海綿城市建設理念下市政道路設計要點分析

趙 宇,胡慶峰

（沈陽市市政工程設計研究院有限公司,遼寧 沈陽 110015）

0 引言

在城鄉一體化進程不斷加快的背景下，我國的城市數量不斷增加，城市規模迅速擴大，市政道路建設的重要性也日益突顯。傳統的市政道路本身不具備排水能力，需要借助市政排水管網排水，一旦城市遭遇短時間強降雨，路面上的積水無法及時排出，就可能引發市區洪澇災害。為了解決這一問題，可以在市政道路設計中引入海綿城市建設理念，確保道路系統可以實現對雨水的滲透吸收，以緩解排水系統的壓力。

1 海綿城市理念概述

海綿城市屬于城市雨水及洪水管理的新概念（見圖1），系指利用先進的科學技術以及措施手段，在城市中進行基礎設施的建設和改造，使得城市可以變得如同海綿，靈活應對雨水引發的各種自然災害，打造出相應的雨水處理系統，確保在遭遇暴雨時，能夠有效地吸收和積蓄雨水，將其應用到市政綠化、道路清潔等領域，使得雨水可以在不同區域和不同時段，實現自由遷移。海綿城市的建設需要關注生態系統保護，在設置人工海綿設施的同時，也應該對自然設施進行合理利用，提升城市的排水性能，切實保障防洪安全。需要明確的是，海綿城市的建設并不需要從頭建設，而是能夠通過對城市排水設施進行改造和優化的方式，發揮其作用和價值。在實施海綿城市建設的過程中，需要做好自然降水、地表水以及地下水的統籌工作，針對水循環利用的各個環節進行協調[1]。

圖1 海綿城市理論

海綿城市的價值體現在幾個方面：首先，在合理利用海綿效應的情況下，城市排水問題可以得到有效解決，相應的基礎設施能夠得到完善和優化，實現對城市自然生態環境的保護。其次，在對城市進行改造的過程中，通過建設調蓄池、改造雨水管線等措施，可以在城市中形成大量的“海綿體”，將雨水引入到公園、綠化帶等區域，提升城市整體的蓄水、滲水和排水能力。海綿城市建設可以有效減輕城市的防洪壓力，一定程度上可以解決水資源短缺問題。另外，海綿城市理念的應用，還可以減輕市政排水管網面對的壓力，降低基礎設施建設和維護所需的成本，也能夠實現城市綠地、園林及景觀水體的相互結合，減少城市環境的治理費用。最后，海綿城市可以增大城市內部的綠地面積，豐富雨水補給地下水的途徑，在完成雨水收集處理后，應用到綠化工程或者景觀水體中，可以實現水資源的循環利用[2]。

2 海綿城市建設理念下市政道路設計要點

市政道路是城市建設中一個非常重要的組成部分，在城市化進程不斷加快的背景下，市政道路在城市建設用地中的占比也隨之增長，達到了15%~25%，道路路面積水問題成為市政道路建設中需要解決的關鍵性問題。城市在遇到短時強降雨的情況下，原本的排水系統容易出現超負荷運轉的情況，導致雨水無法及時排出，出現內澇問題。海綿城市建設理念的提出，能夠有效解決路面積水問題，在推動城市可持續發展方面，也發揮著不容忽視的作用。

2.1 做好道路斷面設計

市政道路在長期使用過程中，路面可能出現大量裂縫，這些多是因為車輛的累計荷載導致。想要對這一問題進行防范，需要在市政道路設計中，關注車輛行駛的最大荷載，同時也必須將路面長期積水引發的路基損毀問題考慮在內[3]。基于此，市政道路斷面設計中，應該關注道路在功能、布局和景觀等方面的要求，通過合理組合的方式，推動道路斷面的科學布局。例如，可以將行道樹的樹池設計為生態數值，將種植土下凹約5~10 cm，使得雨水能夠積存在樹池內，減少路面積水，同時也能夠避免雨水徑流下滲對道路主體路面以及路基的破壞。這樣的方式，能夠對城市區域的生態系統進行修復和完善，也可以起到美化環境，提高城市生態效益的作用。

2.2 重視徑流系數設計

市政道路設計人員可以結合城市所處區域的年平均降水量，獲取年徑流總量控制規律對應的設計降水量，經過全面分析計算后，得到道路的降水總量，再配合加權平均法計算，獲取綜合雨量徑流系數，結合徑流系數來對路面材料和結構進行合理設計[4]。透水路面徑流系數與降水量的關系如表1所示。

