海綿城市建設(shè)理念下市政道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

趙 宇,胡慶峰

（沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110015）

0 引言

在城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程不斷加快的背景下，我國(guó)的城市數(shù)量不斷增加，城市規(guī)模迅速擴(kuò)大，市政道路建設(shè)的重要性也日益突顯。傳統(tǒng)的市政道路本身不具備排水能力，需要借助市政排水管網(wǎng)排水，一旦城市遭遇短時(shí)間強(qiáng)降雨，路面上的積水無(wú)法及時(shí)排出，就可能引發(fā)市區(qū)洪澇災(zāi)害。為了解決這一問(wèn)題，可以在市政道路設(shè)計(jì)中引入海綿城市建設(shè)理念，確保道路系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的滲透吸收，以緩解排水系統(tǒng)的壓力。

1 海綿城市理念概述

海綿城市屬于城市雨水及洪水管理的新概念（見(jiàn)圖1），系指利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及措施手段，在城市中進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和改造，使得城市可以變得如同海綿，靈活應(yīng)對(duì)雨水引發(fā)的各種自然災(zāi)害，打造出相應(yīng)的雨水處理系統(tǒng)，確保在遭遇暴雨時(shí)，能夠有效地吸收和積蓄雨水，將其應(yīng)用到市政綠化、道路清潔等領(lǐng)域，使得雨水可以在不同區(qū)域和不同時(shí)段，實(shí)現(xiàn)自由遷移。海綿城市的建設(shè)需要關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，在設(shè)置人工海綿設(shè)施的同時(shí)，也應(yīng)該對(duì)自然設(shè)施進(jìn)行合理利用，提升城市的排水性能，切實(shí)保障防洪安全。需要明確的是，海綿城市的建設(shè)并不需要從頭建設(shè)，而是能夠通過(guò)對(duì)城市排水設(shè)施進(jìn)行改造和優(yōu)化的方式，發(fā)揮其作用和價(jià)值。在實(shí)施海綿城市建設(shè)的過(guò)程中，需要做好自然降水、地表水以及地下水的統(tǒng)籌工作，針對(duì)水循環(huán)利用的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)[1]。

圖1 海綿城市理論

海綿城市的價(jià)值體現(xiàn)在幾個(gè)方面：首先，在合理利用海綿效應(yīng)的情況下，城市排水問(wèn)題可以得到有效解決，相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施能夠得到完善和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市自然生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。其次，在對(duì)城市進(jìn)行改造的過(guò)程中，通過(guò)建設(shè)調(diào)蓄池、改造雨水管線等措施，可以在城市中形成大量的“海綿體”，將雨水引入到公園、綠化帶等區(qū)域，提升城市整體的蓄水、滲水和排水能力。海綿城市建設(shè)可以有效減輕城市的防洪壓力，一定程度上可以解決水資源短缺問(wèn)題。另外，海綿城市理念的應(yīng)用，還可以減輕市政排水管網(wǎng)面對(duì)的壓力，降低基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)所需的成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)城市綠地、園林及景觀水體的相互結(jié)合，減少城市環(huán)境的治理費(fèi)用。最后，海綿城市可以增大城市內(nèi)部的綠地面積，豐富雨水補(bǔ)給地下水的途徑，在完成雨水收集處理后，應(yīng)用到綠化工程或者景觀水體中，可以實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用[2]。

2 海綿城市建設(shè)理念下市政道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

市政道路是城市建設(shè)中一個(gè)非常重要的組成部分，在城市化進(jìn)程不斷加快的背景下，市政道路在城市建設(shè)用地中的占比也隨之增長(zhǎng)，達(dá)到了15%~25%，道路路面積水問(wèn)題成為市政道路建設(shè)中需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。城市在遇到短時(shí)強(qiáng)降雨的情況下，原本的排水系統(tǒng)容易出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，導(dǎo)致雨水無(wú)法及時(shí)排出，出現(xiàn)內(nèi)澇問(wèn)題。海綿城市建設(shè)理念的提出，能夠有效解決路面積水問(wèn)題，在推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展方面，也發(fā)揮著不容忽視的作用。

2.1 做好道路斷面設(shè)計(jì)

