这种海绵城市理论的应用在工程建设中确实表现出了较为理想的作用价值,能够有效提升其最终的城市可持续发展效果,值得进行深入推广运行,并且也已经成为了当前我国很多城市发展的重要方向所在。
2.海绵城市的具体应用方式
2.1公共建筑项目
理想的海绵城市构建优势。针对公共建筑项目中海绵城市理论的具体应用落实来看,其可以采用的方式和手段是多方面的,比如可以采用绿色屋顶的方式进行公共建筑项目顶部设计构建,促使其能够较好针对雨水资源进行汇总收集,此外,雨水花园的构建同样具备该方面的作用表现;针对公共建筑项目周围的辅助设施而言,同样需要进行海绵城市理论的有效落实,比如对于透水铺装方式的施工建设以及生态停车场等工程项目的构建,都能够有助于海绵城市的作用提升,值得进行规划应用。
2.2市政道路项目
城市中的道路工程项目是必不可少的一个重要组成部分,基于这种市政道路项目的有效构建来说,同样需要考虑海绵城市理论的相关落实要点,如此才能够切实提升海绵城市的整体运行效果。针对市政道路项目中海绵城市理论的应用来说,其不仅仅可以通过构建透水道路的方式来提升市政道路项目在后续应用过程中的排水效果,降低降雨带来的不良影响和威胁,还可以通过设置下凹绿地的方式进行市政道路项目的优化,比如对于美人蕉、菖蒲以及黄昌等植物的应用就能够表现出较为理想的积极作用效果,在具体植物选择过程中,尽可能的选择一些耐旱耐涝的植株。
2.3公园绿地项目
基于海绵城市理论在工程项目建设中的有效应用来说,公园绿地项目无疑是较为关键的一个方面,也是影响效果体现较为直接的一环,针对这种公园绿地项目的有效构建来说,为了提升其海绵城市的应用特点,需要首先保障相应的绿色植被应用具备着理想的作用效果,尤其是对于植草沟以及滞留塘的合理构建,更是能够表现出较为理想的作用价值,当然,在这些基本结构的配置过程中,同样需要注意选择耐旱耐涝的植物进行栽培,最大程度上提升其作用价值;此外,在公园绿地项目中,还可以通过构建地下蓄水池的方式来进行水资源的调节,更好地提升其回收雨水以及回补地下水的效果。
2.4水系湿地项目
在整个城市的发展过程中,为了提升其可持续发展水平,水系湿地项目已经成为了必不可少的一个重要组成部分,这种水系湿地项目同样也直接关系到整个海绵城市的构建运行效果。具体到水系湿地项目的规划构建过程中来看,围绕着海绵城市理论的应用和落实,其可以采取的措施和构建手段也是多方面的,比如可以通过充分运用自然水体的方式来提升水系湿地项目的作用效果,还可以通过构建人为的稳定塘、调蓄池以及人工湿地的方式进一步优化提升海绵城市的运行水平。
3海绵城市理论在工程建设中应用注意事项
3.1明确建设途径
对于现阶段海绵城市理论的实际应用来看,其可以采取的具体措施和手段是多方面的,可以着眼于整个城市中各个工程项目的建设进行优化,这也就需要首先明确相应的海绵城市工程建设途径,如此才能够保障后续的施工建设工作以及整体规划设计具备理想的方向性和可靠性。在当前海绵城市工程建设中,其涉及到的可用途径主要有绿化水平的提升,透水性铺装的推广运用、雨水生态管理模式的应用等多种手段,而对于相应的城市透水网络环境的布置和构建,更是能够体现出较为理想的作用价值。针对各类不同的建设途径进行具体分析,了解其在海绵城市构建中能够发挥出来的积极作用和价值,并且避免相互之间出现明显的矛盾,最终也就能够提升海绵城市构建水平。
3.2明确规划任务
对于海绵城市理论在工程建设中的合理应用还需要重点从目标以及任务入手进行分析,明确具体的规划任务,进而才能够以此为目标进行分析设计,促使透水型海绵城市得到较好的全面构建,避免海绵城市的最终运行效果受损。在当前的海绵城市构建中,其主要的目标和任务就是建设自然积存、自然渗透、自然净化的城市水资源体系,促使整个城市的运转能够体现出最为有效的可持续特点,尤其是要重点把握好透水率的提升,促使海绵城市具备理想的水资源储存以及应用价值。
3.3落实相关要点
