海綿城市建設理念下市政道路設計要點分析

魏冬曉

（中國華西工程設計建設有限公司汕頭市分公司，廣東 汕頭 515041）

0 引言

隨著城市化建設進程不斷推進發展，我國市政道路工程數量也在持續增長。而傳統建設理念下的市政道路系統的綜合性能并不高，難以有效開展排澇、雨水收集等工程，如果發生暴雨等惡劣天氣，就會導致市政道路系統難以及時排除過多積水，進而導致洪澇問題發生，對城市居民出行造成一定程度的影響，降低城市生活質量，在嚴重情況下還會危害到人們的生命與財產安全。海綿城市建設理念可以解決城市道路系統雨水處理問題，在雨水資源收集與滲透等方面具有良好應用效果，能夠顯著提高城市地區洪澇問題綜合處理能力。

1 海綿城市建設理念概述

海綿具有良好的吸水性能，海綿城市主要指城市給排水系統像海綿一樣具有良好的吸水性，同時有效控制利用雨水資源，為城市征地開展日常生活與生產運行提供有力支持。正常情況下，海綿城市主要體現在城市建設規劃階段，在綜合分析城市整體布局后，在市政道路工程中使用具有優異吸水性能的海綿體材料。當發生集中降雨或出現洪澇積水等問題時，預先設計的海綿地塊能夠有效吸收雨水資源并進行合理儲存。海綿地塊與普通地塊相比具有更強的吸水性，因此能夠有效控制地區積水情況，確保不會發生嚴重的雨水徑流[1]。

海綿地塊收集儲存的雨水資源能夠在物理與化學凈化后應用到城市運行中，為城市地區水資源供應提供一定程度的支持幫助，從而緩解部分城市地區水資源緊缺問題。但是，海綿城市建設工程涉及范圍比較廣泛，需要眾多部門配合開展且對于工程設計標準要求比較高，因此需要提前開展科學設計與長遠規劃，以保證海綿城市建設與城市實際情況、未來發展規劃目標相契合[2-3]。

2 海綿城市建設理念下市政道路工程案例分析

2.1 海綿城市市政道路工程概述

經過系統分析后提出觀點，汕頭市海綿城市市政道路建設規劃過程中嚴格依據“生態優先、因地制宜、規劃引領、統籌兼顧”的基本原則，在建設過程中盡可能保證對原有城市生態系統的低影響性，以期實現環境保護與生態恢復的發展目標。

2.2 市政道路工程設計注意要素

海綿城市建設理念下的市政道路設計對以下幾個方面內容進行重點關注與分析[4]。

第一，市政道路工程具備完善健全的雨水管網系統、溢流排放系統以及徑流超標排放系統。

第二，市政道路系統的進水口位置進行局部下凹處理，以此加強進水效果，依據道路面縱坡參數對進水口的間距和開口寬等進行適當調節，并在進水口處設置防沖刷裝置。

第三，市政道路相關設施結合地區實際降雨情況設計防滲漏措施，進而防止雨水積水對道路結構造成破壞影響。

第四，設計機動車道邊側結構為淺碟邊溝，從而起到雨水收集作用，并將雨水資源輸送到生物滯留槽進行后續加工處置[5]。

第五，高架橋下方位置結合場地實際情況設計集水箱，橋面泄水管直接連通到集水箱中，以此實現橋面雨水資源的有效收集。同時，在集水箱上設計閥門系統，確保在夏季炎熱時能夠為周圍綠地提供水源。

第六，針對部分特殊地區的雨水調蓄系統設計清晰明顯的警示標志以及必要的警報系統，以此對城市居民進行有效警示，防止發生不必要的公共安全事故。特殊地區范圍具體包括：下沉式立交橋、容易發生內澇問題區域、城市徑流雨水泄漏通道區域等。

