海綿城市道路建設(shè)存在的問題及改造設(shè)計

王學(xué)軍

（寧夏建筑設(shè)計研究院有限公司，寧夏 銀川 750000）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，加快路面硬化，降低了路面透水性能，導(dǎo)致路部分面積水嚴(yán)重，引發(fā)洪澇問題[1]。另外，我國水資源有限，而人們對水資源的需求逐漸提升，產(chǎn)生了水資源供給不足問題。海綿城市道路建設(shè)理念的提出，為城市道路洪澇、水資源供給不足問題，開辟了新的研究思路[2]。通過改造道路結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)雨水滲透性，合理存儲潔凈的雨水，從而改善當(dāng)前城市建設(shè)問題[3]。目前，我國針對海綿城市道路的建設(shè)提出了很多觀點(diǎn)，但是這些觀點(diǎn)對海綿城市建設(shè)認(rèn)知不夠，只是將路面雨水引流，未能很好發(fā)揮海綿城市建設(shè)作用。該文針對當(dāng)前存在的問題，嘗試提出較為可靠的道路改造方案。

1 海綿城市道路建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 道路排水問題改進(jìn)建設(shè)

以往道路建設(shè)鋪設(shè)的排水管道比較少，并且部分管道直徑比較小，影響了道路下方管道排水性能。所以，當(dāng)前以排水管道增加和改造作為重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容。其次，對道路鋪設(shè)材料的選取進(jìn)行了改進(jìn)。為了提高路面滲透性能，國家建設(shè)道路時選取滲透性比較強(qiáng)的材料作為道路鋪設(shè)材料。對人行道路的改造，是以路磚的更換為主，并且以容易出現(xiàn)洪澇的街道為主。

1.2 道路排水問題改進(jìn)建設(shè)

考慮到洪澇問題，為了避免雨水過大影響交通，當(dāng)前多個城市道路建設(shè)中，都增加了排水口[4]。然而，該部分建設(shè)在老城區(qū)的改造中推行較少，并且以引流排出為主。

1.3 雨水資源的再次利用

海綿城市建設(shè)中強(qiáng)調(diào)了雨水資源利用問題，目前關(guān)于城市道路雨水資源的利用，是以道路兩側(cè)修建綠化帶蓄水為主，很少將車行道路面的雨水作為蓄水資源[5]。

2 海綿城市道路建設(shè)存在的問題分析

管線鋪設(shè)期間未考慮沖突問題，根據(jù)管線布設(shè)需求，在各個區(qū)域分別布設(shè)管線。然而，同一位置布設(shè)兩條及以上管線，可能發(fā)生管線沖突問題，所以縱斷面的結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得尤為重要，以高度差作為重點(diǎn)布設(shè)要求。另外，道路鋪設(shè)角度的設(shè)計，也未被列入海綿道路建設(shè)要求中，不利于路面排水性能的提升。

海綿道路建設(shè)中，雖然建設(shè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)意識到加強(qiáng)道路透水性能建設(shè)的重要性，但忽略了透水性能強(qiáng)度及土質(zhì)路基壓實度的控制。除了車行道以外，對人行道、綠化帶的透水性能建設(shè)意識不足[6]。

道路建設(shè)功能不全面，在選取透水性能較強(qiáng)的路磚時，忽略了出行不便人員，部分路段沒有設(shè)置盲道，或者對此類道路的海綿建設(shè)意識不足。

關(guān)于內(nèi)澇防治工作的開展，以引流為主。雖然在一定程度上解決了內(nèi)澇問題，但是未能充分利用雨水資源。

3 海綿城市道路建設(shè)改造設(shè)計

3.1 縱斷面與橫斷面改造設(shè)計

縱斷面管道結(jié)構(gòu)的改造，以蓄水、排水、過濾等功能需求為依據(jù)，對管道縱斷面的結(jié)構(gòu)做出改造。按照區(qū)域不同，分別布設(shè)各自區(qū)域內(nèi)的管道，在接口處綜合考慮各項因素，設(shè)計管道連接方案。為了減少管道碰撞問題，建議在軟件中模擬管道縱斷面布設(shè)結(jié)構(gòu)，按照模擬結(jié)果施工。關(guān)于橫斷面的改造設(shè)計，主要是以道路土層結(jié)構(gòu)布設(shè)為主，通過改造土層結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到加強(qiáng)路面滲透性能的目的。

