城市公共空間透水鋪裝材料應(yīng)用研究

城市公共空間透水鋪裝材料應(yīng)用研究

目前，城市洪水泛濫，雨水資源大量流失，地下水資源匱乏，城市熱島影響日益嚴(yán)重。透水路面材料在城市公共空間中的應(yīng)用可以起到一定的調(diào)節(jié)作用。目前常用的透水材料有透水磚類,彩色透水混凝土地坪,鋼渣透水路面以及透水瀝青道路等,這些透水材料都具有一定的透水性,但也有一定的局限性。以透水磚類為例,就算磚體本身強(qiáng)度夠,但整體鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性容易受到基層強(qiáng)度或是剛度的影響,易導(dǎo)致磚體松動(dòng)等問題。各項(xiàng)性能比較好的是彩色透水混凝土,但大面鋪開,視覺效果不是很理想(表1)。通過對相關(guān)文獻(xiàn)的分析發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外對于透水性道路的研究主要集中在道路工程領(lǐng)域定性定量化對透水性道路的結(jié)構(gòu)層的透水性能,以及對透水材料本身的研究,包括材料配比、透水性能、抗壓強(qiáng)度以及附屬的一些其他的功能,如去除有害物質(zhì)的能力、降溫、降噪等方面,在景觀設(shè)計(jì)中,主要涉及的是在綠地中如何通過設(shè)置嵌草園路等形式以達(dá)到透水。因此本文將以陸家嘴金融城東方明珠附近的陸家嘴環(huán)路(世紀(jì)大道—百步街路段)的人行空間鋪裝的透水模式綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用為例,探討在金融城這種特定環(huán)境中,在需要滿足高密度人群步行以及短暫停留的整體步行環(huán)境下的鋪裝透水的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用。1鋪裝材料:生態(tài)環(huán)保與設(shè)施集約的結(jié)合上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)是全國金融類行業(yè)最為集聚的區(qū)域。其中陸家嘴中心區(qū),俗稱小陸家嘴,更是高樓林立,人群密度高。本文選擇小陸家嘴東方明珠附近的陸家嘴環(huán)路(世紀(jì)大道—百步街路段)的人行空間改造為生態(tài)示范區(qū)。該示范段位于陸家嘴環(huán)路靠近東方明珠一側(cè)的人行空間,位于陸家嘴景庭和上海海洋水族館門前(圖1),長度約175m,最寬處約23m。人行空間鋪裝的現(xiàn)狀如下。1)人行空間單調(diào),鋪裝品質(zhì)不高,與周邊樓宇環(huán)境不匹配。該路段現(xiàn)狀主要是作為通行空間,綠地空間采用樹池和綠籬圍合,人行至此無法停留。鋪裝材料采用的是彩色水泥磚和廣場磚,鋪裝品質(zhì)不高,容易破損,與周邊的高檔樓宇景觀不協(xié)調(diào)。陸家嘴景庭門前的鋪裝和上海海洋水族館門前的人行鋪裝在材料與風(fēng)格上不統(tǒng)一(圖2)。2)人行鋪裝的生態(tài)功能缺乏,節(jié)能環(huán)保不足?，F(xiàn)狀人行鋪裝材料均是不透水材料,現(xiàn)狀樹池高于地面,無法滿足雨水收集功能,生態(tài)功能缺乏,節(jié)能環(huán)保不足。因此在對鋪裝透水模式探討之前,需要重新對該地塊進(jìn)行景觀改造設(shè)計(jì),整個(gè)改造是《陸家嘴金融貿(mào)易中心區(qū)公共空間功能調(diào)整完善實(shí)施課題研究》中八大功能設(shè)施系統(tǒng)(公交候車系統(tǒng),便民服務(wù)系統(tǒng),金融標(biāo)志系統(tǒng),文化展示系統(tǒng),標(biāo)識(shí)引導(dǎo)系統(tǒng),信息發(fā)表系統(tǒng),夜景照明系統(tǒng)以及街道步行空間系統(tǒng))中的完善街道步行空間的樣板實(shí)踐段,要求改變陸家嘴區(qū)域公共空間稀缺,且該地塊只是簡單通過性空間,鋪裝簡陋的現(xiàn)狀。通過完善公共空間的功能,提升公共空間品質(zhì),最終實(shí)現(xiàn)“設(shè)施集約”“空間精致”以及“生態(tài)環(huán)?！?形成具有個(gè)性化的使用空間的目標(biāo)(圖3),而其中的生態(tài)環(huán)保目標(biāo)的達(dá)成主要就是通過人行空間透水鋪裝來實(shí)現(xiàn)。由于該區(qū)域?yàn)榻鹑谥行?因此在改造設(shè)計(jì)上,為了營造出金融城的空間風(fēng)格特征,創(chuàng)造出精致的商務(wù)休閑空間,需要鋪裝材料能夠體現(xiàn)穩(wěn)重,沉靜的公共空間環(huán)境風(fēng)格,易于營造出典雅,精致的空間品質(zhì),并且硬度高、耐磨性好,經(jīng)久耐用,能承受高密度人流的踩踏。