在海绵城市的具体构建过程中,为了提升其整体规划构建有序性和最大化价值,还需要把握好其中涉及到的各个要点内容,尤其是对于一些重点工程项目,及其涉及到的各个具体设施,更是需要进行充分把关,提升其渗透以及净水效果。结合当前海绵城市的构建来看,其中应用效果最为理想的措施和要点主要就是围绕着上述公共建筑项目、市政道路项目、公园绿地项目以及水系湿地项目等进行有效落实。
4结束语
综上所述,对于海绵城市理论在工程项目建设中的合理应用和落实来看,其积极作用和价值是比较突出的,这种海绵城市理论的应用必须要重点把握好公共建筑项目、市政道路项目、公园绿地项目以及水系湿地项目等,围绕着这些工程项目进行优化设计,最终才能够有效提升其整体渗水以及排水效果。
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虽然我国的淡水资源居世界前茅,但是水资源的分布及其不均匀,并且由于我国人口众多,导致人均水资源十分匮乏,城市的地下水位一年比一年低,关于水的难题也逐渐进入了人们的视线,所以我国推行了低影响开发的雨水体系,像海绵一样能够自如地吸水以及释放水,这种雨水的排放模式十分符合我国的可持续发展的原则。下面我们就简要探讨一下如何利用园林工程来更好地发展海绵城市。
1海绵城市
所谓海绵城市,就是让城市具有和海绵类似的一些特性,即城市能够很好地收集雨水以及释放雨水,城市的雨水收集以及利用的整个体系,并且将城市的建筑物和道路以及绿化工程都做一个比较系统的整治,加大城市收集水的能力,从而利用自然界的力量来帮助城市能够更好地自我调节。海绵有2个方面的特性:第一,能够自如地吸收、保存、释放水分;第二,其经过压缩之后能够反弹,从而恢复到原来的形状。海绵城市的效果就是像海绵一样,不仅能够自如地吸收、保存和释放水分,还能很好地释放水分来保持原来的形态不发生变化。海绵城市主要有3个内容:第一,城市通过改造自身的各项基础设施,来改善城市的排水体系,从而使得城市水能够很好的循环,即收集存储水的同时,还能够净化水,从而加以利用;第二,城市的排水系统能够很好地减少甚至避免洪涝对整个城市的影响以及破坏;第三,通过园林工程的建设,能够将城市环境以及自然环境有机地结合在一起,避免在城市建设过程中对生态环境产生不同程度的影响。综合起来就是通过海绵城市的建设,能够让城市自如地应对可能出现的不同程度的降雨以及洪涝灾害,从而维护人与自然的和谐,由相关资料可知,海绵城市的目标就是在地下储存以及渗透70%的水分,如果不能实现,就不算是一个合格的现代化城市。
2园林工程如何应用到海绵城市当中
2.1统筹规划城市的山水林田湖
通过园林工程来治理山水林田湖,提升城市水的管理能力,增加绿地面积,加大对山体的维护,将绿地和港渠以及水体有机结合起来,并且使用相关的净化手段。
2.2保护城市中的湖泊以及湿地,提升海绵城市的储存能力
城市中的湖泊湿地是最佳的雨水储存场地,所以,城市建设中要利用园林工程来建设河滨的湿地以及植被缓冲带等低影响的开发体系,在国内外的园林工程建设中,最著名的就是日本的多自然型河道的建设,以及瑞士和德国的河流回归自然的改造建设,其能够帮助我们很好地建设海绵城市。
2.3通过城市的排水体系来计算园林工程中绿地的承载能力
绿地的建设不能为了水而去做水,绿地的主要功能还是生态景观以及供市民进行身心的放松,所以,要利用园林工程使其尽可能地合理以及承载能力最大化,并且要合理地保留出一定的空间,来渗透绿地旁边的硬化地区的径流,并和城市的雨水管渠体系很好地结合在一起。
2.4下凹绿地的建设