3.2 路面結(jié)構(gòu)改造設(shè)計

關(guān)于路面結(jié)構(gòu)的改造，選取滲透性能較好的混凝土作為路面鋪設(shè)材料，按照工程質(zhì)量要求，控制路面鋪設(shè)厚度。除了材料的更換以外，引入海綿城市建設(shè)思想，對道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，包括路面坡度、道路組成結(jié)構(gòu)。其中，路面坡度的改造，以兩側(cè)排水口與車行道的銜接位置為主，按照路面略高、排水口略低方式，調(diào)整車行道坡度。關(guān)于道路組成結(jié)構(gòu)的改造，在路面增加綠化帶且根據(jù)實際情況盡可能增加綠化帶的寬度，主要分布在道路中央、道路兩側(cè)。利用綠化帶加快雨水滲透，并且加強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.3 無障礙設(shè)施改造設(shè)計

在海綿道路改造時，提出改進(jìn)人行道路磚的透水性能，所以選取一些透水性能較好的道磚作為鋪設(shè)材料。目前，大部分透水磚以普通路磚為主，很少涉及盲人、視力較差人員路磚的鋪設(shè)。為了整體提高人行道路面滲透性能，對盲道路磚滲透性能的改進(jìn)也很重要。由于道路結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，所以盲道路磚的鋪設(shè)也應(yīng)該做出相應(yīng)調(diào)整。其中，障礙物的提示很重要。為了起到一定提示作用，對盲道透水磚表面凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，區(qū)別于正常前進(jìn)盲道。

3.4 內(nèi)澇防治改造設(shè)計

我國部分城區(qū)降雨量較大，暴雨來臨之際，多個地區(qū)出現(xiàn)內(nèi)澇問題。針對該問題，在地下修建蓄水池，利用該水池存儲雨水資源。由于雨水下降到地面容易受自然環(huán)境影響，摻雜著一些雜質(zhì)流入排水管道中。為了保證蓄水池中水資源的干凈程度，在收集雨水的管道位置布設(shè)自然凈化體系。例如利用硅砂建設(shè)六邊形蜂巢結(jié)構(gòu)，雨水中的雜質(zhì)會在該結(jié)構(gòu)中濾除，而后將該部分雨水資源轉(zhuǎn)入蓄水管道中，最終流入蓄水池，作為景觀補(bǔ)水，或者綠化土地灌溉等水資源。在這部分改造設(shè)計中，水流組織是設(shè)計的重要內(nèi)容，采用物理過濾技術(shù)和生物凈化技術(shù)，對進(jìn)水管中存在的雜質(zhì)進(jìn)行濾除處理，而后從排水管道中排出。

4 工程應(yīng)用分析

4.1 工程概況

該工程改造道路均處于吳忠市西南區(qū)，改造路段包括同心街（明珠路～開元大道）段、開元大道（同心街～清寧街）段、清寧街（開元大道～黃河路）段和民族街（開元大道～清寧街）段，均屬于建成區(qū)道路海綿城市改造。該項目嚴(yán)格按照《建筑小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2016）、《模塊化雨水儲水設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ_T_311-2020），開展道路改造工作。工程中待改造路段路面滲水性能較差，綠化帶較少，功能建設(shè)薄弱。為了滿足海綿城市道路建設(shè)，設(shè)定改造標(biāo)準(zhǔn)：（1）雨水資源利用率為10%以上；（2）道路兩側(cè)綠地徑流總量控制率為95%以上。

4.2 海綿城市道路建設(shè)改造

4.2.1 縱斷面與橫斷面改造

關(guān)于縱斷面的改造，利用計算機(jī)軟件模擬道路組成結(jié)構(gòu)，包括道路層次結(jié)構(gòu)、管道布設(shè)結(jié)構(gòu)、周邊建筑建設(shè)情況等信息，同時標(biāo)記各個路段管道布設(shè)地理位置。在此基礎(chǔ)上，劃分排水管、蓄水管、濾水管，根據(jù)各類管道功能，將其埋深在不同深度，并且在管道交接處，增加防干擾結(jié)構(gòu)，避免污水流入蓄水管中。經(jīng)過一番模擬分析，確定縱斷面最終布設(shè)方案。

橫斷面的改造，以加強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)滲透性為主，調(diào)整道路結(jié)構(gòu)，改造方案如圖1所示。

圖1 綠化隔離帶內(nèi)下沉綠地橫斷面改造

圖1中，對綠化隔離帶內(nèi)下沉綠地結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。路面下方路基，該結(jié)構(gòu)與土層的分離，以隔水土工布作為分離材料，與道牙形成一定角度，打造梯形路基結(jié)構(gòu)。其中，土層結(jié)構(gòu)最上方為種植土層，下方依次為砂礫層、碎石導(dǎo)水層、底部素土壓實層。一般情況下，在素土壓實層布設(shè)蓄水管道，與蓄水池建立管道連接。

4.2.2 路面結(jié)構(gòu)改造

該工程路面結(jié)構(gòu)中運(yùn)用了道路傾斜加快排流的方式，設(shè)置了3%、1%、1.5%傾斜角度，來調(diào)整路面和排水口的連接角度。以某環(huán)城公路為例，設(shè)計如圖2所示的路面結(jié)構(gòu)改造方案。

