海綿城市理念在城市道路設(shè)計中的應用研究

高偉

（江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，南昌330077）

海綿城市理念在城市道路設(shè)計中的應用研究

高偉

（江西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，南昌330077）

基于海綿城市的基本內(nèi)涵，對海綿城市理念在城市道路設(shè)計中的運行結(jié)構(gòu)進行分析，重點闡述海綿城市理念在城市道路建設(shè)中的設(shè)計要點，結(jié)合實例對海綿城市理念在城市道路建設(shè)中的具體應用進行討論。

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.029

1 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程的加快，城市框架也越來越大。城市的快速發(fā)展使得水資源緊缺、洪澇災害以及水污染等一系列環(huán)境問題越加突出。城市道路既是交通運輸場所，也是降雨的主要行泄通道，內(nèi)澇積水、面源污染等現(xiàn)象較為嚴重。在這種狀態(tài)下，海綿城市理念應運而生。海綿城市作為社會轉(zhuǎn)型的代表產(chǎn)物，在城市道路建設(shè)上承擔著改善道路環(huán)境、改變城市生態(tài)環(huán)境的作用，是新形勢下適應社會改變的產(chǎn)物。

2 海綿城市的基本內(nèi)涵

海綿城市指的是城市建設(shè)像海綿一樣，借助于城市建筑、綠化、道路、公園等多種類型的公共基礎(chǔ)設(shè)施，打破常規(guī)的雨水排放方式，在充分保證公共基礎(chǔ)設(shè)施安全以及城市用水安全的基礎(chǔ)上，利用特殊的建筑方式完成蓄水、滲水、凈水并完成水資源的重復再生利用。將生態(tài)環(huán)境保護作為海綿城市建設(shè)的首要考慮條件，以保證城市排水安全為目的，聯(lián)系自然及人為措施，實現(xiàn)城市對雨水的蓄積、滲漏以及凈化過程，為雨水的重復可循環(huán)利用，水資源環(huán)境的保護創(chuàng)造條件[1]。

3 海綿城市在城市道路建設(shè)中的運行結(jié)構(gòu)

海綿城市在城市道路建設(shè)中的運行結(jié)構(gòu)包含3個方面的內(nèi)容，即低影響開發(fā)雨水、管渠排水系統(tǒng)以及雨水超標徑流排放。低影響雨水開發(fā)體系借助海綿城市結(jié)構(gòu)特性，實現(xiàn)滲透、蓄積、凈化以及傳送等一系列功能，對雨水的徑流量、徑流峰值以及污染進行調(diào)節(jié)；管渠排水系統(tǒng)通過與低影響雨水開發(fā)系統(tǒng)相互結(jié)合，共同完成對雨水的收集、處理和排放；而超標徑流雨水排放體系由自然降水、水流調(diào)蓄以及泄洪處理等行為構(gòu)成，主要用于雨水徑流的過量處理[2]。海綿城市在城市道路建設(shè)中的運行結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 海綿城市建設(shè)運行結(jié)構(gòu)

4 海綿城市理念在城市道路建設(shè)中的設(shè)計要點

4.1 城市道路建設(shè)總體規(guī)劃

《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》要求城市建設(shè)過程需充分保護河流、綠化、樹木等自然原生態(tài)環(huán)境。所以，城市道路在建設(shè)的前期階段，就應充分利用自然環(huán)境，結(jié)合城市已有的地理環(huán)境，在盡量不破壞原有道路排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，繞過天然河流及湖泊，規(guī)劃道路的建設(shè)路線，合理規(guī)劃道路建設(shè)的空間布局，通過道路建設(shè)天然綠化帶、人行道等完成對雨水的滯留、滲透、凈化利用，實現(xiàn)道路低影響的建設(shè)目標。

