基于海綿理念的道路設計研究

蔣穎康

（桂林市城市規劃設計研究院，廣西 桂林 541002）

0 引言

道路設計對于城市建設發展而言至關重要，隨著市政道路建設結構空間日趨復雜，國內很多城市在遭遇連續降雨后頻繁出現內澇現象，為市民日常工作與生活帶來極大困擾。因此，必須結合區域城市實際情況，將海綿理念完美融入道路設計當中，進而優化城市道路使用效果、凈化道路環境。

1 基于海綿理念的道路設計原則

為了有效提升水資源利用效率、最大限度地降低資源浪費，相關人員必須根據工程情況將海綿理念融入道路設計中，從而在提升道路設計整體水平的同時，增強路面水資源利用效率，進而保障道路工程建設的科學性與環保性。在實際設計工作中，必須遵循下列四個基本原則：

第一，經濟性設計原則。從工程基礎設施建設出資方與權屬方而言，道路工程主要出資方多為當地政府機構。因此，如不嚴格遵循經濟性原則來開展相關設計工作，則很容易引發一系列工程預算超額問題，從而增加相關機構的經濟壓力，嚴重影響工程的施工質量與施工進度。故而，相關工作人員必須在遵循經濟性原則的前提下嚴格控制工程預算，最大限度避免工程浪費、合理控制工程成本。

第二，生態性設計原則。環保、生態、綠色作為現代海綿城市建設的核心理念，在實際建設過程中，不但需要精準控制道路路面吸水性能，還應綜合考慮道路景觀、鋪裝等因素的影響進行道路綠化設計，從而增強道路工程的生態性和環保性。

第三，因地制宜設計原則。我國作為一個資源豐富、幅員遼闊的人口大國，氣候條件、地質環境均存在一定差異。因此，工程設計人員必須全面結合區域實際情況，制訂具有針對性的施工設計方案，而不是生搬硬套一味應用模式化設計方式實施道路設計，應全面基于現代海綿城市發展理念，在滿足城市交通需求的同時，保障區域水資源經濟的長期發展。

第四，預見性設計原則。市政道路工程作為基礎性城市建設項目，其使用年限可達數十年，若在設計過程中僅考慮目前情況而不注重長期發展，則難以實現海綿城市建設中最基本的生態環保建設目標。故而，設計人員在施工前必須對相關區域進行詳細勘查，利用各種儀器和技術手段，精確預測區域降雨量、土壤情況及環境信息，再結合實際檢測結果進行綜合設計，從而保障道路設計方案的科學性與合理性。

2 基于海綿理念的道路設計方法

2.1 下凹式綠化帶設計方法

綠化帶是道路工程中必不可少的設計環節，通常包括兩側與中央分隔帶、行道樹木與綠化設施等。在實際設計實施過程中，必須將綠化帶合理布設在建設區域道路斷面附近，進而充分發揮其滲水功能。下凹式綠化帶主要是在綠化區域預留出足夠的下凹空間，以存蓄自然降雨，一般通過增強綠化帶雨水滲透與徑流能力，提升其對自然降雨的存蓄能力。并充分發揮其徑流過濾、降低流量等基本功能，將地下水資源、地表水資源和雨水進行二次利用，進而保障水循環系統的穩定性。此外，還可通過使用礫石、蛭石等材料構建綠化帶，以大幅度提升雨水凈化效果、降低地表徑流水資源污染程度[1]。

2.2 生物滯留帶設計方法

生物滯留帶就是將部分植被合理布設在道路兩側，以存蓄與滯留自然降雨，同時應用其自身特性對水資源進行凈化處理。如在降雨量相對較大地區，便可合理應用生物滯留帶優化路面環境，降低路面區域空氣污染，進而保障水資源回收效率與回收質量。此外，布設生物滯留帶還能對區域路面積水實施更加科學合理的存蓄和調配，使雨水得以大范圍滲透至地下，進一步減輕城市熱島效應，增強相關設施的環保效能，進而達到多元化城市自然環境綠化目標。由此可見，生物滯留帶具有極高的應用價值。

2.3 邊坡防護及路邊溝設計方法

一般而言，部分處于山地區域的市政路段，會因地勢因素產生大量永久性邊坡。在實施邊坡防護設計工作時，傳統工程通常采用框格梁、錨噴混凝土等坡面防護方式，外觀效果不佳且十分不利于附近區域自然生態循環。因此，在現代工程道路設計時，可適當融入海綿設計理念，綜合植物學、生態學、土壤學及力學等多個方面，應用植物根系特有的錨固作用來加固邊坡表層，從而使周邊生態環境與邊坡防護結構融為一體，進而降低工程施工對周邊環境的污染。在實際施工時，通常采用格構梁植生袋、TBS 噴播植草及格構梁植草綠化等方式，對邊坡進行生態性防護，使其能夠在降低雨水沖刷、減少土粒流失、削弱濺蝕、控制雨水徑流量及孔隙水壓的前提下，減少開挖作業對生態環境造成的負面影響，有效控制污染物的產生，凈化空氣環境、調節區域氣候。采用此類防護方式，可在滿足多樣性物種生長需求的同時，降低對道路周邊自然資源的破壞和浪費，凈化區域動植物生存空間，平衡景觀與生態之間的自然關系，從而真正實現優化城區生態環境和人居環境的最終目標。

在傳統道路工程項目中，普遍選擇硬質材料作為路肩、邊溝的主要施工材料，不但影響道路的美觀性和雨水凈化效果，還極容易引起排水堵塞等不良現象。為解決此類問題，相關人員在邊溝設計中可采用植草溝的方式，將不同植被種植在溝渠周圍，使其能夠在收集雨水的同時，具備一定的雨水排放、凈化與輸送功能，且在最大限度上提升道路的美感[2]。

