“海綿城市”理念的市政道路設(shè)計(jì)綜述

陳義展

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092

1 “海綿城市”概述

“海綿城市”，即城市像海綿一樣，在降雨時(shí)把雨水吸納、存儲，在不降雨時(shí)將存儲的水加以利用，從而改善城市對水的控制利用狀況。

“海綿城市”的概念最初是針對城市建設(shè)中硬化路面和設(shè)施過多，在碰到大量降雨時(shí)，排水系統(tǒng)無法及時(shí)排水，造成城市洪水和內(nèi)澇的情況而提出的，目的是改善城市洪澇狀況，隨著概念的延伸，由改善城市洪澇擴(kuò)展到對雨水的存儲利用，改善城市的水環(huán)境狀況。發(fā)展到當(dāng)下，“海綿城市”還包含與自然協(xié)調(diào)、和諧共存的理念。

2 如何構(gòu)建“海綿城市”

海綿城市的建設(shè)，主要遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針，通過低影響開發(fā)（Low Impact Development LID）雨水系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，海綿城市正逐步由理論倡導(dǎo)進(jìn)入實(shí)踐階段，國家、各省市等層面，相繼出臺了不少指導(dǎo)性文件，編制了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

海綿城市建設(shè)，宜把握以下兩條原則。

（1）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、各有分工

建設(shè)海綿城市時(shí)，應(yīng)該把城市、區(qū)域作為有機(jī)體統(tǒng)一進(jìn)行設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮不同地塊各自的優(yōu)勢和特征，通過各個(gè)地塊、區(qū)域的協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)海綿城市的功能。

在當(dāng)前的海綿城市建設(shè)中，存在對某一類型用地在LID設(shè)施以及海綿城市功能的建設(shè)上求全責(zé)備的現(xiàn)象，既不經(jīng)濟(jì)，也悖逆了與自然協(xié)調(diào)的理念，也不利于長遠(yuǎn)的使用、維護(hù)和改造。

（2）功能為主、因地制宜

海綿城市建設(shè)的根本目的是解決城市洪澇、改善城市水環(huán)境，我國領(lǐng)土廣大，各個(gè)區(qū)域、城市的水資源狀況差異巨大，所面臨的水的問題各不相同，建設(shè)海綿城市時(shí)，應(yīng)該因地制宜，采取具有針對性的措施和方案，來改善相關(guān)狀況。

例如，江南等水網(wǎng)豐富的城市，海綿城市建設(shè)時(shí)，可不用強(qiáng)調(diào)蓄水功能和設(shè)施，而側(cè)重于滲水、滯水功能的建設(shè)；干旱區(qū)域，則要更偏重于蓄水和用水等方面的建設(shè)。

另外，海綿城市主要是以LID設(shè)施為實(shí)現(xiàn)手段，但LID設(shè)施并非實(shí)現(xiàn)海綿城市的唯一方法，在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，宜因地制宜，盡量利用現(xiàn)狀、自然的條件和環(huán)境來實(shí)現(xiàn)。

3 “海綿城市”道路與一般道路差異性分析

道路排水的基本要求是盡快地將地表水排出，保證行車安全，行人順利通過。“海綿城市”道路與一般道路在雨水排水、利用等方面具有以下差異：

（1）排水理念的差異

一般道路雨水排水，是將所有雨水匯流到雨水口，再由雨水管排出，其排水理念是集中處理；海綿城市道路雨水排水，將雨水通過滲透、滯水、外排等多種方式處理排出，其排水理念是分散化處理。

（2）對行車安全影響的差異

一般道路雨水完全在地表形成徑流，通過雨水口排出道路，地表徑流容易形成行車安全隱患；海綿城市道路雨水部分下滲到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，減少了路面雨水徑流，有利于行車安全。

（3）系統(tǒng)可靠性差異

系統(tǒng)可靠性主要是基于排水方式的差異。一般道路中，某一段道路范圍的雨水通過某特定雨水口和雨水管排出，雨水排出路面范圍的路徑和方式較為單一，系統(tǒng)可靠性較差；海綿城市道路中，雨水通過下滲、存儲等多種方式進(jìn)行綜合處理，雨水外排方式和途徑多樣，系統(tǒng)可靠性較高，且LID設(shè)施可對經(jīng)由雨水管排出的雨水起到削峰填谷的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。

（4）系統(tǒng)功能差異

一般道路僅考慮將雨水排出道路范圍，不涉及雨水凈化、存儲和使用等方面。海綿城市道路通過路面結(jié)構(gòu)層、綠化帶等，對雨水進(jìn)行截污和凈化，借助蓄水設(shè)施、綠化帶等，實(shí)現(xiàn)雨水的存儲和利用功能[1]。