因为很多城市的用地都十分紧张,所以导致城市主干道的绿带都十分狭窄,绿带的宽度都是1~4.5m,很难进行下凹绿地的建设,所以在园林工程的应用中,首先要了解城市的初雨弃流的时间,然后通过初雨工程来进行净化,让一部分道路的雨水进入道路隙的地下凹绿地或者雨水塘以及景观的水体中,从而实现径流的减少以及收集和利用雨水的目的,在人行道的树池建设中,可以使用条状的连接方法,不能整体进行下凹绿地的建设,但是可以在某些部位进行下凹绿地的建设,在绿带中的下凹绿地中,不能缺少的就是初雨弃流的设备,从而保障污水不会进入绿地以及地下水中,避免造成污染。在绿地中应该有溢流口,从而便于暴雨时实现溢流的排放。对于以前的绿地方案,全部进行下凹绿地的建设不太现实,绿地的容量有最大值,如果土壤的稳定入渗系数太小,植物就会出现长时间淹水的情况,严重阻碍植物的生长,所有下凹绿地的建设一定要利用科学的方法,再结合城市的规划合理进行。
3结语
综合上述,海绵城市建设的原则就是节水,以及空间的均衡,还要系统地进行整治,通过园林工程利用自然界的力量,更好地保留水分以及渗透和净化,所以园林工程的建设措施以及模式都要符合各个城市的实际情况而采取最佳的方案,不能只注重眼前的短期效果,从而在最大程度上推动我国海绵城市的发展。
参考文献
关键词:海绵城市;市政供水;意义;影响
Key words: sponge city;municipal water supply;meaning;influence
中图分类号:TV674 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)22-0033-02
0 引言
当前,随着城市水资源短缺问题的日益严重,各方工程开始注重τ晁的利用与排放,因此海绵城市建设的新思路应运而生,它将城市雨水利用与市政供水工程建设有效地关联起来。海绵城市建设的思路是利用“吸、渗、滞、蓄、净、排、用”等多种技术构建低影响开发的雨洪管理体系,通过有效地利用和排放雨水,进而实现预防城市内涝、利用雨水资源、美化城市等效果。总地来说,海绵城市的建设除了能满足城市的用水需要,还能使城市水资源短缺问题得到缓解,市政供水压力也会随之减小,有利于现代化城市的持续发展。
1 关于海绵城市的建设背景
受气候变化和人类活动因素的影响,城市出现了水体污染、水资源短缺、洪涝以及生态系统退化等多种问题。城市的快速发展和自然环境的变化都使得我国很多城市对水资源的需求量越来越大,因此,市政供水压力也就越来越大。有学者做了1997年到2050年我国城市化率、城市总人口、城市需水总量和城市雨水总量的数据对比,见表1。
从表1中可以看出,随着时间的变化,城市化率、城市总人口、城市需水总量和城市雨水总量都呈上升的趋势,雨水的可利用量也在持续上升。除湖泊、江河的水资源以外,还可以充分利用雨水作为城市第二水源,城市生态雨水系统的构造,不仅能减轻城市的供水压力,还能使水体黑臭等问题得到缓解,同时在多雨季节有效地减轻了城市内涝,有利于城市生态环境的改善和修复。
为了使城市化进程带来的一连串负面效应得到解决,从20世纪90年代起一些发达国家就针对城市内涝问题提出了解决方案,例如澳大利亚的水敏感城市设计(water sensitive urban design,WSUD),WSUD依据有关城市水循环系统的概念,对污水处理、水资源的再循环利用以及城市供水等进行了一个整体的综合管理(图1),推动了城市建造与规划的改变,使城市实现可持续发展。
2013年12月,中央城镇化工作会议上首次对水资源缺乏,洪涝灾害,水体污染等问题,提出了海绵城市的理念:“在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然保存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。这使得海绵城市建设在我国城市建设中新兴起来。
2 海绵城市理念
海绵城市理念是通过提高对城市建设方式和规划设计的管理,使植被、水系和建筑等都能对雨水有着吸纳、蓄渗和缓释的作用,让雨水不产生径流,城市的发展能够自然渗透、自然积存和自然净化。海绵城市建设运用科学合理的平面和竖向设计对不同设施进行组合,综合采取 “渗、滞、蓄、净、用、排”等方式,最大程度上减轻了城市化过程中对生态环境产生的消极影响。
