基于海綿城市理念的市政道路給排水設計

王亞楠 姚樹國

東營海利豐志成工程設計咨詢有限公司 山東 東營 257000

引言

長期以來，雨水積澇一直是我國市政道路施工中所要面對的重要問題，其根本原因在于：一是現有的給排水體系不夠科學，致使公路總體上沒有足夠的排洪能力。二是綠地覆蓋度低，導致城區用地沒有足夠的蓄水功能，導致路面硬化，道路積水等一系列問題，影響了整個市政項目的整體品質。將“海綿城市”概念引入到城市道路的給水與排水工程中，有利于提高給水與排水工程的適應性。近年來，各地都在積極進行著“海綿城市”的概念的構建和普及，在城市中，加快了有機融合給排水建設與海綿城市理念的速度。

1 市政道路給排水設計應用海綿城市理念的重要作用

1.1 有利于提升城市防洪防澇能力

當面臨連綿不斷的雨季時，由于排水量大、水流急，如果城市的市政道路排水功能不好，就會在人行道上形成大量的積水，為汽車和行人帶來很大的不便，會對交通系統造成極大的影響。同時，長期的大片水漬，對路面的品質造成影響，嚴重的話，甚至會造成路面沉降、崩塌、開裂等嚴重后果，從而增加了出現交通事故的概率。將海綿城市的概念引入到市政道路的給排水設計工作中，可以有效地、合理地收集雨水，進而提高了城市的抗洪防洪效果[1]。

1.2 對城市環境的改進

近年來，我國城鎮的迅速發展，使一些地區的生態問題得到了不同程度的改善。加強對城市的給排水進行規劃，有利于促進交通和排水系統的協調發展，同時也可以促進城市的健康、綠色和可持續發展。在目前的情況下，各種事實都表明，將海綿城市概念融入城市建設當中，是順應時代發展潮流的必然選擇。為此，我國也出臺了有關的政策和法規，加速了城市給排水設計工程與海綿城市概念的深度結合，在提高城市環境質量的前提下，為市民創造更加舒適的生活環境。

1.3 有助于提高降水的利用效率

在過去城市道路的給排水管網的規劃中，沒有注意到對已規劃好的雨洪資源的重新使用，造成了對雨洪資源的極大浪費。海綿城市理念強調并注重對雨水資源進行回收，然后進行利用，通過對雨水資源進行有效的儲存，并將經過凈化后的雨水資源供應到工業生產和城市居民中，既可以對雨水資源進行高效地利用，又可以避免自然資源的浪費，還可以對城市水資源進行補充，緩解城市水資源緊缺的問題，幫助城市的建設與發展。

2 分析市政道路給排水工程設計中存在的問題

2.1 整體管路設計過于陳舊

結合我國大部分城市道路給排水發展現狀來看，仍體現在整體的管道設計過于陳舊，導致這種情況最重要的因素是地下排水管道已經建造了很長的一段時間，沒有得到足夠的維護。直到在城市道路上發生了積水的情況，人們才開始注意到了對排水管道的維護和管理。但是，在進行維護的過程中，也只是停留在了表層，沒有辦法對排水管道進行徹底的維護和檢修。所以，當遇到了大雨時，很容易導致多次積水的情況發生。另外，在整個排水管道的設計和規劃中，很難將細節表現出來，因為其網絡布局非常繁雜，這也給維護和管理帶來了一些困難，從而給城市的總體發展帶來了不利的影響，一旦發生了城市內澇，嚴重者甚至是會威脅到居民的人身安全[2]。

