城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)方法及工程應(yīng)用研究

周懷恩，高 鵬

（中國城市建設(shè)研究院有限公司，湖北 武漢430000）

0 引言

現(xiàn)階段城市加速發(fā)展引發(fā)的城區(qū)道路及建設(shè)范圍內(nèi)硬化面積增大的現(xiàn)象，導(dǎo)致了城市透水區(qū)塊面積被大量壓縮，容易引起自然水文環(huán)境的失衡。現(xiàn)有的城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)之初往往較為保守，在降雨量較大時，往往無法及時將雨水徑流排出，容易引起城市內(nèi)澇的現(xiàn)象，給居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大威脅[1-3]。

在城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，為有效對雨水徑流量進(jìn)行一定程度上的控制，可考慮與海綿城市理念相結(jié)合，采用一種規(guī)模范圍較小、分布密度大的解決方案。其實(shí)現(xiàn)的途徑是對城市綠地土壤和水文場景進(jìn)行利用開發(fā)，被稱作LID措施，即低影響開發(fā)措施[4-5]。有關(guān)城市道路建設(shè)與海綿城市理論結(jié)合領(lǐng)域的研究已有一定的基礎(chǔ)。樓誠等[6]綜合考慮養(yǎng)護(hù)、造價等5個要素，提出了生態(tài)樹袋、過濾雨水口等LID措施，設(shè)計(jì)了4類城市道路橫斷面，但在不同紅線寬度方面未進(jìn)行專項(xiàng)分類討論。孫燁等[7]結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，從橫斷面、縱斷面、路基和路面4個方面對城市道路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，但在具體的橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，僅對分隔帶寬和道路橫坡兩方面進(jìn)行探討，未深入展開。李勝海等[8]結(jié)合LID措施，以年徑流總量為指標(biāo)進(jìn)行市政道路規(guī)劃設(shè)計(jì)，但在控制目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性，以及對周邊地塊的影響方面未進(jìn)行深入探究。

綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有針對結(jié)合海綿城市理念的城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)研究已有一定的基礎(chǔ)，但在紅線寬度分類討論和橫斷面設(shè)計(jì)方案工程應(yīng)用實(shí)施特征分析方面仍有較大研究空間。因此，本文結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，提出一種結(jié)合海綿城市理念的城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)方法以指導(dǎo)工程應(yīng)用。

1 海綿型城市道路設(shè)計(jì)目標(biāo)

在進(jìn)行具體的城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)前，首先要明確海綿型城市道路的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

早期城市道路在橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)時往往不會緊密結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，各LID措施也不會有目的性地設(shè)置于城市道路相關(guān)紅線范圍內(nèi)。這直接引起相應(yīng)城市道路不具備海綿城市建設(shè)的最基本前提，無法容納足夠的LID措施，最終無法實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的整體目標(biāo)。因此，在城市道路設(shè)計(jì)過程中，要以城市道路徑流量控制為依托，同時要兼顧功能、控制目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性、對周邊地塊的影響和景觀效果等方面的特征，實(shí)現(xiàn)城市道路能夠自體滲濾、凈化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 LID措施效果分析

城市道路徑流量增大的最主要原因是城市硬化面積占比提升。從徑流量削減角度來分析，大孔隙透水性鋪裝是最為直觀有效的LID措施。但在實(shí)際工程建設(shè)中，大孔隙透水性鋪裝材料往往只在人行道上有所應(yīng)用。這是由于透水性鋪裝強(qiáng)度相對較低，無法承擔(dān)車輛荷載，易發(fā)生水損壞，并且容易產(chǎn)生孔隙堵塞問題。

除了透水鋪裝外，調(diào)節(jié)塘、生物滯留池、轉(zhuǎn)輸型草溝等LID措施都是常用的海綿城市道路規(guī)劃方案。根據(jù)美國EPA組織的報告統(tǒng)計(jì)，各LID措施在污染物凈化方面的功能見表1。

表1 污染物凈化能力對照

3 適應(yīng)性分析

按照城市道路大樣和LID措施效果綜合考慮，對上述四類LID措施的適應(yīng)場景進(jìn)行總結(jié)。透水鋪裝LID措施板塊尺寸無嚴(yán)格要求，適用于人行道。傳輸型草溝LID措施的板塊尺寸一般在2 m以上，適合構(gòu)筑于城市道路紅線外退讓綠化區(qū)域。生態(tài)滯留草溝LID措施板塊尺寸一般在3 m以上，常構(gòu)筑于側(cè)分帶處。雨水花壇LID措施板塊尺寸設(shè)定為3 m，同樣適用于人行道。

根據(jù)已有的海綿城市LID措施建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，分別從功能、控制目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性、對周邊地塊的影響和景觀效果5個方面分析上述LID措施的應(yīng)用特征（見表2）。

