海綿型市政道路設計研究

唐 亮，趙龍江

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

海綿型市政道路是海綿城市理念的延伸，我國在可持續發展、綠色發展理念下，推動新時代背景下城市路政生態建設，以提高道路排水、蓄水能力為目標，應用新型材料、新興技術解決雨季城市內澇問題。海綿型市政道路設計多應用低影響開發技術，增加水資源凈化和循環利用，做到對自然降水的可吸收、可排除。

1 海綿型市政道路設計要素

海綿型市政道路設計以提高城市道路的雨水適應能力，提高道路的排水彈性為目標。在功能設計上應滿足滲、蓄、滯、凈、用、排的各要素要求。滲是指在市政道路的鋪裝材料選擇上，改變市政道路原本硬化路面的結構，使得雨水可以通過材料滲透到地下，補充城市地下水。蓄是指在自然降水過程中，可以將雨水資源積蓄到特定的區域，避免對道路通行產生影響，破壞道路生態。滯是指在道路結構設計上降低雨水在道路地表徑流量，避免出現洪澇災害問題。凈是指市政道路在功能上，起到凈化水資源的作用。用是指在道路設計中，通過結構設計系統化采集、利用水資源，采取資源調度的方式，減少城市供水壓力。排是指通過設施設計、結構設計的方法，將多余的雨水排出，避免出現城市內澇問題。上述設計要素的選擇充分貫徹落實海綿城市的建設理念，從市政道路的功能角度出發，貫徹落實綠色理念[1]。

2 低影響開發技術在海綿型市政道路設計中應用

2.1 透水鋪裝技術

海綿型市政道路應用低影響開發技術，在保障市政道路結構穩定、質量良好的前提下，使用低影響開發設施，確保市政道路水資源調節功能得以實現。在海綿型市政道路設計上，路面工程可以應用透水鋪裝技術。顧名思義，就是通過改變路面鋪裝結構增加路面透水性的技術，在市政道路的非機動車道中應用，效果良好。透水鋪裝技術所使用的材料來源廣泛，包括鵝卵石、混凝土、磚塊等，也可以應用透水磚材料鋪裝。上述材料鋪裝具有良好的透水性，但承載力較差，因此無法在機動車道中使用，但由于鋪裝過程便捷，適用范圍較廣，在非機動車市政道路中應用效果良好，可以緩解雨季徑流峰值較高的問題。

透水鋪裝技術應用過程中應注意道路的結構與道路使用要求。例如，對穩定性要求較高的道路，在使用透水鋪裝技術階段可以適當優化結構，或者采用半透水鋪裝結構，以確保市政道路的質量滿足通行要求。通常情況下，透水材料會鋪裝在土壤滲透性較為良好的道路之上，如果滲透性較差的區域，需要輔助安裝排水板或者排水管等設施，使道路的排水能力得到保障。又如，在道路下存在地下結構，則鋪裝過程中應控制覆土量在60cm 以上，并增加排水層，避免對地下設施產生影響。同時，由于透水鋪裝技術對自然災害的適應性較差，土質不穩定可能會出現滑坡、塌陷等問題，可以使用相應的防護結構或者防護設施，避免此類問題的產生。例如，某城市的降水量較大，在海綿型人行道市政道路建設中，應用4 層鋪裝結構，將級配為18cm 的碎石作為墊層，基層鋪設質量等級為C25 的混凝土結構，找平層厚度為4cm、透水層使用厚度為8cm 的透水面磚[2]。該設計方案既保障了透水性能良好，也滿足了非機動車道的質量要求，如圖1 所示。

