基于海綿城市理念的市政既有道路改造施工工藝分析

王浙盈WANG Zhe-ying

（三江生態環境有限公司，杭州 310000）

0 引言

市政道路承擔著城市資源和人的空間流通的主要功能，是城市市政系統的重要基礎設施之一。據不完全統計，當前國內大中型城市的硬化道路面積占城區建設用地面積比重已超過15%，且有逐年上升的趨勢；而傳統的道路設計理念主要關注于道路的積水外排，尚未兼顧到積水的滲透及路面徑流控制問題，大量的硬化道路嚴重削弱了城市對雨水的滲透和積蓄能力，在雨季很容易誘發城市內澇災害，影響了城市市政設施對惡劣環境的抵抗“韌性”，同時也加劇了城市在夏季炎熱環境下的“熱島效應”。為了降低道路硬化對城市自然環境的影響程度，提高城市對雨水的綜合利用能力，解除城市內澇風險，實現城市市政道路的可持續發展，以低影響開發為主導的“海綿城市”設計理念應運而生；本文擬將“海綿城市”設計理念應用到市政道路的“海綿化”改造實踐中，希望摸索出一套適合城市道路“海綿化”改造方案，為“海綿城市”的建設提供些許借鑒。

1 海綿城市”概念分析

“海綿城市”一般是指城市雨水、積水綜合管理系統，是指新建各類雨水、積水的吸收、收集、存留、凈化、排放設施。使城市具備像“海綿”一樣的“韌性”與“彈性”，能夠抵抗強降雨等突發性自然災害造成的不利影響。當雨量充沛時，雨積水綜合設施能夠快速吸收、凈化并集納雨水，在雨量不足或氣候干燥時，集納的雨水能以各種形式釋放并利用，這種“一吸一釋”的特點與海綿的特性完美契合，搭建了人類活動與自然生態之間的和諧共生關系。

2 海綿城市理念的重要性分析

2.1 有利于改善城市生態環境

在傳統的城市排水系統建設中，過分追求排水效率往往導致或多或少忽視生態修復或保護，引起路面徑流增多，增加城市內澇危機，導致城市的發展受到一定的限制。相反，海綿城市的建設側重于生態保護基礎設施建設，營造“海綿體”，減少城市內澇危機。由此可見，傳統城市建設帶來的后果一般是路面硬化嚴重、生態環境脆弱、洪澇災害頻發等，而海綿城市帶來的是可滲透路面，有凈化和滲透作用的雨水花園、綠色屋頂以及海綿停車場等，在保護城市生態環境的同時，有效消解城市的熱島效應。在城市環境問題日益嚴峻的今天，傳統城市建設已難以滿足可持續發展的要求，建設以海綿城市為代表的新型城市，已經成為大勢所趨。目前，已有130 多個城市在城市設計理念中加入了海綿城市的設計方式，海綿城市設計理念旨在修復城市水生態，為居民提供一個良好的城市居住環境。

2.2 有利于水資源的合理利用

海綿城市概念中道路設計的主要思路是解決城市蓄水和排水問題。結合實際情況進行城市道路設計中的水資源綜合利用，提高蓄水、排水系統的效率，防止出現城市內澇。與此同時，為緩解城市蓄水、排水壓力，提升水資源二次利用率，可對現有的或者新增的蓄水、排水系統進行改造升級，這樣既能防止內澇，也能解決水資源日益匱乏的現狀，有效地提升城市水資源調節能力。

3 海綿城市理念的市政既有道路改造施工工藝

3.1 下沉式綠化帶改造

市政道路兩側綠化帶改造是海綿城市建設的關鍵，下沉綠化帶可以提高雨水收集能力。將路緣石設置在綠化帶兩側，高度控制在120cm～150mm 左右，開孔間距控制在6m 左右，有助于雨水的排出，在進水口處設置消能池，池內填滿卵石，以防止雨水對種植土的沖刷，充分發揮綠化帶的涵水功能。溢流式雨水口在綠化帶當中的應用，可以在暴雨天氣下保障良好的排水效果，其間距控制在30m 左右，能夠在緊急情況下運用雨水管網對雨水進行排泄處理，防止影響城市道路交通。砂濾層、人工填料層和植被層、蓄水層等，是下沉式綠化帶的基本組成。在設置砂濾層時應該對中粗砂和礫石的直徑加以控制，一般在30mm 以內，厚度在250mm 左右。為了能夠在蓄水池當中有效收集多余滲水，還應該按照設計要求設置φ100PVC 滲水管。在人工填料層施工中，針對材料滲透性進行檢測，施工厚度在800－1000mm 左右，能夠實現粗顆粒的過濾，同時起到有效的支撐作用，增強整體承載力。在植被層施工中，應該選擇月季、海棠和桂花等，確保其具備良好的耐寒耐水性能，控制灌木、草本植被、地被植物和喬木的厚度。針對初期雨水，可以通過植被層進行吸收和過濾處理。建設150－200mm 高的蓄水層，可以有效解決徑流沖刷對道路造成的破壞問題。