4.2 城市路面設(shè)計

常規(guī)的城市道路排水建設(shè)是將車行道傾斜1.5%～2%，使雨水依靠重力自由地進入排水口，其綠化帶的建造略高于車行道，促進路面積水的排放[3]。基于海綿城市理念的城市道路建設(shè)，通過建設(shè)路面的高低差異，使路面積水直接利用路面坡度進入低路面。在綠化帶下方設(shè)置排水管，降雨時雨水首先滿足綠化帶土壤的水源供給，當土壤濕度達到飽和后，剩余徑流雨水通過排水管排放。也可在排水管中安裝滲透裝置，雨水可以通過滲透裝置進入地層深處，完成地下水的補給。

4.3 城市道路結(jié)構(gòu)層次設(shè)計根據(jù)最新的海綿城市建設(shè)要求，城市道路表面積水可通過

3種形式進行排放：路面積水在道路表面借助于路面間隙滲透排出；路面積水通過路面進入道路基質(zhì)層，通過排水盲管將積水排出；路面積水直接進入道路基土層進行排放[4]。前2種方式能明顯使道路表面徑流系數(shù)降低，達到了排水的標準，但未完成路面的滲透、滯留以及蓄積凈化的作用。海綿城市建設(shè)規(guī)范中明確要求道路基層土壤的滲透系數(shù)不得小于7×10-5cm/s，因此，對于車流量大、負載高的道路無法完成積水滲透。常規(guī)的人行道路建設(shè)采用的道路建設(shè)材料是預制混凝土以及花崗石等，海綿城市道路建設(shè)利用新型透水材料鋪裝，降低城市地表熱量的散發(fā)，透水透氣性強，對于生態(tài)保護具有明顯作用。該理念下道路的滲水系數(shù)通常大于等于1.0×10-3mm/s，透水層與地下水表層的距離在1m以上。其不同路面的雨水徑流取值范圍如表1所示。

圖2 基于海綿理念的城市道路設(shè)計模擬圖

表1 不同道路徑流指數(shù)取值范圍

4.4 道路排水系統(tǒng)設(shè)計

4.4.1 綠化帶設(shè)計

為使路面排水順暢，設(shè)計綠化帶的周邊高度略高于中心，排水口安置于綠化帶中央，形成下凹式綠化帶。路面積水經(jīng)過綠化帶土壤表層滲透吸收后，剩余的雨水通過雨水口排出。這類綠化帶設(shè)計對于減少洪澇災害，提高土壤滲透系數(shù)，節(jié)約灌溉用水成本等具有很明顯的作用。

4.4.2 排水溝設(shè)計

以生態(tài)保護為出發(fā)點的排水溝設(shè)計，建造運行過程充分聯(lián)系自然生態(tài)以及人文環(huán)境。排水溝結(jié)構(gòu)層次依次為綠化植被層、土壤種植層、水分滲透過濾層、滲排水層以及砂石層。這類排水溝充分起到積水滲透、道路污水過濾以及環(huán)境保護作用，充分完成水源的循環(huán)再生利用。

4.4.3 排水管滲透設(shè)計

通過小粒徑的多孔材料如石粒等完成對PVC管周圍的填充，利用多孔層完成路面積水的協(xié)調(diào)蓄積[5]。這類排水管占地少，透水效果明顯，協(xié)調(diào)性強，應用廣泛。但是管體周圍的碎石清理困難，一旦碎石堵塞管孔，其積水的滲透效果將明顯下降。

圖2 絕緣地磚試塊

4 研究結(jié)論

推薦方案1：復合絕緣樹脂絕緣槽方案，將復合絕緣樹脂絕緣槽粘貼在站臺絕緣區(qū)域內(nèi)，絕緣槽上方敷設(shè)石英砂介質(zhì)絕緣層，頂部鋪貼石材，絕緣層側(cè)面設(shè)置絕緣擋板將絕緣區(qū)和非絕緣區(qū)隔離開。復合絕緣樹脂絕緣層的厚度約5mm，石英砂介質(zhì)絕緣層厚度為30～40mm，石材厚度約10mm。

