海綿城市理念下的道路設計
——以新陽大道改造工程為例

黃閃 HUANG Shan

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，廈門 361000）

0 引言

城市化大力建設的背景下，綠地、湖泊、水洼等自然環(huán)境逐漸消失，鋼筋混凝土地面遍布在城市的街街道道，自然生態(tài)環(huán)境遭到破壞，約80%的排水量都是通過地下管道流出，所以出現(xiàn)內澇、缺水、水資源污染等問題不足為奇。而海綿城市建設則是通過發(fā)揮道路、水、綠地等生態(tài)系統(tǒng)的自然優(yōu)勢，以雨水管理為核心，實現(xiàn)雨水的消納、蓄積、釋放能力，使城市在應對自然環(huán)境變化的同時，更加靈活應變，實現(xiàn)綠色、健康、可持續(xù)的城市發(fā)展。

1 海綿城市理念的提出

隨著城鎮(zhèn)化的建設，城市已經(jīng)實現(xiàn)了“三年大變樣”，但目前出現(xiàn)了新的問題——排水排污問題，而且很多城市已經(jīng)出現(xiàn)缺水、水質不好等嚴重問題，水是制約城市健康穩(wěn)定發(fā)展的關鍵性因素，所以如何處理好城市缺水、排水、用水問題是當下急需關注的問題。

海綿城市在我國提出的時間較晚，但推行起來卻十分迅速。中央在2013 年城鎮(zhèn)化工作會議上正式提出，要重視城鎮(zhèn)排水能力，建設“海綿城市”，既要自然蓄水，又要自然凈化。接著，海綿城市這一術語開始植根于人們的頭腦中。接著于2015 年在萍鄉(xiāng)、廈門、濟南等試點城市實施海綿城市的建設，同時指出海綿城市的建設應該對70%的雨水進行消化和吸收，減少對生態(tài)環(huán)境的威脅。同時提出建設目的，到2030 年，消化吸收雨水量應不低于80%。另外，在“十四五”規(guī)劃中，也明確提出要全面改善城市的質量，加強生態(tài)修復的建設，全面整治城市內澇、防洪、排水等問題，所以，海綿城市建設也是“十四五”規(guī)劃的重要目標之一，承載著“綠色中國夢”。

2 新陽大道改造工程概述

廈門市是我國海綿城市建設的第一批試點城市，所以，在2015 年4 月，由海滄區(qū)政府辦召開了“關于海綿城市建設相關事情的報告”，報告中研究并確定了馬鑾灣海綿城市試點區(qū)開發(fā)建設的方案。其中新陽大道改造項目作為海滄區(qū)的重要項目之一，從灌新路到新陽大橋段，長5183 米、寬43 米，是連接新陽區(qū)和海滄區(qū)的重要交通路段，更是連接整個海滄區(qū)的關鍵道路，對于今后海滄區(qū)的發(fā)展具有重要的應用，有利于加快未來新陽片區(qū)的建設和發(fā)展。[1]

該工程屬于改造工程，所以保留了部分之前的建設要求，比如路面、雨水口、人行道等，本次施工主要是針對雨水排水方式的改造，建設植草溝、雨水花園等，以達到雨水收集與存儲的目的，此外，還要建設砂濾池、雨水凈化系統(tǒng)、LID 樹池等凈化設施項目，借助傳統(tǒng)的雨水系統(tǒng)實現(xiàn)雨水的錯峰排放等功能。所以，在此次工程中，在原有道路線行、標高、雨水管道等的基礎上，通過改善雨水連接管、側分帶設計、車道的設計，達到海綿城市建設的目的。

3 新陽大道的設計分析

3.1 道路橫斷面的設計

道路設計的基本目的是為了滿足城市中人和車的通行能力，道路橫斷面的設計與人行道、車行道、隔離帶有直接關系，會直接影響未來的交通情況。從海綿城市理念來看，隔離帶越多，未來吸水能力越強。比如在道路兩旁設計寬度適宜的綠化帶，雨水流入地下，通過低影響開發(fā)設施滲透到地下水層，開始水資源的循環(huán)。可見，道路橫斷面的設計屬于此工程的關鍵一環(huán)。

新陽大道原有的設計方案：以灌新路至霞光路段為例：路寬為43 米，從左到右的設計依次為3 米的人行道、1.5 米的綠化帶、2.5 米的非機動車道、1.5 米的綠化帶、11米的機動車道、4 米的中央綠化帶、11 米的機動車道、1.5米的綠化帶、2.5 米的非機動車道、1.5 米的綠化帶、3 米的人行道。為了迎合海綿城市建設的理念，優(yōu)化了一些設計因素，將變分帶的兩個1.5 米的綠化帶拓寬，改成了3 米的凹式綠化帶。優(yōu)化后的設計方案如圖1 所示。路寬仍是43 米，從左到右依次為3 米的人行道、2.5 米的非機動車道、3 米的下凹式綠化帶、11 米的機動車道、4 米的中央綠化帶、11 米的機動車道、3 米的下凹式綠化帶、2.5 米的非機動車道和3 米的人行道。[2]其中，為了實現(xiàn)路面排水更順暢的目的，將機動車道的橫坡設計為1.5%的外傾坡，新建人行道設計為1.5%的外傾坡。