3 海綿城市建設理念下市政道路設計要點分析

3.1 人行路面設計要點

市政道路人行步道設計過程中遵循了因地制宜基礎原則，合理選用不同種類的透水材料，一般情況下，優先選擇全透式路面結構。透水材料主要包括透水磚、透水瀝青以及透水水泥混凝土等。依據載荷條件對透水路面進行分類，將其具體分成輕型荷載與人群荷載，其中輕型荷載主要應用在步行道中，人群荷載主要應用在小區道路、公園步道中。保證人行路面土基具有良好的透水性能，控制滲透系數在1.0×10-3mm/s 以上，同時控制土基頂面與地下水位的距離在1.0m 以上。針對土基、土壤滲透系數及地下水高程等條件未能達到標準規范的情況，采用適當增加路基排水系統的方式解決。

人行路面透水鋪裝主要分為以下三種情況：透水磚施工、透水混凝土施工、透水瀝青混凝土施工[6-7]。

第一，采用透水磚時，應符合以下設計要求：

采用《汕頭市海綿城市建設技術標準圖集》的有關規定，對透水性透水磚進行強度評定。當透水磚邊長大于等于5cm 時，控制其抗彎承載力在8000N 以上。透水瓷磚的縫隙不超過3mm。接頭用沙的含泥量不超過1.0%，水分含量不超過2%，使用的砂級配完全滿足《汕頭市海綿城市建設技術標準圖集》的相關要求。土基滲透率不低于1.0×10-3mm/s，而地基的頂部與地面的高度控制在1m 以上。在住宅小區內鋪設透水瓷磚時，其地面構造層通常由面層、找平層、基層和墊層組成。在地面與地面層之間設置有找平層，控制滲水性不小于鋪設在地面上的透水性。找平材料主要采用中砂、粗砂、干燥的混凝土材料，其中粒徑以20～30mm 為最佳。《汕頭市海綿城市建設技術標準圖集》詳細介紹了基層、墊層材料和技術條件。

第二，采用透水混凝土時，符合以下設計要求：

在人群荷載作用下，透水性水泥混凝土的表層強度不低于C20，且不低于8cm；采用滲水水泥混凝土的輕質路面，保證強度等級不低于C30，而其厚度不得低于18cm。在滲水水泥混凝土路面工程中，在30m以上時，采用膨脹裂縫方法施工。防水水泥混凝土路面進行縱向和橫向收縮設計，縱縮節的間隔按照道路的3～4.5m 計算，橫向收縮的間隔在4.0～6.0m。土基的滲透率不低于1.0×10-3mm/s，而地基的頂部與地面的高度應該超過1m。使用透水性水泥的道路，其主要包括面層、基層、墊層等，其材質和技術指標參照《汕頭市海綿城市建設技術標準圖集》設計。

第三，采用透水瀝青混凝土時，符合以下設計要求：

透水瀝青路面的透水面層采用高黏度改性瀝青作為結合料，基層可采用高黏度改性瀝青、改性瀝青或普通道路石油瀝青。采用成品高黏度改性瀝青，技術要求應滿足《汕頭市海綿城市建設技術標準圖集》相關規定。試驗方法符合現行行業標準《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）的相關規定。透水瀝青路面的路基頂面根據實際情況設置反濾隔離層，主要選用粒料類材料或土工織物進行施工。路基頂面是粒料類基層或墊層的施工，則不設置反濾隔離層。土基滲透系數不小于7.0×10-5cm/s，且土基頂面距離地下水位大于1.0m，當土基滲透系數及地下水位高程等條件不滿足要求時，適當增加路面、路基排水設施。小區步道采用透水瀝青混凝土時，路面結構層一般由面層、基層(含底基層)、墊層(根據情況選定)、反濾隔離層(根據實際情況而定)等幾部分組成，各層材料及技術要求詳見《汕頭市海綿城市建設技術標準圖集》。

3.2 城市道路設計要點

在海綿城市的概念中，市政道路的規劃滿足下列條件：

在保障道路基本功能的基礎上，根據實際情況進行海綿城市的規劃。城市道路的海綿化規劃考慮到道路紅線以外的公共空間，并進行相應的規劃，使其盡量減少沿路的雨水流量。城市道路按照“海綿城市”的設計思想進行設計，其設計指標包括設計重現期、徑流系數等。