圖1 市政道路透水鋪裝現場

2.2 生物滯留技術

生物滯留技術是指在市政道路設計中應用生物，滿足水資源的要求。這里的生物是指植物、微生物等，該技術在地勢較為平坦市政道路中應用效果良好，可以在道路路邊、綠化帶等位置，實現雨水的滲透、滯留、回收、凈化。生物滯留技術在市政道路設計中的應用過程中，既可以滿足水資源調節的要求，也可以起到生態環保的作用。但如果市政道路兩側區域存在工業廠房，污染較為嚴重，則需要應用微生物的分解功能，處理滯留雨水之中的污染物。此外，通過在市政道路區域內設置過濾裝置的方式，可以起到篩除、過濾的作用，將水中的雜質有效清除，經過預處理的水源在徑流速度上也有所降低，避免徑流過大導致雨水堆積出現內澇問題。在市政道路的生態滲透結構中，應考慮到市政道路周邊的生物多樣性，在不影響周圍生態穩定的要求下，在市政道路的底部位置或者外部結構位置，設置相應的防滲設施，以起到調節道路水資源的作用。

2.3 滲透塘結構技術

滲透塘結構技術是指在道路設計中增加道路蓄水能力的技術，滲透塘具有蓄水、滲透的雙重功能，且可以起到凈化雨水資源的作用。在雨季雨量較大的環境下，在市政道路設計中應用滲透塘，可以起到削峰填谷的作用，調節城市水資源。但滲透塘結構對于道路設計的要求較高，在道路結構設計過程中應預留相應的空間用于水資源的搜集。并根據城市季節性雨量，確保水位標準可以滿足蓄水的要求。考慮可能存在水污染的情況，應確保滲透塘的距離與居民區較遠。因此，該技術在市政道路中應用具有一定的適應性。

滲透塘作為市政道路雨水收集的輔助性設施，其結構設計是重點。在滲透塘主體結構附近應設置相應的沉砂池結構，用于輔助市政道路凈流水的含蓄、凈化，將區域內水資源中大顆粒污染物沉降到底部位置。滲透塘的邊坡位置設計應控制坡度滿足1/3 的標準，底部溢流位置設計參數在0.6m 以上，并在下部位置鋪設一定量的種植土層、過濾層等，兩者之間的厚度分別應控制在0.2m、0.5m。此外，市政道路雨水徑流到滲透塘之后，可以確保滲透塘內的雨水在1d 以內排除干凈[3]。

3 海綿型市政道路設計方案研究

3.1 設計思路及要求

海綿型市政道路在充分利用城市地表結構的同時，提高了道路對城市水資源的調節能力。設計海綿型市政道路過程中，考慮到可利用物的調節作用，在道路周圍種植植物，凈化雨水之后排入濾池之中。應用低影響開發技術設施，如生物滯留技術、滲透塘等，可以將滲透性較差區域的雨水吸納，避免雨水出現囤積情況。在不影響市政道路人員、車輛安全、穩定通行的情況下，根據城市道路的分布情況，使用滲透材料或者蓄水裝置、凈化裝置，使得市政道路的海綿功能得到保障。對于市政道路設計而言，在充分實地調查的基礎上，計算需要安裝低影響開發設施的區域、規模、數量，檢查道路項目各項數據的真實性、可靠性，確定最終方案之后，形成剖面圖或者平面圖，開展市政道路設計工作。

3.2 生態排水系統設計

在市政道路設計中應用生態排水系統，在市政道路中存在中央隔離帶、車道分隔帶的區域，適用于生態排水系統的設計和應用。生態排水系統可以有效改善市政道路的排水條件，避免自然水在道路上堆積的情況。在隔離帶和分隔帶位置，可以建設深度在30cm 左右的洼地，在中間位置鋪裝厚度為50cm 左右的混合土層，并在底部位置鋪裝厚度為30cm 左右的碎石層。市政道路生態排水系統設計與滲透鋪裝技術相似，但兩者的適用對象有所區別。設計人員可以在碎石層位置設置相應的花管，主要用于道路積水的排出。市政道路兩側草溝位置可以安裝格柵路牙、孔口路牙，該裝置主要用于進水。設計道路具有一定的傾斜結構，可以自動將路面上的積水經過孔口流入草溝的位置。進水口兩側位置可以使用碎石、鵝卵石等石料，用于支撐進水口，確保進水口的穩定性[4]。