3.2 海綿技術在透水鋪裝改造

由于道路工程為城市道路次干路，車流量相對較大，在應用海綿技術過程中需要關注道路路面結構荷載的實際需求，同時還要關注車輛尾氣所產生的污染問題。因此，在進行機動車道設計時要采用透水路面結構設計方式。費機動車道位置不會涉及機動車尾氣污染的問題，因此，在選擇道路結構時可以采用全透水結構設計。但是在選擇道路頭水結構鋪裝設計的過程中，還要引起注意的是道路透水鋪裝設計的厚度，厚度的選擇要根據施工道路路面規劃的透水性能情況、承載力情況，以及《海綿城市建設技術標準》規定透水鋪裝設計按照以下的標準來進行設計。①在進行非機動車道透水鋪裝設計的過程中，道路的表面層需要采用透水性瀝青砼，規格可以采用3cm 的PAC10，下層面的透水性瀝青可以采用4cmPAC13 的規格；公路的基層要采用透水性能比較高的水泥混凝土，規格可以選擇19cm 的厚度；采用10cm 厚的3∶7 的砂墊層來作為墊層的材料；這時費機動車道道路的透水結構厚度就要控制在36cm 左右。②在進行人行橫道透水鋪裝設計的過程中，面層要選擇透水性路面板，規格可以是50cm×25cm×8cm 的；選擇3cm 的厚透水干硬性的水泥中粗砂來作為調平層設計規格；基層的設計可以選擇15cm 厚度的水泥混凝土；墊層可以和費機動車道的墊層規格相同，選擇10cm 厚的3∶7 的沙碎；綜合來說人行道的道路透水鋪裝結構的厚度也可以控制在36cm 左右，和非機動車道的厚相同。

3.3 中央綠化分隔帶改造

城市道路包含的內容比較多，主要分為機動車道、非機動車道、人行道、中央綠道、道路兩側綠道等，其中還包含雨水篦子、邊溝、路肩、路緣石、地下排水管等部分，中央綠道改善城市道路環境，能夠有效的降低交通事故的發生，尤其是夜間事故，消除視覺疲勞，進一步提高行車的安全性。此外，道路兩側人行道綠化帶可以美化城市，對改善城市的面貌也非常重要。

如圖1 所示。

圖1 中央綠化分隔帶

通過改造城市街道中央綠化帶和人行道綠化帶，能夠有效改善其功能，增加吸水量，遵循了海綿城市的理念，提高其自身的吸水特性。綠化帶設計的形式比較多樣化，通常包括：單行行道樹、雙座行道樹、花壇行道樹、行道樹和園地、苗圃行道樹等形式。但是這種方案需要人工定期對綠色植被進行澆水。將這些綠化帶設計為生態溝渠、凹進綠地等，最大的優勢是可以解決人為澆水問題，延長澆水間隔，有效省去了人為澆水這一環節，從而降低人員方面的成本，達到節約用水的效果。

3.4 車行道改造

道路是城市道路中最重要的道路。以往在巷道設計中往往忽略路面滲透性的考慮，加劇了巷道積水問題。縮短了車行道路面應有的使用年限，大幅度增加在市政道路建設和維護方面的各類成本投入。設計人員需要強化城市車行道給排水設計中對于海綿城市理念的應用。在材料的選用方面，設計人員應當優先選擇具有較強滲水效果的材料，嚴格依照施工設計方案要求進行路面施工，綜合考慮車行道的實際走向，切實降低地表水徑流量。進行車行道施工時，應當充分結合車行道的實際使用情況，設計采用分層的方式進行施工，通?？梢苑譃槿龑?，對非透水性材料以及透水性材料進行混合使用，切實提升車輛行駛的穩定性，減少雨水因素對于路面造成的破壞。

3.5 生態植草溝改造

生態植物溝，顧名思義植被淺溝或者生物溝，主要是收集雨水的第一道設施。它的主要優勢是取代了傳統的雨水排水系統，實現對雨水的運輸。對于植草溝內的植被高度通常需要控制在100-200mm 的范圍內。

生態植草溝的形式主要為倒三角或者梯形邊坡，坡度（垂直∶水平）≤1:3，縱坡<4%，合理控制溝內流速<0.8%，如圖2 所示。

圖2 生態植草溝

在規劃建設生態植草溝時，需要結合種植溝的深度、寬度、最大允許蓄水深度等各方面的因素進行設計，以免因蓄水深度問題而損害綠色植物的自身的生命力。此外，避免因為計算的深度不符合設計要求，無法發揮生態植草溝設計的作用。

