摘要：本文以翔安新城乌石盘公园工程为例，对海绵城市工程中海绵性材料选择的相关数据进行了技术经济分析。同时对海绵城市的发展趋势进行了预测，提出了新型海绵性材料造价控制的要点。
关键词：海绵城市；孔隙率；海绵性材料；造价控制；趋势
1.前言
目前，我国大多数城市原有的内涝解决方案都是快排模式，雨水落到硬化地面，只能从管道里集中排出。强降雨一来，大家就感觉修多大的雨水管道都不够用，即使在许多严重缺水的城市，也只能让约70%的雨水白白流失。建设海绵城市，在暴雨来袭时，城市能够像海绵一样将雨水储存起来；暴雨过后，再让雨水缓慢地流出，从而避免短时间内大量雨水积存带来的城市内涝问题。也就是消减径流总量、峰值及降低径流污染和收集回用雨水。
再者城市化快速发展，导致雨水被过快排放了，雨水无法渗透入土壤中，但在城市发展中巨大的工业、生活用水需求，不断从地下抽取水资源，结果导致土壤中的水分迅速减少。城市化的另一个后果是，雨水迅速排入河道加剧了汛期致洪的危险。
通过加强雨水渗透的方式，会降低河道风险，通过地下渗透，补充地下水，将有效缓解干旱缺水的城市病。在海绵工程设计中选择不同的“海绵体”材料，对海绵工程的效果和工程投资的影响很大，如何从技术经济的角度来分析论证海绵城市体材料的选择是本文的重点。下面就以翔安新城乌石盘公园工程为例，对不同人行道路面结构及其造价进行分析比较。
2.项目背景
本项目主要施工内容包含园建工程、绿化工程、园林水电、水利工程、海绵城市，总面积139274m2，绿化用地（陆地）73471m2，建筑占地194m2，园路及铺装场地用地17040m2，水体48569m2；本项目分为南北区。
2.1项目设计原则
2.1.1考虑到厦门市影响海绵工程建设的主要因素：高温、降雨量大、部分区域土壤渗透条件差等，设计时不强调下渗回补地下水，强调以滞、净、排为主。
2.1.2道路人行道宜采用透水铺装，景观绿道可采用透水沥青路面。
2.1.3道路横断面设计应优化道路横坡坡向、路面与道路绿化带及周边绿道的竖向关系等，便于径流雨水汇入低影响开发设施。
2.1.4规划作为超标雨水径流行泄通道的城市道路，其断面及竖向设计应满足相应的设计要求，并与区域整体内涝防治系统相衔接。
2.1.5人行道排水宜采用生态排水的方式。
2.1.6低影响开发设施应采取必要的防渗措施，防止下渗雨水对道路路面及路基的强调和稳定性造成破坏。
2.2工程技术措施
本次道路宽度为3.5m，本项目公园性质，在人行道上铺设透水铺装。同时，人行道下用70g/m2防渗土工布做防水处理。
人行道下收集的下渗雨水由DN100PVC管接入相邻雨水口或雨水井。下雨时，可在一定程度上减轻人行道积水情况。
2.2.1径流控制方式
车行道排入市政管网，人行道排水经透水铺装下渗到人行道基层，经纵向带孔PVC管收集汇入就近市政管网。
2.2.2人行道路面结构
本次设计人行道采用透水结构层
方案一：8cm彩色透水混凝土（C25）+3cm砂+6cm透水混凝土+22cm的级配碎石。
方案二：8cm透水砖+3cm砂+6cm透水混凝土+22cm的级配碎石。
2.2.3树池盖板材料、室外停车场地面材料选择
传统树池盖板主要采用混凝土盖板、石材、烧结砖、高分子盖板、铸铁盖板等，在增加通行面积的同时，可避免种植池中土壤在雨水天冲刷污染人行道。在海绵城市市政建设中，采用100×100陶瓷透水砖为盖板铺装材料。传统停车场主要采用烧结砖、植草砖，在海绵城市市政建设中，采用200×100陶瓷透水砖铺装材料。
在海绵城市砖性能参数、材料参数对比表建议如下表：
