海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的科學(xué)實(shí)踐探索

陳昌奇

（中譽(yù)設(shè)計(jì)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

在城市規(guī)劃建設(shè)中，市政道路設(shè)計(jì)非常重要，設(shè)計(jì)的好壞與建設(shè)質(zhì)量有直接關(guān)系?，F(xiàn)階段的城市排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)較大，甚至部分城市出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)澇、水資源短缺等情況，阻礙了城市發(fā)展，這就對(duì)市政道路的建設(shè)質(zhì)量提出了更高要求。海綿城市是一種新型雨水管理系統(tǒng)，能夠有效解決市政道路設(shè)計(jì)中的雨水問題，通過運(yùn)用類似海綿儲(chǔ)存的方式進(jìn)行儲(chǔ)水、凈水，有效提高水的利用率。將海綿城市理念運(yùn)用于市政道路設(shè)計(jì)尤為重要，在堅(jiān)持節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等原則上實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，從而促進(jìn)生態(tài)城市建設(shè)。

1 海綿城市理念概述

在市政道路設(shè)計(jì)中，海綿城市理念的應(yīng)用具有極大的優(yōu)勢(shì)，它可以有效解決降雨初期引起的地面污染問題，通過綠化帶、雨水口等設(shè)置加快排水，預(yù)防內(nèi)澇發(fā)生，并且可以收集、凈化雨水再次利用，提高雨水資源的利用率。雨水在降落期間會(huì)與一些污染氣體溶解，如酸性氣體、汽車尾氣等，其污染性較強(qiáng)。在海綿城市理念下，市政道路設(shè)計(jì)會(huì)在綠化帶、道路路面等表層設(shè)置配比合適的基質(zhì)，降低雨水下滲速度，加快污染物降解。雨水資源經(jīng)過科學(xué)處理可以進(jìn)行再次利用，當(dāng)其達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)后，用來沖廁所、洗衣服或做消防用水等。同時(shí)，在海綿城市理念下，通過對(duì)雨水進(jìn)行收集、凈化處理后也可以將其應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)上，如用來清洗機(jī)器等可以減少工業(yè)用水。此外，市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市理念能夠緩解城市排水壓力，避免雨水堆積。

2 海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 道路橫斷面設(shè)計(jì)

城市道路橫斷面可以分為4 種，即單幅路、雙幅路、三幅路、四幅路。單、雙幅路一般不在機(jī)動(dòng)、非機(jī)動(dòng)車道之間設(shè)置分隔帶，三幅路、四幅路一般在機(jī)動(dòng)、非機(jī)動(dòng)車道之間設(shè)置分隔帶。圖1、圖2 為三幅路、四幅路橫斷面。

圖1 三幅路橫斷面

圖2 四幅路橫斷面

2.2 車行道設(shè)計(jì)

在海綿城市理念下，城市車行道的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合道路性能和地下水的高度選擇達(dá)到雨水滲透標(biāo)準(zhǔn)的滲透性材料，并適當(dāng)增設(shè)透水裝置，確保車行道有較好的雨水滲透性能，這樣不僅可以補(bǔ)充地下水，還可以防止路面積水，預(yù)防地面病害問題的出現(xiàn)。在車行道設(shè)計(jì)上，上基層和道路面層應(yīng)選擇透水性材料，下基層選擇非透水性材料，并配合排水管道，保證雨水能夠順利進(jìn)入周邊綠化帶或雨水管網(wǎng)，避免路面積水造成較大破壞。

2.3 人行道、非機(jī)動(dòng)車道設(shè)計(jì)

在市政道路人行道設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用具有擴(kuò)散性的材料，保證雨水能夠有效滲透。透水磚、彩色透水混凝土的應(yīng)用較為常見，涂抹彩色透水涂料既能避免路面積水，促進(jìn)雨水快速滲透地面，又可以保持土壤水分比例，補(bǔ)充地下儲(chǔ)水量。透水土層具有多孔結(jié)構(gòu)，不僅可以吸熱，還可以儲(chǔ)存熱能，有效調(diào)節(jié)路面的溫度，這對(duì)于城市溫度、濕度的調(diào)節(jié)較為有利。透水涂層的孔隙率較高，能夠有效吸收城市噪聲，緩解城市噪聲污染。通過結(jié)合道路設(shè)計(jì)需求，選擇合適的透水磚和透水混凝土層有效完成路面設(shè)計(jì)，從而達(dá)到較好的排水效果。以某項(xiàng)目為例，路段長(zhǎng)2km 左右，南北走向，在海綿化設(shè)計(jì)中，通過分散、小規(guī)模源頭控制設(shè)計(jì)技術(shù)有效管控暴雨徑流，低沖擊開發(fā)模式是使區(qū)域開發(fā)前后的水文狀態(tài)盡量接近，不增加地表徑流量。通過結(jié)合工程設(shè)計(jì)情況設(shè)置人行道透水鋪裝以及下凹生物滯留帶。在人行道內(nèi)側(cè)，間隔6m 設(shè)置行道樹池，并使用花崗巖圍砌，內(nèi)部設(shè)置樹池蓋板。在樹池間設(shè)置下凹生物滯留帶種植金邊大葉黃楊，內(nèi)部設(shè)置溢流式雨水口。人行道部分雨水從透水鋪裝滲透，還有部分雨水匯流到下凹生物滯留帶，當(dāng)土層含水飽和后，水位開始上升，高出溢流式雨水口頂部后，便會(huì)排入下游的雨水管道系統(tǒng)。生物滯留帶設(shè)計(jì)上寬、底寬均為1m，結(jié)構(gòu)層包括蓄水層、覆蓋層、透水性土層、粗砂層和礫石層，在下凹生物滯留帶內(nèi)部設(shè)置溢流雨水口，深度在900mm 左右，雨水口頂部比綠地高出150mm 左右即可。