市政道路在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，路面可能出現(xiàn)大量裂縫，這些多是因?yàn)檐囕v的累計(jì)荷載導(dǎo)致。想要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行防范，需要在市政道路設(shè)計(jì)中，關(guān)注車輛行駛的最大荷載，同時(shí)也必須將路面長(zhǎng)期積水引發(fā)的路基損毀問(wèn)題考慮在內(nèi)[3]。基于此，市政道路斷面設(shè)計(jì)中，應(yīng)該關(guān)注道路在功能、布局和景觀等方面的要求，通過(guò)合理組合的方式，推動(dòng)道路斷面的科學(xué)布局。例如，可以將行道樹(shù)的樹(shù)池設(shè)計(jì)為生態(tài)數(shù)值，將種植土下凹約5~10 cm，使得雨水能夠積存在樹(shù)池內(nèi)，減少路面積水，同時(shí)也能夠避免雨水徑流下滲對(duì)道路主體路面以及路基的破壞。這樣的方式，能夠?qū)Τ鞘袇^(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和完善，也可以起到美化環(huán)境，提高城市生態(tài)效益的作用。

2.2 重視徑流系數(shù)設(shè)計(jì)

市政道路設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合城市所處區(qū)域的年平均降水量，獲取年徑流總量控制規(guī)律對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降水量，經(jīng)過(guò)全面分析計(jì)算后，得到道路的降水總量，再配合加權(quán)平均法計(jì)算，獲取綜合雨量徑流系數(shù)，結(jié)合徑流系數(shù)來(lái)對(duì)路面材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)[4]。透水路面徑流系數(shù)與降水量的關(guān)系如表1所示。

表1 透水路面徑流系數(shù)和降水量的關(guān)系

2.3 關(guān)注路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)市政道路設(shè)計(jì)中，為了保障道路的承載力和耐久性，多是采用不透水結(jié)構(gòu)或者面層透水結(jié)構(gòu)，這樣可以有效保護(hù)路基，避免其受到雨水的侵蝕。海綿城市建設(shè)理念下，市政道路設(shè)計(jì)需要在滿足功能性和安全性的基礎(chǔ)上，最大限度地提升道路的滲水和蓄水能力，而要做到這一點(diǎn)，需要切實(shí)做好路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面從人行道和車行道兩方面進(jìn)行分析。

2.3.1 人行道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

人行道本身對(duì)承載力并沒(méi)有很高的要求，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以考慮全透水結(jié)構(gòu)，面層使用透水混凝土或者透水瀝青、透水環(huán)保磚，基層使用級(jí)配碎石或者骨架空隙水泥穩(wěn)定碎石。為了盡可能減少各種因素對(duì)路基的影響，需要在人行道靠近道路一側(cè)，設(shè)置隔離層，鋪設(shè)碎石溝，依照路基深度來(lái)確定碎石溝的深度，同時(shí)也需要確保道路范圍內(nèi)雨水和滲水層的有效連接，做好雨水的集中處理。綠化人行道一側(cè)同樣可以通過(guò)設(shè)計(jì)滲透層的方式發(fā)揮出雨水收集的作用。另外，在對(duì)滲透性良好的人行道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選擇具備較強(qiáng)滲透性的土基，將雨水滲透作用最大限度地發(fā)揮出來(lái)[5]。

2.3.2 車行道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在針對(duì)市政道路工程中的車行道路面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保障行車的舒適性，路面面層通常都會(huì)選擇瀝青材料，但是瀝青材料本身并不具備良好的滲水性。從建設(shè)海綿城市的角度分析，可以對(duì)瀝青材料進(jìn)行改性，引入透水瀝青，在充分保障路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，提升其滲水性，使得雨水可以快速滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過(guò)臨時(shí)儲(chǔ)水基層進(jìn)入土基，又或者滲透到排水管道中，避免雨水在路面停留，起到消除地表徑流、緩解城市內(nèi)澇的目的。依照不同的結(jié)構(gòu)形式，可以將車行道的透水路面結(jié)構(gòu)分為三種不同類型：第一種是全透水路面結(jié)構(gòu)，適用于公園道路、小區(qū)道路、非機(jī)動(dòng)車道以及城市支路等。這些道路本身對(duì)承載能力的要求較低，全透水路面結(jié)構(gòu)可以滿足這些道路對(duì)承載力和耐久性的要求。第二種是基層透水結(jié)構(gòu)，適用于對(duì)路面承載能力和穩(wěn)定性要求相對(duì)較高的次干道機(jī)動(dòng)車道，在設(shè)置透水基層的同時(shí)，配合半剛性基層和底基層來(lái)提升道路路面的承載能力[6]。第三種是面層透水結(jié)構(gòu)，適用于城市主干道和快速路。這些道路交通流量巨大，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性有著極高的要求，因此可以只設(shè)置透水面層，配合半剛性基層、半剛性底基層來(lái)保障路面的使用安全。