海绵城市建设理念是一种对环保的、科学的、自然和谐的生态理念的深入渗透,是贯彻落实城市可持续发展方针的体现,它不仅能促进城市的可持续开发,还能使城市深入建设。事实证明,在市政供水中倡导海绵城市理念,能够对各种水资源进行充分利用,减缓市政供水压力。
3 海绵城市对市政供水意义
3.1 减轻城市供水的压力
海绵城市对水资源具有自然积存、自然渗透和自然净化的能力,在现代化城市进程中,能使城市建设与城市资源的关系更加和谐。海绵城市的建设来不仅能提高城市水资源的利用率,还能有效解决城市水资源短缺的问题。在城建中,要统筹兼顾雨水的开发、管理和排放系统,对于雨水的渗透、存储、管理和净化要进一步加强,充分利用雨水资源,对水资源进行再循环利用,使城市供水的压力得以缓解。
3.2 缓解市政供水管道网络压力
在建设海绵城市的过程中,应该将人工措施与自然措施合理地结合,尽量维护好城市建设之前的自然水文特征,涵养水源最好的方法是通过最初城市的生态系统来实现。另外,改造传统的粗放型城市,离不开生态手段,例如多种植植被、修复已经被破坏的水体等。在城市建设中,提高植被覆盖率,让雨水能够自然积存、渗透并净化,进而满足了城市生产生活中对水资源的多重需求,缓解了城市管道网络压力、提高管道网络承载力。
4 海绵城市对市政供水措施及注意问题
海绵城市通过“吸、渗、滞、蓄、净、排、用”七字方针加强了对雨洪的管理,下雨时采用吸水、渗水、蓄水、净水、排水的方式,适当时可利用雨水,完成了对雨水的排放与利用。从某种程度上来说,以上七字方针的雨洪管理理念与市政供水规划设计是紧密联系的。为了实现传统市政供水、排水理念的转型,可以将海绵城市理论与现代城市市政给供水系统规划设计相结合。根据海绵城市的理念,市政供水不再是单纯地满足雨水径流排放和城市居民用水、排水的需求,同时也要包含综合利用雨水、防止内涝、控制径流污染等工作内容,规划设计目标从传统的单一化模式转变为多元化的模式。为了完成多元化模式的目标,需要适当的转变市政供水系统规划设计的标准和手段,从而满足新时代下市政供水设计规划需求。所以,应构建“大一统”的规划设计思路,综合考虑市政供水系统设计、城市道路基础设施建设、城市绿化设计和城市湿地景观设计之间的有效结合。
根据“大一统”的规划设计思路,市政供水系统可以采用结构性和非结构性两种策略。每种策略所对应的措施也不尽相同,结构性策略可以采用建设雨水花园、蓄水池、生物滞留池、植被浅沟、干井、渗透沟、透水铺装等措施来实现;而非结构性策略可以采用主要措施为:合理设计道路布局、扩增可透水路面和植被的面积等。
在规划设计城市供水系统时,应当合理优化配置水资源,实现对城市给排水系统的统一规划设计。首先需要通过基本的调查预研,估算城市的用水情况。根据当前城市用水量的需求,可以从两个方面设计规划。一方面在保证未过度开发的情况下,合理开发利用城市地下水,另一方面为了实现雨水资源的合理使用,可以在合适的场地修建蓄水池等基础设施,下雨时在存储水资源的同时也解决了部分排水问题。另外,通过优化城市污水处理机制,完成对水资源的多次循环重复利用,可以极大地提升水资源的使用率。在整规划设计过程中,应考虑城市的地形地貌、建筑的设计概况,尽量避免与给水系统规划设计产生冲突,满足因地制宜的规划原则。特别在设计规划给水管道系统时,必须根据当前城市的地质条件、地下建筑布列和障碍物类型等情况合理布置管道,以降低施工难度。
5 结语
综上所述,基于海绵城市理念,可充分利用城市雨水资源,解决了城市水资源短缺问题,为市政给排水规划设计提供了一个全新的方案和设计思路,是现代乃至未来城市发展趋势之一。因此,在现代城市规划中,合理建设海绵城市,发挥其优势,打造一个全新的市政供水系统,将对现代城市建设将产生深远的意义。
参考文献:
[1]章林伟.海绵城市建设概论[J].给水排水,2015(6):177.