推薦方案2：絕緣地磚方案，在結(jié)構(gòu)層上先后鋪設(shè)水泥砂漿、防潮抗?jié)B層、粘接劑、絕緣地磚，最后進行填縫。水泥砂漿厚度約50mm，防潮抗?jié)B層厚度約20mm，石材厚度約20mm。

經(jīng)過研究，推薦方案1的技術(shù)指標優(yōu)良，但工程投資將顯著增加；推薦方案2的經(jīng)濟指標較好，但技術(shù)指標有所降低，選用時需要嚴格控制地磚電氣參數(shù)和施工質(zhì)量。該研究只是針對各科研參與方制作的試塊進行記錄、測試、說明和總結(jié)，工程中應用本結(jié)論時，需要同時考核實施方案的結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能和作業(yè)工藝等均與推薦方案相同，才能保證施工后的絕緣地坪的絕緣電阻滿足工程需要。在工程實際中，如果屏蔽門絕緣地坪的工程方案與論文中的推薦方案不相同，不能夠確定滿足工程要求，建議提前進行實驗驗證或調(diào)整方案。

【1】GB 50157—2013地鐵設(shè)計規(guī)范[S].

【2】張俊嶺.地鐵屏蔽門系統(tǒng)站臺整體復合絕緣層方案研究[J].城市軌道交通研究，2013，16(4)∶86-88.

5 實例分析

湖南省某降雨量較多的城市，其主干道現(xiàn)澆混凝土路面，道路全長5km，道路紅線寬45m，縱坡1.8%，設(shè)計降雨重現(xiàn)期為3年，道路綜合徑流系數(shù)通常取0.9。

基于海綿城市道路設(shè)計理念，將路面按透水瀝青混凝土進行設(shè)計，人行道采用透水鋪裝，綠化帶結(jié)合具體情況設(shè)置植草溝，并于溝底設(shè)置透水盲溝，利用碎石等多孔材料完成對路面積水的過濾以及滲透。其道路設(shè)計示意圖如圖2所示。

通過這種設(shè)計，路面雨水可以通過透水路面、植草溝、綠化帶等多種途徑達到滲透、蓄積、凈化、排水的作用，對減緩徑流、控制面源污染具有明顯作用。

6 總結(jié)

海綿城市道路建設(shè)要求城市建設(shè)、設(shè)計和施工部門相互配合，打破常規(guī)的雨水排放方式，運用綠化帶、植草溝以及其他生態(tài)排水技術(shù)，在充分保護生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，完成對路面排水的建設(shè)。

【參考文獻】

【1】孫慶東.基于“海綿城市”理念的城市道路設(shè)計[J].建設(shè)科技，2016 (11)∶84-85.

【2】陽習龍.海綿城市在城市道路系統(tǒng)化設(shè)計中的應用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016(15)∶21-21.

【3】孫芳.基于海綿城市的城市道路系統(tǒng)化設(shè)計研究[D].西安：西安建筑科技大學，2015.

【4】魏永.基于“海綿城市”理念的城市道路設(shè)計[J].江西建材，2016(8)：61-64.

【5】吳瑩瑩.海綿城市理念在道路建設(shè)項目中的應用探索[J].黑龍江交通科技，2016(5)：170-171.

【收稿日期】2016-08-22

Study on Sponge City Application in Urban Road Design

GAO Wei
(Jiangxi Urban-rural Planning and Design Institute,Nanchang 330077,China)

Based on the basic connotation of sponge city,this paper analyzes the operation structure of sponge city concept in the urban road design,and focuses on design points of the sponge city conceptin urban road construction.Its specific application is discussed with examples.【關(guān)鍵詞】海綿城市；道路設(shè)計；研究

sponge city;road design;study

TU997

A

1007-9467（2016）09-0064-03

2016-08-05

高偉（1984～），男，河南新縣人，工程師，從事市政給排水設(shè)計研究。