3.6 環保型雨水口改造

雨水進口作為道路排水系統的起點，是連接地面和地下管網的重要節點。城市道路上的雨水通過雨水進口進入排水管道，在雨水排放過程中起著重要作用，也是進入水體的面源污染來源，因此，雨水口是海綿型道路建設過程中的重要關注對象。本次設計采用環保型雨水口，結合初期雨水處理技術，將雨水篦子的過水和截污功能分離，在雨水篦子下方增設截污掛籃裝置和專用濾磚。濾磚由礫石和活性炭等配比而成，可凈化雨水，同時具有防蚊蟲防臭和擾流的作用。這種簡易的雨水口截污凈化措施，在不改變傳統雨水口結構的基礎上，有效調控道路雨水徑流，達到凈化初期雨水，且不影響雨水正常排放的效果，可以控制徑流污染，緩解黑臭水體，日常安裝維護便捷。

3.7 溢流蓄水設施改造

溢流蓄水設施的合理改造也是當前道路改造的重點。首先，溢流式雨水管要設置好。在下沉式綠化帶當中設置溢流式雨水口，將間距控制在30m 左右，相較于綠化帶而言要高出100mm 左右，控制直徑在0.5m 左右。當土層含水飽和后水位持續上升，高于溢流井頂面標高時溢流入溢流井并排入雨水管系統排走。運用鋼筋混凝土結構對底座進行處理，同時連接雨水管道和暗管，保障管道系統的通暢性。借助于綠化帶對雨水進行收集并使用透水鋪裝加以滲濾處理，以存雨池為集中處理區域，在自然沉淀作用下對雜質進行分離。在正常情況下，池內的雨水都能為綠化灌溉提供支持。而當遇到特大暴雨天氣時，則可以通過市政雨水管道對超出的雨水進行排出，借助于其他基礎設施加以集中處理。

3.8 下凹式綠地改造

又稱低勢綠地，在凹深度方面發揮著非常重要的作用。下凹式綠與在線形形式的生態植草溝相比，該技術形式的面積相對來說比較大。其中主要利用的是開放空間的優勢，對雨水進行儲存，其中使用最多的形式是“面狀”，可以收集和容納大量的雨水。

在狹窄、凹陷的地區，落水管溢流口通?？刂圃谝缌骺谏戏?0-100mm 處，100-200mm 為凹陷的最佳深度范圍。

相比生態草溝略，下凹式綠地有所不同，下凹式綠地對雨水最大的優勢是雨水容納量比較大，因此在選擇植物時，應首選具有耐水性強、生命力強的植物。同時，必須提前準備好下凹式綠地與道路的邊界工作，避免雨水破壞道路路基，提高道路的穩定性，有效延長道路的使用壽命。（如圖3）。

圖3 下凹式綠地

4 海綿城市理念的市政既有道路改造施工的具體措施

4.1 合理設計和布置城市綠化帶

綠化帶的設計和布置是市政道路建設中常用的綠化方法之一。通過科學合理的綠化帶布局，可以實現對雨水的收集和存儲，特別是降水比較多的季節，可以有效避免雨水聚集。通過綠化帶的合理布設，也可以有效提升城市道路的綠化質量和綠化效果，最大限度減少水資源的浪費，實現水資源的循環再利用。在實際的綠化帶設計和施工過程中，要充分考慮施工周圍土地對于雨水的滲透能力，采用更加適合當地施工環境的設計方案，使綠化帶成為天然的雨水收集設施。

4.2 道路施工材料的選擇

建筑企業在選擇建筑材料時，既要保證城市道路的施工質量，又要滿足雨水滲透和雨水收集的要求，提升城市道路的實用性以及在生態環境保護方面的重要作用。在城市道路材料的選擇上，應該盡量選擇符合海綿城市透水性要求的建筑材料，以提升路面對雨水的滲透能力，減少路面雨水的積存，保證道路在降水較多時的正常使用和道路安全。在道路施工過程中，也應該選擇健康環保的建筑材料，避免施工材料對于周邊環境的破壞和污染，將可持續發展和綠色施工理念貫徹到城市道路施工過程之中。

4.3 合理運用植草溝

在海綿城市理論的應用過程中，要合理利用植草溝，在保證能有效調度水資源的前提下，增強市政道路的綠化效果。具體施工中，科學的設置雨水花園和濕地，種植合適的植物，增強景觀效果。以雨水花園為例，利用土壤、植物等過濾作用，提升雨水的凈化效果，方便補充地下水，實現水資源的利用目標。雨水流入花園，在土壤、植物等多層過濾下，由溢流口進入盲管，而盲管又和花園的雨水管相連，在雨水管的作用下，將凈化后的雨水送至蓄水區，待蓄水區的水滿后，送至市政網管，形成雨水收集、凈化、蓄水、再用的過程。值得注意的是，需要定期清理和維護雨水花園中的河卵石，便于更好發揮效果。

5 結束語

實施既有市政道路改造，可以有效改善道路交通條件，特別是在海綿城市建設背景下，提升雨水處理能力，防止出現嚴重洪澇災害，保障人民群眾的生命財產安全。在編制改造施工方案時應該結合城市道路實際情況，保障雨水得到高效化處理，提高社會效益及生態效益。在施工當中，加強對下沉式綠化帶改造、人行道透水鋪裝和溢流蓄水設施改造等工藝環節的嚴格把控，提高整體改造質量，以促進城市化發展。