2.2 受自然因素影響

在市政道路給排水工程設計過程中，為了給城市提供更好的排水系統服務，為市民創造一個良好的市政環境，將市政道路給排水設計的優勢充分利用起來，可以有效地提高水資源的利用率，將雨水轉換為其他的水資源，對于自然環境中的雨水天氣導致的洪澇災害，可以將多余的積水排出。但因為各座城市所處的地域具有一定的特殊性，所以其所受的自然要素的影響也會呈現出很大的差別，所以，市政道路給排水工程建設具有一致性，很難與各座城市的自然環境相適應，如果在沒有對該城市所處區域的自然狀況進行全面的認識之前，就開始對其進行給排水規劃，那么最后的設計方案也無法將其高質量的落地執行。在城市的市政建設過程中，各個區域的自然情況是不一樣的，所以在進行給排水工程的設計時，必須要將其與本地的環境情況相聯系，只有在全方位的了解下，才能夠更好地發揮市政道路給排水的作用。

2.3 市政管理缺乏規范性

與目前大多數的城市城建發展狀況相聯系，可以看出，地下排水系統的建設狀況十分復雜。此外，在產業市場發展過程中，對給排水系統的建筑和建筑材料的品質也缺少健全的管理，所以在后期的排水系統建設中，很可能會產生一些質量問題。在長時間的積水排放的情況下，很難實現地下支撐，整個的排水排放系統的使用壽命比較低。同時，市政給排水系統缺少健全的管理，因為保養和管理不及時而導致的排水系統泄漏，甚至是出現積水的情況，都會對城市居民的生活用水產生很大的影響。

3 基于海綿城市理念的市政道路給排水設計分析

3.1 頂管施工技術在城市給排水工程中的應用

從技術的角度來看，在具體的運用中，頂管施工技術的關鍵在于使用專門的頂管機械，按照坡道的需要，對施工的管道進行適當的處理，并將其推進到地下，從而在地下構成一個交叉性的網絡系統。這種技術也被稱為非挖掘管道鋪設技術，在它的實際應用中，表現出了以下的優勢：其一，在管道工程施工的過程中，不需要挖掘作業的環節，從而大大地減少了施工人員的工作量，并且還可以避免對周圍的植被與土地資源的破壞。第二，這一技術能夠被有效地用于需要穿越地表的建筑物或管線工程的鋪設，維護施工；第三，相較于傳統開挖敷設施工，頂管施工技術在實際應用中所需時間更短、工程成本更低；在進行頂管施工前，要根據項目的實際情況以及周圍的情況，制定出一套較為科學的頂進施工方案，例如測量、鋪設導軌等，在后續的工作中，要對頂管頂入的強度和剛度進行合理的計算，從而保證項目的順利進行。注漿工序是頂管法中最重要的工序，是頂管法中長距離頂進所必需的，而注漿物料的性質又會對中長距離頂進的效果產生重要影響。在注漿時，應根據已有的監測數據，對注漿器的土壓、減阻泥漿注漿量、推進速度等進行適當調整，以保證注漿時能夠對地面的變形進行有效的控制[3]。

3.2 BIM技術在給排水線路總圖設計中的應用

總圖是一個總體的方案，它可以引導各個參與方一起來完成建設項目，而BIM技術在初步設計中能夠搭建出一個比較完善的工程結構。將BIM技術運用到市政道路給排水系統設計中，其目的是利用Civil3D軟件建立市政道路給排水系統設計的平面圖形，并進行整體設計中的土方量的計算。并且可以將設計模型具體化，然后輸入到Re-vit中，并給予材料界面效果，最終與市政道路給排水線等有關的建筑結合，就可以顯示出一個整體的工程結構。