表1：海绵城市砖性能参数表
表2：材料参数对比表
因此，建议采用陶瓷透水砖，不仅能起到传统树池盖板、方便停车的作用，还兼具保水保湿功能、美化装饰功能。
3.工程技术经济指标对比分析
按以上设计思路，我们就该项目的人行道路面结构的类型选择从技术和经济两方面进行分析。
3.1从技术角度来说，片区总调蓄容积：
V=10HΦF
H——设计降雨量，本项目取值34.8mm；
Φ——综合雨量径流系数，本项目取值0.5；
F——地块汇水面积（ha），本项目取值143；
V=10×34.8×0.5×143=24882m3
新建道路1.704ha，占片区总体面积比1.19%，则此次新建道路有效调蓄容积应为：24882×1.19%=296.49m3
上述具体工程技术措施的总有效调蓄容积为：
V’=αSr∑phr
V’——有效调蓄容积
Sr——人行道面积，本项目按17040m2计取
P——孔隙率
Hr——人行道结构层厚度
α——有效蓄水系数，本项目取0.75
表3：方案一技术指标表
V’=0.75×17040×4.37÷100=558.49m3＞296.49m3
表4：方案二技术指标表
V’=0.75×17040×4.07÷100=520.15m3＞296.49m3
上述两方案对比中，技术指标上方案一V’=方案二V’，方案一与方案二均可采用。
3.2从经济角度来说：
表5：方案一经济指标表
表6：方案二经济指标表
上述两方案对比中，经济指标方面，方案一合价＜方案二合价，方案二优于方案一，建议选择方案一。
综合技术和经济两方面的角度来说，方案一优于方案二，故本次人行道路面结构形式建议选用方案一。本次新建道路采用海绵城市的建设措施可满足需求。
3.3对上述材料进一步分析
3.3.1从经济角度海绵性材料的经济指标
表7：海绵性材料经济指标表
从经济角度来说，上述案例透水材料的选用顺序应为透水砖、彩色透水混凝土C25（面层）、透水混凝土（基层）、砂、级配碎石。
3.3.2从透水性角度上了解透水混凝土的透水性
图1 透水性展示
图一为两种不同粒径骨料，孔隙率为15%的透水性展示，由图可以看出，透水混凝土透水性能很好，水从不同孔道流出，在混凝土表面没有积水。
图2 28天抗折强度与骨料粒径及孔隙率的关系
图3 28天抗压强度与骨料粒径及孔隙率的关系
不同骨料粒径配制的不同孔隙率的透水混凝土28天抗折、抗压强度分别如图2、图3所示，由图可以看出，无论对于哪种粒径配制的透水混凝土，随着目标孔隙率的增大，透水混凝土28天抗折、抗压强度随之下降。
通过上述方案的技术经济对比，我们不难发现在该海绵城市工程中，影响海绵城市体的主要因素是海绵性材料的孔隙率、材料及工艺的综合单价，其中对造价影响最大的部分为海绵城市体的面层和基层。现阶段透水性材料价格是影响海绵工程效果和经济指标的重要因素，所以我们造价的控制重点自然要放在透水性材料和施工工艺的选择上。要做好海绵城市工程的造价控制工作，必然要熟悉和掌握各种透水性材料的价格及工艺。
4.海绵城市的发展趋势预测
随着我国海绵城市建设工作的全面铺开，海绵城市的发展趋势将是充分开发和利用新型海绵性材料，提高“海绵体”的规模和质量。具体会从两个方面加以利用：
4.1采用多孔混凝土路面代替传统的混凝土路面
主要使用范围是原有城市道路及人行道。
传统的混凝土路面不足之处：传统道路的常用混凝土路面或者沥青混凝土路面，普通混凝土及沥青混凝土完全没有水，只能通过道路找坡将雨水汇集到雨水井统一收集，然后通过管道进行末端排出。这种传统的排水方式，在一般滴雨时，无法收集雨水，导致雨水的浪费；在遭遇暴雨时，降雨量又超过负荷的管道，阻止雨水流失，形成内涝，影响市民出行。