2.4 雨水口設計方法

應全面基于海綿理念，在保障區域排水和引流效果的基礎上，對雨水口加以合理改造和優化，使其形成控制污染物的第一道屏障，有效緩解雨水收集設施的排污和凈化壓力。在雨水口設計過程中，工作人員必須合理布設出水支管、防臭管及過濾網，并保證使雨水流入檢查井底部進行首次沉淀，然后使水資源通過過濾網流入相應的排水管道中。為避免雨水口發生堵塞現象，可合理布設大顆粒過濾裝置，有效阻擋大顆粒雜物進入輸水管道。

3 實例分析

3.1 工程概況

本文以某市區道路建設工程為例。該道路設計速度為40km/h，工程所在區域土質主要包括礫砂、圓礫土、粉質黏土、耕表土及雜填土等。工作人員在經過實地勘測后獲取了精準的工程相關信息，如表1 所示[3]。

表1 工程信息表

3.2 道路設計

案例工程項目道路設計主要分為人行道和車行道兩種。在人行道設計方面，設計人員主要針對城市居民日常出行較多路段，全面結合海綿理念進行綠化設計，以提升區域路段對雨水的二次回收利用率，進而優化人行道區域空氣環境，提升道路質量。故而，在設計人行道階段，選擇可透水性材料作為區域路段的上層建設材料，而在路面中下層之間則采用透水率相對較低的建筑材料，從而有效提升路面存水率。在以往車行道設計施工時，多數工程會應用非透水性混凝土或瀝青材料實施鋪裝作業，此類方式雖然能夠提升道路結構強度，卻很容易因材料透水性能較差在遭遇連續降雨時引發城市內澇。故而，基于海綿理念，在實施車行道上層鋪設時應選擇透水性混凝土或瀝青材料，而在中下層建造時可采用非透水性建筑材料，以便對雨水進行分流存蓄，進而提升道路積水處理效率。為降低雨水沖刷對路基產生的不良影響，保障路基的安全性和穩定性，路基建設應優先考慮材料的強度，而對透水性的要求相對較低。除此之外，為保障積水、雨水順利分流，相關工作人員應根據道路實際情況，將橫坡坡度設計在1%～1.5%之間。

3.3 綠化帶設計應用

在設計綠化帶時，應全面融入海綿理念并結合工程場地實際情況，合理制訂設計方案。案例項目應用綠化帶下凹式設計方法，在保障擁有足夠下凹空間的前提下實施雨水存蓄，并通過輸水管道將雨水滲透到地層區域，實施自然性水資源循環利用。應用此種方式不僅能夠有效降低工程投入，還可實現較好的雨水凈化分流效果。其具體包括以下三個方面：第一，根據區域降雨量，合理設計分流坡度、下凹深度及雨水在綠化帶土壤中的滲透量，并在最大限度上降低綠化帶設計高度，從而使附近雨水順利匯入指定綠化帶。第二，采用粗砂、碎石層換填種植土等方法保障水體質量與滲透速度，進一步增強綠化帶過濾及蓄水效率。第三，增強雨水的自然排放功能。設計人員應結合綠化帶結構與地形，合理布設雨水蓄、滯、排、緩等措施，構建完善的疏導體系。第四，合理構建溢流系統。為有效提升城市內澇時地下管道的排水能力，必須合理設計雨水管道與下層排水管道之間的連接路線，使其能夠在雨季內澇時順利排水、在非雨季時合理存水。

3.4 透水磚設計

為更好地解決熱島效應，案例工程部分道路路面采用透水磚鋪裝方式，如圖1 所示。

圖1 透水路面設計圖

應用孔隙路面結構連接排水系統，使雨水得以在第一時間滲入路面結構，并順利進入排水系統。利用透水結構層存蓄和過濾雨水，可在雨季暫時性保存雨水，從而減輕城市內澇，具有一定的社會效益和經濟效益。需要注意的是，在人行道區域，透水路面鋪裝施工必須根據路面荷載情況選擇適合的鋪裝材料，在保證路面強度的同時提升透水效果[4]。

3.5 路緣石設計與路肩、邊溝設計

路緣石是城市道路的關鍵排水設施之一，主要包括平緣石與立緣石兩種。平緣石通常與附近地表高度一致，可使雨水通過平緣石路段直接漫入指定綠化帶當中，通常將其布設在非機動車道附近，以快速吸收非機動車道、人行道地表積水，有效凈化、滲透和存蓄道路積水。而立緣石通常略高于地表，雨水可通過立緣石內部通水口流入指定輸水管道存蓄或排放。在實際設計過程中，可考慮將立緣石與雨水口結合布設，設置聯合式多通道雨水口，從而提升雨水收集效率。

采用傳統方式實施混凝土邊溝建設極易產生堵塞現象，其雨水凈化效果和美觀性相對較差。因此，案例項目在基于海綿理念實施道路設計時，主要采用布設植草溝的方式來避免堵塞現象的發生，即通過在路邊溝內布設各種綠植，使其在保障雨水回收效率的同時，充分發揮植草溝對雨水的排放、凈化及輸送作用。此外，植草溝通常在公路兩側布設，可根據兩側區域地塊特質，合理制訂設計方案，在公共綠化草地中充分結合區域景觀、環境及道路等條件進行合理布設，同時安排專門人員對其進行定期保養和維護，以保障植草溝對區域地面積水的處理效率。

4 結語

綜上所述，市政道路是市政工程中最為基礎的建設內容，隨著城市可用資源的不斷減少，城市建設與人居環境之間的矛盾日益突出，因此，必須利用現代技術并結合海綿理念，合理規劃市政道路建設方案，從而有效解決城市區域排水問題，不斷增強城市雨水凈化與存蓄能力，為城市未來發展提供有力幫助。