考慮到大規模降水在短期時間內可能會出現雨水囤積的情況，為了提高市政道路的雨水排水能力。設計人員可以在每間隔30m 左右設置溢流口，用于提高道路的排水能力。經過溢流口的雨水會流入洼地之內，應確保溢流口的高度在30cm 左右，排水管的直徑也應控制在20cm 左右。由于自然降水在經過路面后，存在大量的污染物，可融合生物直流技術，起到控制凈流量和去除污染物的作用。例如，在道路排水系統設計中，應用砂料、椰糠等物質混合成的涂料，作為雨水的滲透介質。且在市政道路雨水滲透過程中，可以在土壤中添加相應的物質，去除雨水之中的氮、磷等元素。

在高架快速路設計中，可以使用生態樹池混合生物滯留等方式，結合道路斷面設計圖，設計相應的排水設施。在高架橋面設置雨水匯集系統，橋下位置設計消能井，最終將雨水排到生物滯留設施之中，使得路面徑流率可以控制在60%左右。

3.3 雨水花園設計方案

雨水花園是海綿型市政道路設計中比較常用的方法，雨水花園可以設置在道路的綠化帶或者隔離帶位置，在面積較大的市政道路中應用效果良好。雨水花園具備涵養、匯聚、凈化等功能，具有良好的景觀效益。市政道路設計雨水花園的同時，需要考慮周圍建筑環境、土壤結構、地下管線排列的影響，確保雨水花園與市政道路周圍環境之間的協調性。在市政道路中建設雨水花園，共計分為4 層結構，分別為洼地、覆蓋層、土層、砂礫層。雨水花園洼地的深度應控制在35cm 左右為最佳，覆蓋層則根據道路的實際情況，選擇是否設置，如設置應控制厚度在40cm 左右。土層及砂礫層的厚度應控制在60cm 左右為最佳，砂礫層內應敷設相應的排水管道。設計人員應考慮到市政道路區域內的年平均降水量，根據雨水量調節雨水花園的大小，并在建設完成后定期做好雨水花園的維修、養護工作。

雨水花園的排水管間距應控制在10m 左右，溢流管上部位置安裝格柵結構[5]。如果雨水花園的面積比較小，則表明該區域的降水量較少，可以不設置排水管，依靠雨水花園的自凈能力，實現市政道路雨水的調節。需要布設排水管的雨水花園，排水管布設應按照水流方向。同時，在雨水花園內種植觀賞性比較強且具有蓄水能力的植株，可以提高雨水花園的調節效果，比較適宜的植株包括喬木類植株和灌木類植株。該類植株在降雨量較少的情況下，應定期澆灌，如圖2 所示。

圖2 市政道路雨水花園設計

3.4 集水樹箱及路緣石設計

在空間比較狹小的市政道路中，綠化帶和雨水花園具有不適應性。設計人員可以考慮應用集水樹箱，在道路兩側位置種植一定數量的行道樹，使其以樹箱的形式呈現。樹箱主要利用市政道路的豎向空間，確保道路通行空間良好的前提下，匯集道路中的雨水。通常情況下，種植樹木的類型多為喬木，采用半地下式或者地下式的結構，確保樹箱結構良好，在樹箱結構內，也可以鋪設相應的排水管道，將市政道路中的雨水經由管道流向周圍的區域，使得市政道路不會出現雨水囤積的情況。同時，市政道路設計可以通過路緣石的設計，發揮路緣石阻隔積水、防止雨水倒排的情況出現。路緣石的設計充分利用隔離理念，安裝導流口將周邊區域的綠化帶與市政道路連通，起到對周邊植物的澆灌作用。

4 結語

綜上所述，海綿型市政道路設計以海綿城市理念為依據，切實保障市政道路的蓄水能力和滲透能力，避免暴雨天氣對城市生態所產生的影響。海綿型市政道路設計應用道路生態排水系統，圍繞道路集水樹箱和路緣石的結構設計，建設道路雨水花園，可以有效滿足海綿型市政道路中的滲、蓄、凈、排要求，使城市的自然水資源利用效率得到保障。