3.3 后期控制

在市政給排水項目中，管線防水在最后一步尤其是在最后一步，通常采用分項驗收來達到施工控制與防水效果。其中，給排水管道的淤泥清除，管道的疏通，端口的處理等等。①對管線中的淤泥進行清除，必須符合規定，比如管線中沒有任何障礙物，沒有任何沉積物，也沒有任何其他的雜物，并且在管線清除完畢之后，還要做好工程驗收的工作。②管線試通是整個施工過程中最為重要的環節，管線試通實驗主要是在管線試穿階段進行的。一般來說，市政給排水道試穿管段的準則是：市政給排水管道試穿管段標準是管道與待插管材質及直徑相同，同時其長度需大于3m。在給排水管道防泄漏施工的后期，需要展開系統試壓，對漏電管段進行檢查，保證所有管段都是符合標準的，在系統試壓形成的早期，需要及時展開分段試壓。通過灌水試驗，可以準確地找出漏水的確切部位，以便及時地進行檢修。如果是因為管道本身的材料而產生的泄漏，就需要進行替換，如果是因為施工而產生的泄漏，就需要馬上采取有針對性的對策，并且在其修復之后還要持續進行測試，以防止管道泄漏。在城市供水、排水項目的后期運行中，要強化對管線網絡的系統性管理，并對管線的運行進行監控。引入地下網絡管理系統，可以達到城市給排水防泄漏的目的，從而有效地對城市中復雜的城市給排水管道進行管理。并且，在對地下網絡進行空間度量的同時，還實現了對管線的碰撞分析，最小路徑分析，交叉分析等功能。

3.4 綠化帶的設計

基于海綿城市理念，綠地的設計重點是：①在多雨季節，要進行合適的雨水滲透工作，并對雨水進行初步過濾，以確保雨水的潔凈程度可以滿足城市生產活動的用水需要。②所設計的綠地必須具有某種集水作用，并與具有較好抗滲性的物質相配合，從而使得經過引流的降雨得以實現。③在綠地系統的規劃中，要根據不同的城市環境條件，采取相應的引導措施，保證雨水的流量在某種程度上有規律。另外，在綠地之上，還應該適當地布置降雨導向裝置，以保證天然降雨的引導和收集更加流暢[4]。

3.5 路面與結構內部排水設計

在市政道路的給排水系統的設計中，路面的寬度以及狹窄度將與路面排水結構設計緊密相連，并對其結果產生一定的影響。從更深層次上進行研究，發現鋪裝的寬度是一個不易變化的定向因子。因此，城市管理機構需要根據具體的環境，制定出各種解決辦法或者決定，從而保證城市污水處理體系的平穩和正常運行。另外，對于較寬的路面，應該著重考慮與海綿城市的概念相融合，在左右兩邊建立一個中寬的雨口，這個雨口的建設可以有效縮短在水面上所耗費的周轉時間，極大地降低城市排水時間，避免了表層積水過多等一系列的問題。

除此之外，在路面及結構內部排水設計過程中，可在道路兩側等距離設置集中化的集水口，以提高整體排水速度，減少雨水對城市道路路面所造成的沖擊。反之，在市政道路路面比較狹窄的時候，應該考慮結合路面單坡排水功能，并結合具體需要，設置橫管，以便可以及時排出積水。

此外，從“海綿城市”概念下的市政道路的給水設計的原理出發，應該側重于市政道路的滲透性。因此，在市政道路上，如果有較大的裂縫，將會引起嚴重的排水障礙，更有可能引起雨水滲入表層，導致污染破壞。所以，各個區域的市政部門都要更加詳細地對目前的城市道路規劃狀況進行分析，并制定相應的防范措施，特別是要對工程中所需的混凝土等物質的質量問題進行嚴格的管理，防止出現路面開裂的問題。此外，更要與海綿城市理念相融合，在路面與結構內部排水的設計中，將雨水凈化系統納入其中，不斷擴大排水面積，將大量的雨水導入到道路兩邊的地面排水系統中，避免這些雨水進入到地下，對周圍環境造成污染破壞[5]。

4 結束語

綜上所述，在目前的市政道路排水設計工作中，將生態海綿城市的構建技術與其相結合，既能全面體現出海綿城市的協調性、開放性和綠色性，又能使其真正發揮出對雨水的高效使用。作為當今生態文明建設的一項主要措施，海綿城市不但能夠解決目前存在的路面積水問題，還能夠有效地提高目前城市中人們的居住環境，同時還能夠在某種意義上促進相關行業的發展和發展，讓城市能夠更好地吸引更多的資金，從而提高城市的建設水平。這就要求相關技術工作者把它運用到目前的市政道路的排水系統中去，從而更好地促進城市的市政道路的發展。