圖1 灌新路至霞光路段調整后設計橫斷面

3.2 路面結構設計

路面結構的設計，首先應該結合工程建設的要求，按照合理選材、方便施工、具體問題具體分析的理念，采用符合技術要求同時經(jīng)濟最優(yōu)的方案，確保路面的質量符合設計要求。在此工程中，在原有結構的基礎上，只改變了非機動車道的上面層。具體設計思路如下：①機動車道路面結構層不變，仍使用原有的設計方式。②非機動車道路面結構層：路面的總厚度為46 厘米。其中上面層采用4 厘米的細粒式透水彩色瀝青砼PAC-13 鋪裝；封水層采用1 厘米的稀漿封層ES-3；下面層使用6 厘米的中粒式瀝青混凝土AC-16；透層厚采用“透層+鋪設土工格柵+單層瀝青表面處治”的方法；上基層采用20 厘米5%的水泥穩(wěn)定碎石；下基層采用，15cm 的級配碎石。③人行道路面結構層：面層使用6 厘米的透水人行道磚進行鋪裝；調平層使用3 里面的中粗砂進行鋪裝。

在非機動車道的上面層的PAC-13 材料屬于高粘度的改性瀝青，其中，改性材料使用的SBS 類熱塑性彈性材料；改性瀝青的基質瀝青使用的是70 號A 級道路石油瀝青。[3]所有材料的選取都應該嚴格遵守相關技術規(guī)范的要求。

面層粗集料粘附性如不滿足規(guī)范及設計要求，施工時可摻加磨細消石灰、水泥或其他耐熱、具有良好長期性能的抗剝離劑等抗剝離措施，參加抗剝材料的類型及劑量根據(jù)瀝青混合料水穩(wěn)定試驗確定。

3.3 排水系統(tǒng)設計

海綿城市建設的理念就是要減輕當前市政排水的壓力，還原原本的生態(tài)環(huán)境，所以做好排水系統(tǒng)的設計是最關鍵的環(huán)節(jié)。在新陽大道項目中，排水系統(tǒng)主要包含植草溝、雨水花園等，雨水凈化設施主要包含砂濾池、雨水凈化系統(tǒng)和LID樹池等。其中，路面排水采用滲透吸收、溢流雨水管道相結合方式，本工程工主要使用的是路緣石進行收集雨水，間距為30 米，寬度為80 厘米；橋梁段、公交車站段和綠化島等地都是采用的排水路緣石進行收水。

3.4 植草溝設計

新陽大道植草溝設置在3m 側分帶中間及紅線外綠化帶，其中紅線外綠化帶中的植草溝為近期人行道路面雨水的蓄水、排水通道，等兩側的綠化帶、公園等設計方案確定后，才能進行改造。

此處植草溝的溝底寬1 米，溝底的高程要比機動車道的外側標高矮25 厘米，其縱坡設計跟主線的設計相符，包塊20 厘米的種植土、10 厘米的粗砂和30 厘米的碎石層。在粗砂和碎石層的接觸面以及碎石層的底面要鋪設過濾土布，目的是為了最大程度避免雨水帶走粗砂和碎石。另外，為了保證植草溝具有良好的蓄水能力和水量的均勻分布能力，會在其底部放置合適的連接管，實現(xiàn)和溢流井的相連。關于植草溝的設計方案如圖2 所示。

圖2 植草溝設計圖

3.5 雨水花園設計

此項目中將雨水花園設計在了側分帶里。其設計由40 厘米的種植土、10 厘米的粗砂和30 厘米的碎石層組成。與植草溝的設計思路類似，需要在粗砂和碎石層的接觸面，以及碎石層的底面鋪放過濾土布，也是為了減少砂石被沖走。為了確保雨水花園具有很強的儲水能力，同時要求其水量均勻分布，因此在其底部30 厘米的位置放置了連接管，并與溢流井相連。

3.6 砂濾池設計

砂濾池的位置一般設計在路緣石的開口末端，為的是實現(xiàn)雨水的凈化、沉砂的功能。因此此改造項目的主要設計參數(shù)如圖3 所示。

圖3 砂濾池結構設計圖

3.7 溢流井設計

溢流井的設計目的是為了提高雨水的排放能力，尤其是在降雨量很大，海綿城市的收納能力不足時，就可以從溢流井位置排出過多的雨水到市政管網(wǎng)系統(tǒng)。[4]在此工程中，溢流井放置在植草溝的中間，具體的設計方案如圖4所示。

圖4 LID 樹池結構設計圖

3.8 LID 樹池設計圖

LID 樹池的設計目的是為了凈化和汲取早期的雨水，也是海綿城市建設中的關鍵一環(huán)。在此項目中設置了長0.9 米款0.9 米高0.95 米的樹池，內部由40 厘米的種植土層、30 厘米的礫石層組成，在礫石層增設穿孔管，并設計了溢流口，使多余的雨水流入碎石溝，進而進入市政管網(wǎng)。（見圖5）

圖5 雨水凈化系統(tǒng)結構設計圖

3.9 雨水凈化系統(tǒng)設計

雨水凈化系統(tǒng)的設計是為了排出雨水中的雜物和污染物，讓雨水最大程度地得到良好利用，一般是設計為綜合性的低沖擊開發(fā)技術設施。降落到地面的雨水通過道牙和立篦流入系統(tǒng)，其中夾雜的雜物及污染物等會被阻擋，只允許干凈的雨水流入市政管網(wǎng)中。在本工程中雨水凈化系統(tǒng)的設計參數(shù)如圖6 所示。

圖6 雨水凈化系統(tǒng)結構設計圖

4 結束語

海綿城市建設已經(jīng)開始如火如荼的推進了，在廈門等多個試點城市已經(jīng)得到了驗證，能有效緩解城市“雨后看海”問題，還原天然的生態(tài)環(huán)境，促進水資源的循環(huán)利用，解決“吃水難”的問題。當然，在進行道路設計時，也要具體問題具體分析，充分結合當?shù)靥鞎r、地利各方面的情況，科學選擇建筑材料、設計方法，統(tǒng)一規(guī)劃市政道路的建設。