表2 各LID措施特征分析

4 橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)分析

4.1 橫斷面設(shè)計(jì)原則

現(xiàn)階段在進(jìn)行城市道路橫斷面設(shè)計(jì)過程中，針對新建的設(shè)計(jì)車速不超過60 km/h的雙向二車道小型車專用道路，可考慮將機(jī)動車一車道設(shè)計(jì)為3.5 m寬度，在路口和道路進(jìn)口處可設(shè)計(jì)為一車道3.0 m寬度。較窄的車道寬度能提升駕駛者的專注力，反而能夠促進(jìn)駕駛安全。同時可為海綿城市道路設(shè)計(jì)留出更大的發(fā)揮空間，布設(shè)更多的LID措施，更可有效提升道路景觀品質(zhì)。人行道的總體設(shè)計(jì)寬度應(yīng)以3.0～4.5 m為宜。其中，應(yīng)確保配套設(shè)施和LID設(shè)施總寬在1.5～2.0 m范圍。針對單獨(dú)設(shè)置的非機(jī)動車道，一條自行車道理論設(shè)置寬度為1.5 m，兩輛自行車并列行駛時設(shè)計(jì)寬度為2.5 m，三輛自行車并列行駛時設(shè)計(jì)寬度為3.5 m，并可視總體設(shè)置要求酌增0.5 m。

結(jié)合上述原則，在充分考慮路權(quán)分配合理性的基礎(chǔ)上，提出結(jié)合海綿城市LID措施的城市道路橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，充分考慮不同板塊劃分條件下，海綿城市LID措施的設(shè)置位置和各組成部分的具體寬度范圍。在紅線寬度為32 m以下時采用單板塊設(shè)計(jì)方案，32～40 m之間采用三板塊設(shè)計(jì)方案，40 m以上采用四板塊設(shè)計(jì)方案。另外，雙板塊道路的橫斷面設(shè)計(jì)方案與單板塊設(shè)計(jì)方案保持一致。

4.2 橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)用

（1）12～15 m紅線寬度

此類城市道路較窄，應(yīng)考慮機(jī)非混行方案，且寬度在12 m以下的道路不宜結(jié)合LID措施。此處以15 m寬道路為例，可劃分為有退讓綠化、有退讓建筑和無退讓空間三類，分別如圖1～圖3所示。

圖1 15 m寬有退讓綠化方案圖（單位：m）

圖2 15 m寬有退讓建筑方案圖（單位：m）

圖3 15 m寬無退讓空間方案圖（單位：m）

15 m紅線寬度有退讓綠化的場景常出現(xiàn)在工業(yè)園區(qū)、沿河道路和風(fēng)景區(qū)等。可在人行道布設(shè)透水磚LID措施，使道路徑流可以通過人行道輸送至其外側(cè)所設(shè)置的傳輸型草溝（或下凹式綠地、生態(tài)滯留草溝）等LID措施內(nèi)。

針對15 m紅線寬度有退讓建筑并且建筑標(biāo)高與道路標(biāo)高相差無幾的情況，可考慮充分利用建筑退讓空間，與人行道合并利用。需要注意的是，此時一體化設(shè)計(jì)空間應(yīng)確保人行道寬度在2 m以上。可在人行道與非機(jī)動車道間設(shè)置雨水花壇LID措施，人行道設(shè)置透水鋪裝LID措施。

針對15 m紅線寬度無退讓空間的情況，與有退讓建筑的情況類似，區(qū)別在于人行道寬度可視情況壓縮至1.5 m，且采用機(jī)非混行方案。

（2）20～28 m紅線寬度

此類道路可充分利用退讓綠化空間或單獨(dú)設(shè)置LID措施，橫斷面規(guī)劃結(jié)果如圖4～圖5所示。

圖4 20 m寬方案圖（單位：m）

圖5 28 m寬方案圖（單位：m）

其中，20～24 m紅線寬度采取雙向二車道方案，26～28 m紅線寬度采取雙向四車道方案，綜合采用雨水花壇和透水鋪裝LID措施。紅線寬度為28 m采取非機(jī)共板的方案，并增加了生態(tài)滯留草溝的LID措施。

（3）34～40 m紅線寬度

此類城市道路可考慮采用三板塊設(shè)計(jì)思路，且機(jī)非分隔帶應(yīng)在3.0 m以上，采用生態(tài)滯留草溝LID措施，并結(jié)合泄水需求量與道路寬度適當(dāng)調(diào)整，非機(jī)動車道和人行道間分隔帶可采用雨水花壇LID措施。此處以36 m寬道路為例，其橫斷面設(shè)計(jì)規(guī)劃如圖6所示。

圖6 36 m寬方案圖（單位：m）

（4）40 m以上紅線寬度

此類城市道路橫斷面設(shè)計(jì)結(jié)果與40 m寬道路相類似，不同的是，當(dāng)其寬度在42 m以上時，可考慮采用雙向六車道的設(shè)計(jì)方案，如圖7所示。

圖7 42 m寬方案圖（單位：m）

5 結(jié) 語

本文結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，明確海綿型城市道路的設(shè)計(jì)目標(biāo)，分析各項(xiàng)LID措施在功能、控制目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性、對周邊地塊的影響和景觀效果等方面的特征，重點(diǎn)闡述了紅線寬度在12～15 m、20～28m、34～40 m、40 m以上道路的橫斷面設(shè)計(jì)方法，得出以下結(jié)論：

（1）城市道路設(shè)計(jì)過程中，要以城市道路徑流量控制為依托，兼顧功能等方面的特征，實(shí)現(xiàn)減輕城市面源污染的功能。

（2）12～15 m寬道路可分別按有退讓綠化、有退讓建筑和無退讓空間三類情況分別設(shè)計(jì)。

（3）20～24 m紅線寬度采取雙向二車道方案，26～28 m采取雙向四車道，42 m以上采用雙向六車道。