2.4 生物滯留帶設(shè)計(jì)

在海綿城市理念下，市政道路設(shè)計(jì)比較注重生物滯留帶，其主要是利用植被的保留、積累功能收集城市雨水，促進(jìn)雨水下滲，避免出現(xiàn)城市熱島效應(yīng)而帶來不利影響。生物滯留帶一般設(shè)置在道路兩側(cè)并覆蓋表層植被，植被越茂盛，其去除污染物的能力就越強(qiáng)，生物滯留帶可以有效吸收懸浮雨水并控制植被的高度。圖3 為比較典型的生物滯留設(shè)施，其主要功能就是處理道路路面徑流，并代替道路綠化隔離帶，起到凈化、營(yíng)造景觀等作用。生物滯留設(shè)施中雨水的停留時(shí)間對(duì)雨水凈化效果有一定影響，不同雨水徑流污染物控制對(duì)生物滯留設(shè)施下滲速率的要求見表1?？偟膩砜矗餃粼O(shè)施的下滲速率控制在25～50mm/h 較為合適，若蓄水層深度在30cm 左右，排空時(shí)間則在6～12h，該時(shí)間是生物滯留設(shè)施排空的下限時(shí)間值。以某城市次干路生物滯留帶設(shè)計(jì)為例，道路寬25m，人行道寬5.5m，生物滯留帶設(shè)置的凈寬為1.5m，在斑馬線位置斷開，連接市政雨水系統(tǒng)。然后，在公交站位置處可以設(shè)置環(huán)保型雨水口，并利用路緣石側(cè)的孔洞進(jìn)行排水。在該工程中，溢流口間距控制在25m 左右，對(duì)于路緣石可以等距設(shè)置豁口，并在豁口位置鋪設(shè)卵石，保證雨水從縱坡處流入滯留帶。

圖3 生物滯留設(shè)施

表1 不同徑流污染控制要求的下滲速率

2.5 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

在過去的市政道路設(shè)計(jì)中，邊坡防護(hù)主要包括植草、美化、景觀等，或結(jié)合護(hù)面墻等以提高防御效果。在海綿城市理念下，市政道路邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)土壤類型合理選擇施工工藝，較為環(huán)保的措施有草皮平鋪、人造草坪等，或可以增加邊坡植被的密度有效防范雨水堆積、斜坡失穩(wěn)等。在生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)人工、自然植被之間的融合程度，合理種植喬灌木、草類植物維持植被生態(tài)平衡。石質(zhì)邊坡的開挖會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定破壞，很難在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，所以，結(jié)合巖層性質(zhì)，依據(jù)層狀脈降低坡速在坡腳位置鋪設(shè)植草帶，或在植草帶的下方設(shè)置盲溝，便于雨水過濾、排出。

2.6 綠化帶設(shè)計(jì)

在強(qiáng)降雨情況下，城市道路排水壓力倍增，導(dǎo)致路面雨水滯留無法排出而引發(fā)城市洪澇。海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，通過加強(qiáng)路內(nèi)綠化帶設(shè)計(jì)提高道路綠化率，并使其成為自然蓄水池，起到較好的濾水效果，收集、凈化雨水。在綠化帶內(nèi)可以配置綠化植物，呈現(xiàn)出較好的景觀效果。綠化帶的高度應(yīng)比道路高度稍低一些，確保其在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，既能利用綠化帶吸收空氣中的粉塵凈化空氣，又能夠防止路面積水。在綠化帶設(shè)計(jì)中，雨水收集問題需要引起重視，綠化帶標(biāo)高低于道路路面15cm 即可，并合理設(shè)置雨水口，保障雨水順利進(jìn)入綠化帶。同時(shí)，重視雨水過濾問題，在綠化帶處安裝過濾結(jié)構(gòu)提高雨水清潔度，便于再次利用。此外，合理進(jìn)行排水設(shè)計(jì)，若雨水量過大，則利用其中的溢流系統(tǒng)將雨水排至市政管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