2.4 加強(qiáng)邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)

一般情況下，邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)常見(jiàn)于城市周邊地區(qū)，設(shè)計(jì)人員在考慮海綿城市理念的同時(shí)，也需要做好預(yù)見(jiàn)性設(shè)計(jì)，確保在周邊城市遭受雨水威脅時(shí)，能將邊坡轉(zhuǎn)化為臨時(shí)性的防洪堤。從這個(gè)角度分析，在對(duì)邊坡支護(hù)方案進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮護(hù)面墻和植草防護(hù)兩種形式。傳統(tǒng)的護(hù)面墻并不能很好地迎合海綿城市建設(shè)理念，不過(guò)可以對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，引入相應(yīng)的滲水層方案，這樣得到的護(hù)面墻雖然在控水能力方面弱于植草防護(hù)，但是也有著更強(qiáng)的穩(wěn)定性和倒流性，適用于海拔落差相對(duì)較大的城市。如果選擇植草防護(hù)，需要注意，在遭遇短時(shí)強(qiáng)降雨或者長(zhǎng)期連續(xù)降雨的情況下，護(hù)坡可能有垮塌的風(fēng)險(xiǎn)。基于此，設(shè)計(jì)人員在針對(duì)邊坡支護(hù)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該將各方面的風(fēng)險(xiǎn)因素考慮在內(nèi)，推動(dòng)護(hù)面墻和植草護(hù)坡的相互結(jié)合，在靠近路基的位置，可以通過(guò)設(shè)置擋墻的方式，降低護(hù)坡垮塌對(duì)路面的危害[7]。

2.5 做好道路綠化設(shè)計(jì)

一是生態(tài)帶設(shè)計(jì)。市政道路兩側(cè)需要設(shè)置綠化帶，在凈化空氣、美化環(huán)境的同時(shí)，也可以起到蓄水控水的作用。生態(tài)綠化帶依次從上到下做如下設(shè)置：上層為土層，需要確保泥土能夠適宜植被的生長(zhǎng)需求，為水資源的滲透提供便利；中層為碎石，能夠強(qiáng)化植被的承載能力；下層設(shè)置輸水管道，方便水資源的儲(chǔ)存與疏通。

二是植草溝設(shè)計(jì)?？梢栽谑姓缆分醒敕指魩Щ蛘咧苓吘G地設(shè)置植草溝，使其能夠發(fā)揮人工濕地、雨水塘的功能。應(yīng)該在選擇植被時(shí)就做好植草溝設(shè)計(jì)工作，優(yōu)先考慮本土植被，以確保其能夠適應(yīng)氣候條件，提高成活率，同時(shí)要求能夠在一定程度上免疫路面積水帶來(lái)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的吸收儲(chǔ)存。應(yīng)該采用多種植被相互組合的種植方式，這樣才能更好地突出植被的景觀性，迎合綠色城市的發(fā)展需求。在地下水資源儲(chǔ)存達(dá)到飽和的情況下，可以通過(guò)植草溝將水資源輸送到其他區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的合理調(diào)配。

三是下沉式綠地。下沉式綠地是利用低于周邊設(shè)施的公共綠地，對(duì)雨水進(jìn)行收集和儲(chǔ)存?？梢栽诰G地種植土的下方，埋設(shè)高分子集成網(wǎng)絡(luò)塊，形成儲(chǔ)水裝置。下沉式綠地通常都被設(shè)置在廣場(chǎng)或者室外停車場(chǎng)，其必須位于市政道路紅線的外側(cè)，確保在路面出現(xiàn)積水時(shí)，能夠快速對(duì)積水進(jìn)行吸收和儲(chǔ)存，而當(dāng)儲(chǔ)水量達(dá)到飽和后，可以利用地下排水管線來(lái)實(shí)現(xiàn)分流[8]。