圖2 環(huán)城公路路面結(jié)構(gòu)改造（單位：mm）

該方案中，根據(jù)道路所處地勢情況，對兩側(cè)道路路面角度進(jìn)行了調(diào)整。沿著道路中心線兩側(cè)布設(shè)機(jī)動車道，兩側(cè)道路均向外傾斜，位于中心位置的地勢略高一些，控制傾斜角度均為1.5%。右側(cè)道路設(shè)置綠化隔離帶，與其連接的是非機(jī)動車道、人行道。其中，人行道的路面也做出了3%的角度調(diào)整，使路面的雨水向外排放。左側(cè)道路結(jié)構(gòu)設(shè)計中，僅布設(shè)了人行道，路面做出了1%的角度調(diào)整。另外，道路兩側(cè)修建傾斜度為1∶15的土坡，作為雨水引流主要溝渠。路面鋪設(shè)混凝土的性能非常重要，該工程對混凝土的性能進(jìn)行了限定，如表1所示。

按照表1中的標(biāo)準(zhǔn)，選取C30混凝土作為路面層鋪設(shè)材料，選取C20混凝土作為基層鋪設(shè)材料，厚度分別設(shè)置為5cm、15cm，完成路面鋪設(shè)。

表1 透水水泥混凝土的性能

關(guān)于車行道兩側(cè)的人行道路磚的鋪設(shè)，選擇規(guī)格為20cm×10cm×6cm透水道磚鋪設(shè)。其中，道磚的透水系數(shù)在1×10-2m/s以上。按照《透水路面磚和透水路面板》，完成該工程人行道路磚的鋪設(shè)。

4.2.3 無障礙設(shè)施改造

該改造方案與以往不同，添加了無障礙設(shè)施改造方案。該方案主要針對盲人、視力較差人群，在鋪設(shè)滲透性較強(qiáng)路磚時，添加了無障礙設(shè)施改造，方案如圖3所示。

圖3中，在綠化帶的下方修建人行道，包括視力正常人群通行道、盲人和視力較差人群通行道，前者位于后者的兩側(cè)，該文著重討論后者的改造方案。圖3改造設(shè)計中，以條形透水磚作為盲人正常通行道路鋪設(shè)材料，以表面圓形透水磚作為警示磚，告知盲人前方有障礙物。為了躲避障礙物，沿著鋪設(shè)的路磚方向前進(jìn)，繞開障礙物鋪設(shè)。

圖3 無障礙設(shè)施改造

4.2.4 內(nèi)澇防治改造

按照前文提出的建設(shè)方案，對道路結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行改造。綠化帶、車行道、人行道滲透的雨水，都將從進(jìn)水口流入過濾裝置中。其中，道路上體積較大的雜質(zhì)從綠化帶中分離，雨水流入綠化帶處的出水口，由綠植擋住一部分雜質(zhì)，降低了雜質(zhì)含量，而后利用過濾裝置分離剩余雜質(zhì)。為了加快雨水管道的流動，使雨水污染減少，該改造方案對進(jìn)水和出水進(jìn)行了改造，方案如圖4所示。

圖4 進(jìn)水與出水結(jié)構(gòu)改造方案

該方案中，以蓄水池的修建為主，與出水口建立管道連接，從而避免管道中雨水大量堆積，降低排水速度。然而，提高排水效率的關(guān)鍵在于濾水部分的處理，該改造方案在水池內(nèi)部填充了硅砂濾水磚，形狀為六邊形。當(dāng)雨水從進(jìn)水管流入蓄水池中，按照圖中的引流方向，多番過濾水中雜質(zhì)，而后從多個出水口中排出，作為可用水資源。

4.3 改造效果分析

應(yīng)用結(jié)果顯示，當(dāng)暴雨來臨之際，該工程所處路段并沒有出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，路面積水較少，并且存儲了較多的雨水資源。通過收集雨水資源利用信息、道路兩側(cè)綠地徑流信息，對這些信息加以整理可知，該工程雨水資源利用率為22%，道路兩側(cè)綠地徑流總量控制率為96%，符合海綿城市道路改造要求。

5 總結(jié)

該文以海綿城市建設(shè)為背景，重點(diǎn)探究了道路改造問題。針對城市道路洪澇災(zāi)害、城市水資源不足問題，提出道路改造方案。該方案除了道路結(jié)構(gòu)、道路材料的改造以外，還從功能完善角度出發(fā)，提出了無障礙設(shè)施改造方案，重點(diǎn)介紹了蓄水池及濾水結(jié)構(gòu)的改造方法。應(yīng)用結(jié)果顯示，該文提出的道路改造方案能夠提高水資源利用率，對兩側(cè)綠地徑流控制有所幫助。