表1 透水路面徑流系數和降水量的關系

2.3 關注路面結構設計

傳統市政道路設計中，為了保障道路的承載力和耐久性，多是采用不透水結構或者面層透水結構，這樣可以有效保護路基，避免其受到雨水的侵蝕。海綿城市建設理念下，市政道路設計需要在滿足功能性和安全性的基礎上，最大限度地提升道路的滲水和蓄水能力，而要做到這一點，需要切實做好路面結構設計。下面從人行道和車行道兩方面進行分析。

2.3.1 人行道路面結構設計

人行道本身對承載力并沒有很高的要求，因此在結構設計中可以考慮全透水結構，面層使用透水混凝土或者透水瀝青、透水環保磚，基層使用級配碎石或者骨架空隙水泥穩定碎石。為了盡可能減少各種因素對路基的影響，需要在人行道靠近道路一側，設置隔離層，鋪設碎石溝，依照路基深度來確定碎石溝的深度，同時也需要確保道路范圍內雨水和滲水層的有效連接，做好雨水的集中處理。綠化人行道一側同樣可以通過設計滲透層的方式發揮出雨水收集的作用。另外，在對滲透性良好的人行道進行設計時，應該選擇具備較強滲透性的土基，將雨水滲透作用最大限度地發揮出來[5]。

2.3.2 車行道路面結構設計

在針對市政道路工程中的車行道路面進行結構設計時，為了保障行車的舒適性，路面面層通常都會選擇瀝青材料，但是瀝青材料本身并不具備良好的滲水性。從建設海綿城市的角度分析，可以對瀝青材料進行改性，引入透水瀝青，在充分保障路面結構強度和耐久性的基礎上，提升其滲水性，使得雨水可以快速滲透到結構內部，通過臨時儲水基層進入土基，又或者滲透到排水管道中，避免雨水在路面停留，起到消除地表徑流、緩解城市內澇的目的。依照不同的結構形式，可以將車行道的透水路面結構分為三種不同類型：第一種是全透水路面結構，適用于公園道路、小區道路、非機動車道以及城市支路等。這些道路本身對承載能力的要求較低，全透水路面結構可以滿足這些道路對承載力和耐久性的要求。第二種是基層透水結構，適用于對路面承載能力和穩定性要求相對較高的次干道機動車道，在設置透水基層的同時，配合半剛性基層和底基層來提升道路路面的承載能力[6]。第三種是面層透水結構，適用于城市主干道和快速路。這些道路交通流量巨大，對路面結構的承載能力和穩定性有著極高的要求，因此可以只設置透水面層，配合半剛性基層、半剛性底基層來保障路面的使用安全。

2.4 加強邊坡支護設計

一般情況下，邊坡支護設計常見于城市周邊地區，設計人員在考慮海綿城市理念的同時，也需要做好預見性設計，確保在周邊城市遭受雨水威脅時，能將邊坡轉化為臨時性的防洪堤。從這個角度分析，在對邊坡支護方案進行選擇時，應該優先考慮護面墻和植草防護兩種形式。傳統的護面墻并不能很好地迎合海綿城市建設理念，不過可以對其進行創新，引入相應的滲水層方案，這樣得到的護面墻雖然在控水能力方面弱于植草防護，但是也有著更強的穩定性和倒流性，適用于海拔落差相對較大的城市。如果選擇植草防護，需要注意，在遭遇短時強降雨或者長期連續降雨的情況下，護坡可能有垮塌的風險。基于此，設計人員在針對邊坡支護體系進行設計的過程中，應該將各方面的風險因素考慮在內，推動護面墻和植草護坡的相互結合，在靠近路基的位置，可以通過設置擋墻的方式，降低護坡垮塌對路面的危害[7]。

2.5 做好道路綠化設計

一是生態帶設計。市政道路兩側需要設置綠化帶，在凈化空氣、美化環境的同時，也可以起到蓄水控水的作用。生態綠化帶依次從上到下做如下設置：上層為土層，需要確保泥土能夠適宜植被的生長需求，為水資源的滲透提供便利；中層為碎石，能夠強化植被的承載能力；下層設置輸水管道，方便水資源的儲存與疏通。