而目前市場上可以滿足以上要求的鋪裝材料主要是花崗巖石材,但花崗巖不透水,針對這一矛盾,本案例中選擇大面積的不透水材料(花崗巖)和小面積的透水材料(如彩色透水混凝土和透水路面磚等)作為該區(qū)域公共空間人行道的鋪裝料造材料,并且通過幾種生態(tài)鋪裝透水模式設(shè)計(jì),既解決了大量花崗巖鋪裝透水的問題,同時(shí)營造出宜人的步行空間環(huán)境。2行人空間透水模式設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)透水,將該示范段的人行空間分為2種空間類型:通行空間和邊界空間(圖4),不論哪種空間類型,首先都需要在縱向上設(shè)計(jì)透水性結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)立體透水的目的,然后在橫向上針對2種空間采用4種不同的鋪裝透水模式設(shè)計(jì),這些透水模式先是通過不同類型的鋪裝材料的平面組合設(shè)計(jì),然后各種方式通過空間組合,實(shí)現(xiàn)了該路段人行空間透水模式的綜合設(shè)計(jì)。2.1透水混凝土墊層一般的人行道路斷面結(jié)構(gòu)可以分為:面層、基層、墊層、素土夯實(shí)層,而導(dǎo)致道路不透水的原因主要在于面層和基層,因此本案例中,面層采用的透水性材料(如透水燒結(jié)磚、砂巖、露骨料透水混凝土等)以及不透水花崗巖通過各種組合方式形成平面形式,然后采用透水混凝土為基層,級配碎石為墊層。遇到下暴雨的時(shí)候,單一靠土壤透水排水容易導(dǎo)致墊層積水,因此在碎石墊層每隔2m設(shè)置R30PVC萬孔管,萬孔管直接接大容量的排水溝,保證墊層不積水。同時(shí)為了增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及過濾作用,在碎石層與土路基之間增加土工布(圖5)。2.2透水模式設(shè)計(jì)通行空間是人行空間中重要的功能空間,它主要承擔(dān)人的通行功能以及短暫停留的功能,結(jié)合陸家嘴金融城整體空間氛圍,采用以花崗巖為主的鋪裝,在透水模式上主要采用下列2種模式:1)如果鋪裝完全采用花崗巖時(shí),采用滲水明溝排水模式;2)否則就采用花崗巖材料與其他透水材料的組合式透水模式。2.2.1合水滲流井的排水系統(tǒng)滲水溝透水模式指在通行空間中完全運(yùn)用不透水鋪裝材料的情況下,用縫隙式明溝蓋板排水的形式實(shí)現(xiàn)不透水材料的透水問題:根據(jù)不同場地的排水要求,在排水需求較小的地塊內(nèi)設(shè)置縫隙10mm容量較小的滲水溝,在排水需求較大的地塊邊界設(shè)置縫隙15mm容量較大的滲水溝(圖6、7)。然后通過縫隙將水排到排水溝中,再通過基層的透水混凝土使雨水向地下滲透,超過透水混凝土滲水能力的過多的雨水,如果是小容量的滲水溝,則是通過每隔2m的萬孔管收集最后匯入市政雨水井,如果是大容量的排水溝,則通過排水管排到市政雨水井,達(dá)到減緩雨水量的目的,而10~15mm的縫隙在人行走過程中幾乎是可以忽略的。陸家嘴環(huán)路的現(xiàn)狀場地地勢是從商鋪一側(cè)向機(jī)動(dòng)車道逐漸降低,降雨時(shí),此處的雨水會(huì)隨著地勢流向機(jī)動(dòng)車道的滲水溝,因此在靠近陸家嘴景庭和上海海洋館一側(cè)主要采用的小容量滲水明溝透水模式(圖8)。靠近機(jī)動(dòng)車道一側(cè)的步行道地勢較低,在遇到降雨較大的情況下,容易匯集較多的雨水,因此設(shè)計(jì)采用大容量滲水溝透水模式(圖9)。2.2.2生態(tài)透水的應(yīng)用組合式透水模式主要是采用2種類型的鋪裝材料,即透水鋪裝材料和不透水鋪裝材料相結(jié)合,在平面上組成不同的鋪裝圖案,構(gòu)成點(diǎn)、線、面3種生態(tài)化透水的鋪裝形式(圖10),通過透水點(diǎn)、透水帶、透水面達(dá)到生態(tài)透水的目的。同時(shí)根據(jù)場地的特征和排水需求的大小,在縱向上的透水性結(jié)構(gòu)有2種:一種是在排水需求較大的地塊,基層全部采用透水材料;另一種是在排水需求較小的地塊,在對應(yīng)透水鋪裝面的基層局部采用透水材料。在本案例中,在主要的通行區(qū)域陸家嘴景庭的南側(cè)采用面式透水(圖11),同時(shí)將線式透水應(yīng)用于整體通行空間中部(圖12)。這些地段通過營造充滿現(xiàn)代感的空間氛圍改造形成聚集廣場,基層墊層全部采用透水材料,促進(jìn)雨水下滲,以防此處形成積水,阻礙游人聚集交流。2.3邊界空間邊界空間指人行通道與綠地、建筑或者設(shè)施的交界空間(圖4)。