4 “海綿城市”道路設(shè)計(jì)

4.1 車行道設(shè)計(jì)

（1）路面材料選擇

通過采用透水路面，讓車行道范圍雨水下滲，來滿足海綿城市道路設(shè)計(jì)功能。透水路面包括透水水泥混凝土路面和透水瀝青混凝土路面兩類。

目前，國家層面針對透水路面材料的規(guī)范主要有《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T135-2009）和《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T190-2012），部分省、市針對自身特點(diǎn)，也出版了一些透水路面材料方面的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程。

透水水泥混凝土和透水瀝青混凝土是通過采用特殊的原材料、配料比、加工工藝等方法，從而增加混合料中的孔隙比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)透水功能。目前，透水路面材料在強(qiáng)度上與不透水路面材料尚存在差距，在規(guī)范中僅提倡在荷載較輕的道路上使用。

在材料上，目前國內(nèi)部分廠商的透水路面材料的透水功能已經(jīng)得到了驗(yàn)證，具有較好的效果。

圖1 某廠商透水水泥混凝土樣塊透水功能實(shí)驗(yàn)

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

透水路面結(jié)構(gòu)分為全透水結(jié)構(gòu)和半透水結(jié)構(gòu)。機(jī)動車道采用半透水結(jié)構(gòu)，非機(jī)動車道可采用全透水結(jié)構(gòu)。

①透水水泥混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)動車道的半透水結(jié)構(gòu)自上而下可分為4層，表層的透水水泥混凝土面層，第二層為不透水的混凝土基層，下面是穩(wěn)定土基層和路基。雨水可滲透入面層，并受不透水基層阻隔，無法下滲到土路基中，在不透水基層表面的透水水泥混凝土面層中形成徑流排出[2]。

非機(jī)動車道可考慮采用全透水結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用全透水結(jié)構(gòu)時(shí)，需防范雨水對路基可能產(chǎn)生的不利影響。

②透水瀝青混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)透水瀝青混凝土中透水層的結(jié)構(gòu)層數(shù)和厚度，透水瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種。

透水瀝青路面Ⅰ型：僅面層采用透水瀝青混凝土，面層與基層設(shè)置不透水封層。

透水瀝青路面Ⅱ型：面層、基層采用透水材料，墊層采用不透水材料，基層與墊層間設(shè)置不透水封層。

透水瀝青路面Ⅲ型：面層、基層、墊層均采用透水材料，雨水直接滲入土路基。

從Ⅰ型到Ⅲ型，透水層厚度依次增大，蓄水能力依次增強(qiáng)，同時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度依次降低，所適應(yīng)的交通荷載依次減輕。需注意的是，根據(jù)《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T190-2012）規(guī)范，當(dāng)采用全透型（Ⅲ）結(jié)構(gòu)時(shí)，要求路基土滲透系數(shù)大于等于7×10-5cm/s。

（3）排水設(shè)計(jì)

在車行道范圍內(nèi)，雨水部分通過下滲、在道路結(jié)構(gòu)層內(nèi)形成徑流，部分直接形成地表徑流，并最終排出道路。路面排水根據(jù)道路是否設(shè)置有下凹式綠化帶可分兩種情況。

當(dāng)設(shè)有下凹式綠化帶時(shí)，雨水主要從車行道范圍匯入下凹式綠化帶中，再在綠化帶中進(jìn)行消化處理。通過設(shè)置開孔路緣石，讓雨水順利地進(jìn)入綠化帶。開孔路緣石可分權(quán)開孔和半開孔兩種，全開孔路緣石便于雨水匯入綠化帶，半開孔路緣石整體性、美觀性更好。當(dāng)采用半開孔路緣石時(shí)，開孔位置、車行道范圍匯水排水等設(shè)計(jì)可比照一般道路的雨水口設(shè)計(jì)。

當(dāng)未設(shè)置下凹式綠化帶時(shí)，可在車行道邊上設(shè)置盲溝，溝中設(shè)置縱向穿孔排水管的方式進(jìn)行排水。也可采用一般道路的方式，通過設(shè)置雨水口和雨水管的方式進(jìn)行排水，當(dāng)設(shè)置雨水口排水時(shí)，需留意透水結(jié)構(gòu)層厚度與雨水口標(biāo)高間的關(guān)系處理。

4.2 人行道設(shè)計(jì)