3 案例分析

3.1 工程概況

以深圳某道路項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目位于城市副中心，道路全長(zhǎng)為249m。為了提高道路排水能力和儲(chǔ)水能力，改善生態(tài)環(huán)境，在該道路設(shè)計(jì)中運(yùn)用海綿城市理念，采用更加環(huán)保的低影響開發(fā)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水下滲和收集并改善生態(tài)系統(tǒng)。

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.2.1 道路橫斷面

通過合理設(shè)置道路橫斷面，確定該道路項(xiàng)目范圍之內(nèi)各區(qū)域的占比，如人行道、車行道、綠化帶等。在道路海綿化設(shè)計(jì)中，隔離帶的占比與其自身雨水收集能力成正相關(guān)，占比越大，雨水收集能力就越大。道路橫斷面作為重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合該道路的等級(jí)合理設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目中的道路屬于城市支路，規(guī)劃紅線寬度為25m，所以，橫斷面設(shè)置為三幅路形式，實(shí)現(xiàn)機(jī)非分離。道路橫斷面包括兩側(cè)各3m 的人行道、各3.5m 的非機(jī)動(dòng)車道、各2m 的下沉機(jī)非隔離帶和中間8m 的機(jī)動(dòng)車道，分為上下行兩道。道路斷面設(shè)計(jì)可以在允許范圍之內(nèi)盡可能地將機(jī)非隔離帶寬度設(shè)計(jì)到最大程度，以提高道路的綠化率。

3.2.2 車行道

車行道路面材料分為兩種，即透水材料和非透水材料。透水材料有透水混凝土、瀝青等，在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可促進(jìn)雨水下滲，但從該城市角度出發(fā)，車行道路面雨水污染情況比較嚴(yán)重，鋪設(shè)透水材料有助于提高吸水率，不過也會(huì)對(duì)地下水造成一定污染，最終選擇使用不透水材料。

3.2.3 人行道

一般情況下，市政道路設(shè)計(jì)中的人行道選擇不透水材料，降雨量較大時(shí)容易加快步道的損壞，并且形成雨水堆積出現(xiàn)積水坑，導(dǎo)致出行不便。在該道路項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)面層使用透水步道磚，基層使用透水水泥穩(wěn)定碎石、透水性級(jí)配碎石，透水系數(shù)確保不低于1×10-2cm/s。人行道的橫向坡度降低為1%，增加雨水的停留時(shí)間。人行道的結(jié)構(gòu)使用防滑的彩色透水性步道磚，厚度為6cm；1 ∶6 干硬性水泥砂漿，厚度為3cm；透水水泥穩(wěn)定碎石，厚度為15cm；壓實(shí)系數(shù)不低于0.95 的透水級(jí)配碎石，總厚度為39cm。

3.2.4 隔離帶

在道路設(shè)計(jì)中，隔離帶中的綠化面積是道路中裸露土壤的區(qū)域，通過適當(dāng)降低其高度呈現(xiàn)出一個(gè)下凹式綠帶，提升其雨水收集能力。在隔離帶的內(nèi)部可以增設(shè)低影響開發(fā)設(shè)施，有效提升隔離帶的雨水凈化能力。選擇親水性的植物設(shè)置在隔離帶內(nèi)部，雨水量較大時(shí)也可以保證植物存活，還可以起到較好的景觀效果。在該道路設(shè)計(jì)中，道路兩邊的機(jī)非隔離帶處設(shè)置下凹式隔離帶，內(nèi)部土層包括種植土層40cm、填料層30cm、礫石層30cm，并在最下方設(shè)置防滲土工布，其中填料層最好選擇中粗砂石、礫石層最好選擇20mm粒徑左右的碎石。

3.2.5 附屬設(shè)施

附屬設(shè)施主要為平緣石和立緣石，將平緣石與地面保持在同一高度，便于雨水順利流進(jìn)隔離帶，不過同時(shí)也會(huì)代入外部的垃圾，對(duì)隔離帶內(nèi)部的植物造成較大污染，當(dāng)立緣石比地面高時(shí)，在隔離垃圾的同時(shí)，也隔離了雨水。對(duì)此，在該道路項(xiàng)目中采用開口式立緣石，在路緣石中間打孔，并將兩個(gè)路緣石拼在一起構(gòu)成開口路緣石，保證其埋深在10cm 左右。對(duì)于機(jī)非隔離帶外部的非機(jī)動(dòng)車道橫坡，從之前朝向道路外側(cè)設(shè)計(jì)改為朝向道路內(nèi)側(cè)，這樣既能使雨水透過開口路緣石流到隔離帶防止非機(jī)動(dòng)車道出現(xiàn)積水現(xiàn)象，又可以有效阻隔污染物。

綜上所述，海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有極大的優(yōu)勢(shì)，也是未來道路建設(shè)的趨勢(shì)。針對(duì)市政道路建設(shè)中存在的各種問題，通過引入海綿城市理念，在綠化帶、人行道、車行道、生物滯留帶等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以提升道路凈水、蓄水能力，從而促進(jìn)城市的良好發(fā)展。