該類型的空間不便于行人通行,但需要承載人行道上的一些功能設(shè)施:如花壇、樹池、坐凳等,因此邊界空間的透水可以結(jié)合這些設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì),在人行道與綠地或者建筑的交接處,采用鵝卵石覆蓋的明溝模式,并且改變傳統(tǒng)明溝墊層不透水,只是采用底部每隔一段距離設(shè)置一個(gè)排水管道將收集的雨水全部排入市政的雨水管網(wǎng)的做法。在本次設(shè)計(jì)中,在海洋館門口兩側(cè)的花壇與人行道的交界處,用覆蓋鵝卵石的明溝聯(lián)系2種空間,明溝基層全部采用透水材料,雨水排入明溝后通過基層的透水材料向下滲透,同時(shí)再通過排水管道將多余的雨水排入市政的雨水管網(wǎng)(圖13)。2.4雨水花池式綠地雨水花池透水模式是將人行空間中的綠地,樹池,花壇等休憩性空間做成雨水花池的形式。與原先綠地的地形高于路面,雨水排到市政管網(wǎng)的做法不同的是,雨水花池式的綠地的標(biāo)高低于路面,收集來自人行道地面多余的雨水,然后通過雨水花池中的植物、沙土的綜合作用使雨水得到初步的凈化,并使之逐漸滲入土壤,涵養(yǎng)地下水,超出雨水花池滲水能力的雨水再排入城市的雨水管網(wǎng),以減輕城市雨水管網(wǎng)的排水壓力(圖14),同時(shí)還可以結(jié)合景觀坐凳等,美化人行道景觀,形成良好的休憩空間。在此案例中的綠地空間都采用雨水花池式,形成一個(gè)個(gè)生態(tài)綠島,起到了空間與效果生態(tài)“集約”的作用。2.5透水結(jié)構(gòu)及降雨強(qiáng)度陸家嘴環(huán)路人行道的排水方向是從陸家嘴景庭到市政道路上的雨水井。如果遇到比較大的降水,雨水在經(jīng)過陸家嘴景庭旁邊的縫隙式小容量滲水溝時(shí),一部分雨水就從小縫隙中被排入明溝,然后再逐漸下滲,來不及被排入的雨水再通過組合面式透水時(shí),又有一部分雨水將通過面層的露骨料和基層的透水混凝土和級配碎石等被滲入地下,多余的雨水中還有一部分會(huì)被雨水花池邊上的進(jìn)水管(圖15)收集,然后被排入雨水花池,再被水生植物凈化、最后逐漸下滲。最后一道關(guān)口就是通過縫隙式大容量滲水溝,通過其上比較大的縫隙,將雨水排入其下的明溝,再通過明溝內(nèi)的透水結(jié)構(gòu)層滲入地下。經(jīng)過四重截流、儲(chǔ)存與滲透、最后排入城市市政雨水井的雨量將大大減少,因此,通過這種透水材料以及透水結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)可以在降水量較大的情況下減輕市政雨水管網(wǎng)的雨洪壓力(圖16)。以上海地區(qū)降水(3年暴雨強(qiáng)度)為例,P=3a,T=10min,依據(jù)暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算得出降雨強(qiáng)度:i=168L/h/m2;根據(jù)行業(yè)JC/T945-2005《透水磚》檢測標(biāo)準(zhǔn)和上海市行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SZ-C-B06-2007《透水性水泥混凝土人行道應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》,透水混凝土透水系數(shù)(單位時(shí)間單位面積的透水量)大于1mm/s,產(chǎn)品試驗(yàn)表明,透水混凝土地面擁有15%~25%的孔隙率,能夠使透水速度達(dá)到31.18~51.96L/h/m2,在一般的硬質(zhì)路面(混凝土),徑流系數(shù)取0.9,那么透水混凝土地面在相同單位時(shí)間和面積下能迅速滲透地表暴雨徑流水量的20.6%~34.4%,以最高值34.4%為單位參考,完全不透水材料鋪裝,滲水率為0%,完全用透水材料鋪裝,滲水性為100%,取相同面積的不同組合模式樣品進(jìn)行透水系數(shù)實(shí)驗(yàn)室分析,初步得出結(jié)論(表2)。3生態(tài)鋪裝的應(yīng)用該地段位于小陸家嘴東方明珠區(qū)域,人流密集,有眾多的金融白領(lǐng)及游客等,因此此處的生態(tài)鋪裝,可以通過戶外展示、體驗(yàn)、宣傳牌解說等小型化、人性化的方式對來往人群進(jìn)行生態(tài)教育,比如其透水原理可以通過宣傳牌解說的方式對人們進(jìn)行展示,通過采用通俗的語言配上相關(guān)設(shè)計(jì)模型、施工照片等對人們進(jìn)行生態(tài)解說,介紹生態(tài)透水鋪裝和雨水花池所起到的生態(tài)效果。4過性空間升級陸家嘴生態(tài)透水鋪裝示范段的改造,不僅景觀效果大大提升,同時(shí)還可以起到一定的雨水下滲的作用,減少短時(shí)間內(nèi)的路面積水,更為重