多孔混凝土路面的优点：首先，多孔水泥混凝土路面的海绵具有良好的渗透性，可以反复多次的吸水，其特殊的孔海绵结构，具有良好的保水和透气性。
其次，具有的高水温蒸发吸收还可以吸收路面的热，使表面温度降低。
最后，多孔混凝土路面比传统混凝土路面阻力大，不容易使车辆打滑，确保雨天行车安全。
对于多孔混凝土的造价控制要点：需重点关注透水混凝土专用胶结剂、碎石、封闭剂等材料单价及工艺的价格变化。
4.2采用彩色透水混凝土路面代替传统混凝土路面
与传统混凝土材料相比，彩色透水材料能使水泥地面永久呈现各种色泽、图案、质感，是一种防水、防滑、防腐的绿色环保地面装饰材料。透水混凝土铺装作为城市可持续排水系统的一部分，对实现雨水径流的收集、储存、净化和回用补充地下水具有重要意义。同时我国菱镁矿资源丰富，储量达30亿t之多，使用菱镁矿的尾矿作为彩色透水混凝土的原料之一不仅可以回收大量矿物资源，提高矿产资源利用率，而且可以有效地缓解尾矿堆存带来的生态环境问题，对发展矿山循环经济，实现节能减排目标具有十分重要的意义。
对于透水性铺装系统的造价控制要点：需重点关注铺装材料价、施工工艺的价格变化。
4.3用透水性铺装代替硬质铺装
主要使用范围是商业景观、住宅区、广场等的一些硬质铺装。
传统的硬质铺装不足之处：传统的硬质铺装的常用广场砖或者花岗石，广场砖或者花岗石表面完全没有水，基层也一般为混凝土基础、水稳基层等不透水性材料，只能通过找坡将雨水汇集到雨水沟统一收集，然后通过雨水沟进行末端排出。这种传统的排水方式，在一般滴雨时，无法收集雨水，导致雨水的浪费；在遭遇暴雨时，降雨量超过负荷的雨水沟，阻止雨水流失，形成内涝，影响硬质铺装的使用效果。
透水性铺装的优点：首先能有效提高路面透水性和透气性，使雨水能及时有效的通透地下土壤，增强当地水源的涵养源，提高区域的生态环境，起到收集雨水的作用。
其次，透水性铺装系统是模拟海绵的缝隙结构，由塑料和混凝土块形成网状结构，填以砾石、沙子及土壤组成，具有孔隙通透性。这些孔隙使雨水能够渗入到地下土壤，对减少因城市发展带来的雨水径流起到很大的作用。
对于透水性铺装系统的造价控制要点：需重点关注铺装材料价、施工工艺的价格变化。
5.结束语
根据现有资料显示，厦门市的海绵城市体面层结构主要形式有多孔混凝土路面、路面透水砖，彩色沥青，彩色混凝土、卵石地板等，海绵城市体基层结构主要形式有级配碎石、透水混凝土、砂垫层等。
实际上，厦门市海绵城市体结构主要就是以上述海绵性材料基层和面层的不同结构层组合而成，决定选用的方案也受海绵性材料的孔隙率，材料及工艺的综合单价等因素的影响。
在分析不同的海绵性材料结构层组合方案时，其技术经济指标在分析过程中还应考虑多方面的因素。另外不同地区定额水平及取费的高低，也会使造价产生很大的差别。总之，在设计和决策阶段，需要全面考虑影响因素，合理确定海绵城市工程的海绵性材料结构层组合方案，在方案可行的情况下严格控制该类工程的造价。
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论文作者:杜雪红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
标签：海绵论文; 透水论文; 混凝土论文; 雨水论文; 透水性论文; 城市论文; 材料论文; 《基层建设》2019年第8期论文;