人行道的LID設(shè)計(jì)主要有透水鋪裝、生態(tài)樹池等。

與車行道相比，人行道所承受的荷載強(qiáng)度較小，其所需結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求更低。透水鋪裝主要通過采用各式透水人行道磚，配合中、下層透水結(jié)構(gòu)設(shè)置，目前，人行道透水鋪裝已經(jīng)有較大范圍的應(yīng)用。

生態(tài)樹池，改變了傳統(tǒng)樹池高于人行道平面的設(shè)計(jì)，生態(tài)樹池低于人行道平面，內(nèi)部設(shè)置較大的儲水空間，可存儲部分周邊區(qū)域接納的雨水。目前，生態(tài)樹池也得到了較為廣泛的應(yīng)用[3]。

4.3 綠化帶設(shè)計(jì)

綠化帶是海綿城市道路實(shí)現(xiàn)蓄水、凈水、用水、排水功能的重要設(shè)施，綠化帶設(shè)置LID設(shè)施，需要其具備一定的寬帶。

與一般道路中，綠化帶高于車行道、人行道不同，在海綿城市道路設(shè)計(jì)中，綠化帶低于路面高度，呈下凹式，利用下凹空間，吸納存儲雨水。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）側(cè)石、平石設(shè)計(jì)

為便于車行道范圍雨水匯入綠化帶，側(cè)石采用開孔路緣石，開孔處的車行道一側(cè)的平石宜空出，以便于雨水匯入，綠化帶中側(cè)石開孔處宜設(shè)置消能設(shè)施，以減少匯水處的沖刷。

（2）綠化帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綠化帶主要結(jié)構(gòu)可分兩層，一是上層種植土，主要滿足植物生長的要求；二是下層蓄水、凈水、排水層，由級配碎、礫石等構(gòu)成。為增加綠化帶凈水功能，可在級配碎石層與種植土層增設(shè)砂層。為防止上、下層間的混合，在上下層之間設(shè)置透水土工布；為防止綠化帶中雨水滲入地基，造成損害，在下層底部鋪設(shè)不透水土工布。

（3）綠化帶排水設(shè)計(jì)

綠化帶可存儲、利用部分雨水，雨水匯入綠化帶后，優(yōu)先自由下滲，經(jīng)種植土層下滲到級配碎石層，再滲入縱向穿孔排水管中，并通過橫管等，排入市政管道或?qū)ｉT的LID設(shè)施。海綿城市綠化帶排水設(shè)計(jì)主要包含以下幾部分：溢流式雨水口、擋水堰、縱向穿孔排水管、橫向排水管等。

溢流式雨水口：溢流式雨水口高于綠化帶地表，低于開孔路緣石開孔高度，當(dāng)雨量較大，雨水漫到溢水口高度時(shí)，直接經(jīng)由雨水口排入縱向排水管，從而方式綠化帶內(nèi)雨水漫到車行道。

擋水堰：擋水堰在綠化帶中呈橫向設(shè)置，主要功能是將綠化帶分隔開來，防止綠化帶中雨水隨著道路縱坡匯集到縱斷面低點(diǎn)。擋水堰不宜完全隔斷，應(yīng)保證雨水能夠一定程度上的自由流動。

縱向排水管：縱向排水管官身穿孔，可用透水土工布包裹以減少砂、石進(jìn)入管中，縱向排水管既接收經(jīng)由下滲匯集的雨水，也接收直接經(jīng)溢流式雨水口流入的雨水。

橫向排水管：聯(lián)通縱向排水管和相應(yīng)的市政雨水排水總管，將縱向排水管中雨水及時(shí)排出，或引導(dǎo)到周邊蓄水設(shè)施和 空間去。

5 結(jié)束語

海綿城市市政道路對改善城市水環(huán)境狀況具有重要意義，海綿城市道路設(shè)計(jì)是一個(gè)包含道路、排水、綠化等多個(gè)專業(yè)的系統(tǒng)性工程，其設(shè)計(jì)過程中，需要不同專業(yè)人員共同來參與，其功能的實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)，更需要從設(shè)計(jì)，到建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)等各個(gè)階段的人員共同來推進(jìn)。今后，海綿城市理念在市政道路中的應(yīng)用必將會更加成熟，城市洪澇災(zāi)害也必將會得到改善。

[1] 魏永.基于“海綿城市”理念的城市道路設(shè)計(jì)[J].江西建材,2016,(8):61-64.

[2] 鄧淼方.基于海綿城市理念的城市道路設(shè)計(jì)方式研究[J].價(jià)值工程,2016,35(30):139-141.

[3] 孔澤仁. 基于“海綿城市”理念的市政道路優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].低碳世界,2016,(5):182-184.