二是植草溝設計。可以在市政道路中央分隔帶或者周邊綠地設置植草溝，使其能夠發揮人工濕地、雨水塘的功能。應該在選擇植被時就做好植草溝設計工作，優先考慮本土植被，以確保其能夠適應氣候條件，提高成活率，同時要求能夠在一定程度上免疫路面積水帶來的影響，實現對水資源的吸收儲存。應該采用多種植被相互組合的種植方式，這樣才能更好地突出植被的景觀性，迎合綠色城市的發展需求。在地下水資源儲存達到飽和的情況下，可以通過植草溝將水資源輸送到其他區域，實現對水資源的合理調配。

三是下沉式綠地。下沉式綠地是利用低于周邊設施的公共綠地，對雨水進行收集和儲存。可以在綠地種植土的下方，埋設高分子集成網絡塊，形成儲水裝置。下沉式綠地通常都被設置在廣場或者室外停車場，其必須位于市政道路紅線的外側，確保在路面出現積水時，能夠快速對積水進行吸收和儲存，而當儲水量達到飽和后，可以利用地下排水管線來實現分流[8]。

四是綠地銜接設計。海綿城市理念下，應該依照不同區域的不同情況，選擇不同的綠地連接形式。如果區域內水資源相對稀缺，對雨水收集儲存的需求量較大，應該加強排水管道的設計，將雨水引到濕地中，做好凈化處理，實現對水資源的補充。如果區域水資源豐富，則需要采用雨水截流凈化技術，確保雨水在經過處理后可以排放到綠地中，對徑流高峰進行緩解。若市政道路所處區域的徑流污染嚴重，需要做好植草溝、雨水花園等的設計，對雨水進行層層凈化，然后排入綠地中，實現雨水有效利用的同時，也能夠對污染進行控制，切實保障城市地區的生態環境質量。

2.6 重視LID側石設置

在傳統市政道路設計中，通常都是借助側石來將雨水徑流引入到雨水口，雨水會在沒有經過任何處理的情況下，直接匯入到市政排水管道，容易引發管道堵塞的問題。LID側石通過將開口移除的方式，實現路面徑流能夠被均勻地分配到臨近的雨水處理設施中，在場地內盡可能多地保留雨水。側石的選擇需要結合土地利用情況和暴雨水管理的需求，LID側石的具體形式有很多，如預制穿孔側石、側石開口、溢流側石等。

2.7 優化道路雨水口設計

市政道路設計中，應該對雨水口的設計進行優化，在保障其基本排水功能和引流功能的前提下，提升雨水口對于樹枝、雜物等的阻擋能力，避免其堆積在雨水口影響路面徑流的順利排放。從實踐的角度，設計人員需要對原本市政道路中的雨水口進行調整，在適當位置設置過濾網和出水支管，使用混凝土對下水道進行加固，確保在對雨水進行收集的同時，可以完成初步沉淀，將雨水順利排放到排水管網中[9]。

2.8 明確設計注意事項

基于海綿城市建設理念的市政道路設計包含內容較多，設計前需要做好統籌安排工作，依照相關規定和準則，對設計方案進行明確。具體來講，一是應該對進水口下凹的位置進行合理設置，要求進水設施可以具備較好的流通性，提升進水效率，保障進水口設備的穩定可靠運行，避免出現沖刷破壞的問題。二是應該在城市整體水循環系統中，增加溢流排放系統，使得城市整體能夠始終保持理想的排水狀態，將水循環系統的作用和功能充分發揮出來。三是應該對項目設施滲透工作進行不斷完善，加強對滲透現象的控制，最大限度地保障市政道路的安全性能，滿足道路建設的要求。四是應該在城市中的一些重要區域，設置相應的安全警示標志，避免路面積水對市民出行安全以及公共系統安全的影響，尤其是一些地勢低洼，容易發生積水的區域，如隧道、立交橋下等，做好警示標志的設計非常必要[10]。

3 結語

總而言之，將海綿城市建設理念應用到市政道路設計中，能夠推動道路設計方法的優化，增強道路對雨水的滲透和儲存能力，緩解城市在暴雨天氣下的內澇問題，也能夠減輕市政排水管網面臨的壓力。海綿城市建設是一個系統性的工程，需要立足城市全局做好統籌分析，在市政道路設計中體現“滲、滯、蓄、用”等理念，對相應的配套設施進行完善，以此來保障市政道路設計的整體效果。