四是綠地銜接設(shè)計(jì)。海綿城市理念下，應(yīng)該依照不同區(qū)域的不同情況，選擇不同的綠地連接形式。如果區(qū)域內(nèi)水資源相對(duì)稀缺，對(duì)雨水收集儲(chǔ)存的需求量較大，應(yīng)該加強(qiáng)排水管道的設(shè)計(jì)，將雨水引到濕地中，做好凈化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的補(bǔ)充。如果區(qū)域水資源豐富，則需要采用雨水截流凈化技術(shù)，確保雨水在經(jīng)過(guò)處理后可以排放到綠地中，對(duì)徑流高峰進(jìn)行緩解。若市政道路所處區(qū)域的徑流污染嚴(yán)重，需要做好植草溝、雨水花園等的設(shè)計(jì)，對(duì)雨水進(jìn)行層層凈化，然后排入綠地中，實(shí)現(xiàn)雨水有效利用的同時(shí)，也能夠?qū)ξ廴具M(jìn)行控制，切實(shí)保障城市地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

2.6 重視LID側(cè)石設(shè)置

在傳統(tǒng)市政道路設(shè)計(jì)中，通常都是借助側(cè)石來(lái)將雨水徑流引入到雨水口，雨水會(huì)在沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的情況下，直接匯入到市政排水管道，容易引發(fā)管道堵塞的問(wèn)題。LID側(cè)石通過(guò)將開(kāi)口移除的方式，實(shí)現(xiàn)路面徑流能夠被均勻地分配到臨近的雨水處理設(shè)施中，在場(chǎng)地內(nèi)盡可能多地保留雨水。側(cè)石的選擇需要結(jié)合土地利用情況和暴雨水管理的需求，LID側(cè)石的具體形式有很多，如預(yù)制穿孔側(cè)石、側(cè)石開(kāi)口、溢流側(cè)石等。

2.7 優(yōu)化道路雨水口設(shè)計(jì)

市政道路設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)雨水口的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在保障其基本排水功能和引流功能的前提下，提升雨水口對(duì)于樹(shù)枝、雜物等的阻擋能力，避免其堆積在雨水口影響路面徑流的順利排放。從實(shí)踐的角度，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)原本市政道路中的雨水口進(jìn)行調(diào)整，在適當(dāng)位置設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)和出水支管，使用混凝土對(duì)下水道進(jìn)行加固，確保在對(duì)雨水進(jìn)行收集的同時(shí)，可以完成初步沉淀，將雨水順利排放到排水管網(wǎng)中[9]。

2.8 明確設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

基于海綿城市建設(shè)理念的市政道路設(shè)計(jì)包含內(nèi)容較多，設(shè)計(jì)前需要做好統(tǒng)籌安排工作，依照相關(guān)規(guī)定和準(zhǔn)則，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行明確。具體來(lái)講，一是應(yīng)該對(duì)進(jìn)水口下凹的位置進(jìn)行合理設(shè)置，要求進(jìn)水設(shè)施可以具備較好的流通性，提升進(jìn)水效率，保障進(jìn)水口設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，避免出現(xiàn)沖刷破壞的問(wèn)題。二是應(yīng)該在城市整體水循環(huán)系統(tǒng)中，增加溢流排放系統(tǒng)，使得城市整體能夠始終保持理想的排水狀態(tài)，將水循環(huán)系統(tǒng)的作用和功能充分發(fā)揮出來(lái)。三是應(yīng)該對(duì)項(xiàng)目設(shè)施滲透工作進(jìn)行不斷完善，加強(qiáng)對(duì)滲透現(xiàn)象的控制，最大限度地保障市政道路的安全性能，滿足道路建設(shè)的要求。四是應(yīng)該在城市中的一些重要區(qū)域，設(shè)置相應(yīng)的安全警示標(biāo)志，避免路面積水對(duì)市民出行安全以及公共系統(tǒng)安全的影響，尤其是一些地勢(shì)低洼，容易發(fā)生積水的區(qū)域，如隧道、立交橋下等，做好警示標(biāo)志的設(shè)計(jì)非常必要[10]。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，將海綿城市建設(shè)理念應(yīng)用到市政道路設(shè)計(jì)中，能夠推動(dòng)道路設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化，增強(qiáng)道路對(duì)雨水的滲透和儲(chǔ)存能力，緩解城市在暴雨天氣下的內(nèi)澇問(wèn)題，也能夠減輕市政排水管網(wǎng)面臨的壓力。海綿城市建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，需要立足城市全局做好統(tǒng)籌分析，在市政道路設(shè)計(jì)中體現(xiàn)“滲、滯、蓄、用”等理念，對(duì)相應(yīng)的配套設(shè)施進(jìn)行完善，以此來(lái)保障市政道路設(shè)計(jì)的整體效果。