俞孔坚认为,海绵城市是一个综合性的平台,是以“自然积存、自然渗透、自然净化”为特征,以构建跨尺度水生态基础设施为核心,通过区域性的城市防洪体系的构建,生物多样性的保护和栖息地的恢复,文化遗产的保护,绿色出行网络构建等,最终综合地解决洪涝、干旱、拥堵等一系列“城市病”。
海绵城市的建设不能一蹴而就,当前还有一些问题制约着海绵城市的建设和发展。一是理解不到位,将海绵城市混同于LID(低影响开发理念),而没有从区域、城市和街区等多个尺度系统去解决问题。二是部门隔阂。有些城市的部门观念陈旧,怕淹了自家的一亩三分地,“小脚园林”价值观根深蒂固,阻碍海绵建设工程。三是被商家错误引导,误以为渗透铺地砖和管道及蓄水罐就可以代表海绵城市。四是投资渠道不畅,只热衷争取国家补助,没意识到这是每个城市的义务。五是误以为建设成本很高,被社会投资商夸大工程,PPP模式不健全。六是资本主导,技术落后,国有大公司垄断工程,缺乏技术支持。
俞孔坚特别指出,海绵城市要疏通自然之筋络,建立生态基础设施,投资并不比城市绿化工程大,却能提高城市的价值。因地制宜建造的雨洪公园,通过挖填方的平衡技术,建造出深浅不一的水坑和高矮不同的土丘,沿四周布置雨水进水管,低洼地承接和过滤雨水,形成了蜂窝状的海绵系统,减小城市排水管压力。建立这样的公园,造价不到一般公园的四分之一。
比如,广州天河智慧城里的大观湿地公园,就是结合地势因地制宜开挖出连串湿地泡为海绵蓄水体中心,通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等综合措施,将公园建设成为集水质净化、雨洪调蓄生态循环,以及休憩科普旅游基地于一体的多功能生态湿地公园,在暴雨到来之时,整个公园能够从容应对。
在俞孔坚看来,建设海绵城市有三大关键策略――消纳、减速与适应。消纳对应的海绵哲学是就地调节水旱,不转嫁异地;减速对应的是让水由狂野变得平静,自净并滋育万物;适应对应的是以柔克刚、和谐共生。三大关键策略组合运用才能形成“源头消纳滞蓄,过程减速消能,末端弹性适应”的生态防洪和雨洪管理工程模式。
在《海绵城市――理论与实践》一书中,俞孔坚从哲学高度,深刻反思了依赖单一目标导向的“灰色”工程所导致的各种城市病,提出了系统全面的雨和水的价值观,以及系统地解决以水为核心的生态与环境问题的方法论――通过建立生态基础设施(即绿色海绵系统),综合地解决城市水及其他生态与环境问题,并将保障和提高生态系统服务作为海绵城市建设的目标,而不仅仅是就事论事地实现雨水管控目标。
在俞孔坚看来,建设海绵城市要将本土性与国际性相结合,并应用古今中外丰富的海绵技术遗产,尤其是创造性地吸取中国五千年的乡土农业、城镇建设和乡土水工遗产的经验和智慧,建设真正绿色的海绵城市,从而避免高投入和高维护成本的灰色海绵工程。
链接:4个海绵化项目
黑龙江省哈尔滨群力雨洪公园,利用城市雨洪,为城市提供了多重生态系统服务。
海绵城市,顾名思义是指城市能够像海绵一样,让城市变为能够吸纳雨水、过滤空气、过滤污染物质的超级大海绵,具有降温、防洪、抗旱、捕碳等效益,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。