在城市道路上，不能使用透水性路面。在滿足道路使用需求的情況下，根據實際情況合理選用滲透式路面。滲透式路面鋪設時注意采用徑向降雨下滲處理。在非道路上，主要選擇可滲透性水泥或滲水性良好的瀝青。

針對城市道路，根據實際情況選擇可滲透的路面。當道路綠地的寬度超過2.5m 時，主要采取下沉式綠地、生物滯留設施、植草溝等設施。地面雨水會以路邊石孔的方式流入道路紅線中的綠地中，作為低效發展的建設項目。

道路斷面主要根據道路等級、服務功能、交通特性和斷面形態，充分考慮不同的交通管制狀況，在紅線寬度以內，主要采用帶有綠地的橫向截面，并對其進行適當的布局。當道路縱坡度大于2%時，將兩側的生物保留裝置改為梯形，在每個梯段上設隔水壩，并按一定的長度進行計算，確保生物儲存器的有效儲水量。

3.3 優化道路橫斷面設計

海綿城市建設理念下，市政道路工程橫斷面設計與傳統設計理念相比具有較為明顯的區別，主要采用分向橫坡模式，人行道的雨水能夠流入綠地，車行道兩側的雨水能夠分別流入綠化帶和雨水口。當地下土壤層常出現水飽和現象后，水位會呈現出明顯的上升變化，此時雨水會流入溢流井中，以此實現雨水資源收集與儲存的目的。當溢流井系統的雨水資源發生飽和時，多余的雨水會流入道路排水系統中，確保雨水資源能夠被有效收集。雨水主管道中設計有滲井，能夠顯著提高雨水滲透性能，促使雨水流到深層土壤環境中，逐漸匯聚到地下水中。

3.4 綠化帶設計要點

根據海綿城市建設概念，在市政道路具體規劃中注意下列幾個方面：

道路綠化帶、交通島面積大、寬度大，渠化島等地區根據具體條件合理設置雨水濕地、雨水濕塘等。綠地保持在地面以下10～30cm 處。當車輛車道的雨水進入綠化區域時，主要利用消能措施減少雨水對綠化的侵蝕。在道路綠地中，對低效發展的建設項目進行有效的防滲處理，以避免降雨下滲對道路路面和路堤的承載能力和穩定產生不利的作用。低效發展設施中，根據水分狀況、雨水徑流、雨水的質量等因素，選用耐鹽堿、耐淹、耐污染的本地植株。《綠化種植土壤》（CJ/T 340—2016）規定，設置在綠化區的植物保留設備，并具有凈化雨水的作用。

3.5 排水設計要點

城市道路給排水系統的設計符合下列要求：

低影響開發建設項目采用溢流式排水系統，與城市雨水管道系統連通，確保下游和下游排水系統的暢通。城市道路規劃中的超限雨水徑流排泄渠道，其橫截面和豎向設計符合相關的設計要求，并與整個地區的防洪體系相協調。在海綿設施中，溢流口的出水量要符合室外排水系統相關設計規范的有關規定，并與下水道相適應，以1.5～3 倍的計算流量為準，有溢流孔的海綿設施，宜預留100mm 的安全超高。在易積水地段和下凹橋地段，主要采取抽水和調蓄結合方法，并與城市管網進行協調。臨近河流的城市道路，采取合理的道路斷面設計，以地面漫流或有組織排放的方式將雨水直接排到河道中，并在路與河之間設置植被緩沖帶、濕塘，以有效控制雨水徑流和徑流污染。

4 結語

通過上述分析能夠發現，海綿城市建設理念對現代化城市市政道路建設具有十分重要的作用，能夠顯著提高市政道路系統的綜合性能，解決惡劣天氣下城市道路系統中存在的問題。因此，應用海綿城市建設理念開展市政道路設計時，需要結合實際情況進行具體研究，對人行道、城市道路、綠化帶、給排水系統等環節進行科學設計，以此確保各項設計的科學性與實用性，改善城市道路系統與生態環境，為城市居民生活提供良好的環境保障。