海绵城市的建设注重保护与源头控制,遵循的是顺应自然、与自然和谐共处的基本原则,“渗、滞、蓄、净、用、排”是海绵城市的六字方针,强调对原有水生态的保护,对周边水生态环境低影响,城市建成后地表径流量能保持不变。因此,海绵城市建设又被称为低影响设计和低影响开发(Low impact design or develop-ment)。
目前国内海绵城市规划方面的主要实施路径有三个方面,宏观方面,区域生态安全格局的保护,以实现区域的生态循环体系;划定城市生态红线,保护城市中的河流、湖泊、公园绿地等海绵体;相关工程技术实施。海绵城市的建设有利于推动城市迈向真正的生态与低碳。
二、西咸新区介绍及海绵城市建设经验
1. 西咸新区介绍
西咸新区是国家批复的首个以创新发展方式为主题的国家级新区,旨在控制西安、咸阳的圈层式扩张蔓延,以“现代田园城市”为发展理念。2015年,西咸新区获评国家首批海绵城市建设示范城市试点,成为西北地区唯一入选的城市。
西咸新区在海绵城市建设过程中秉承“理念引导,规划先行”的原则,以建设集约、绿色、低碳、智慧的现代田园城市为目标,利用城区范围内的山川河流、宫殿墓葬大遗址群、都市田园区等共同建构了西咸新区绿色基底,划定了文物、生态及水体保护区域,建设整体区域的“大海绵”,借助自然力量排水,让雨水“停一停、留一留、渗一渗”,实现雨水在城市中的自然迁移、低碳循环。
2. 海绵城市建设经验
海绵城市的建设需要因地制宜,深入识别存在问题进而将对策本地化,从建构“山水林田湖“系统入手,兼顾水资源安全、生态安全、环境安全等多方面要素,提出西咸新区海绵城市规划方案。并在此基础上协同规划、建设环保、财政等多部门,实现政府、企业及社会合作的共赢。
经验一:划定生态底线,建构海绵基底。
最大限度的保护原有“山水林湖“的体系,维持城市开发前的自然水文特征,并结合目前正在开展的城市增长边界划定工作,将规划方案中提出的海绵体纳入增长边界,为区域海绵体预留充足的生态空间,以防止其在城市扩张中被侵占。同时,对区域范围内的生态空间进行空间分区,提出空间管制要求,并提出生态保育措施。最后,梳理区域“大海绵体”及由建成区内部公园、绿地构成的“小海绵体”,与区域水系、排水渠等相结合,构成“水绿相融”的蓝绿网络体系,提升海绵体的连通性及排水能力。
经验二:完善基础设施,分类生态环境修复.
对传统城市的粗放型水系统进行恢复,完善污水、雨水排放系统,强化市政排水体系网络,完善生态驳岸、再生水补水、湿地修复等工程建设,增强区域生态功能,并同时在分类修复工程中融入城市游憩、观赏等多样功能,以实现修复工程一举多得的作用。
策略3:践行低影响开发
西咸新区处于快速建设阶段,因此将在各类建设空间内选择适宜的低影响技术,控制透水面积比例,以加强水系吸渗及径流速度,增加全区域的雨水吸收及排放能力。此外,还通过明确分区管控目标,对不同建成区域及组团提出建设指引,将重点组团及一般组团予以区别,达到因地制宜的作用。同时,对组团内部不同空间如公共空间、建筑场地等提出因地制宜的建设导引,以指导城市实际的建设。