海綿城市理念在市政道路設計中的科學實踐探索

陳昌奇

（中譽設計有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

在城市規劃建設中，市政道路設計非常重要，設計的好壞與建設質量有直接關系。現階段的城市排水系統負擔較大，甚至部分城市出現嚴重內澇、水資源短缺等情況，阻礙了城市發展，這就對市政道路的建設質量提出了更高要求。海綿城市是一種新型雨水管理系統，能夠有效解決市政道路設計中的雨水問題，通過運用類似海綿儲存的方式進行儲水、凈水，有效提高水的利用率。將海綿城市理念運用于市政道路設計尤為重要，在堅持節能環保、可持續發展等原則上實現水資源的充分利用，從而促進生態城市建設。

1 海綿城市理念概述

在市政道路設計中，海綿城市理念的應用具有極大的優勢，它可以有效解決降雨初期引起的地面污染問題，通過綠化帶、雨水口等設置加快排水，預防內澇發生，并且可以收集、凈化雨水再次利用，提高雨水資源的利用率。雨水在降落期間會與一些污染氣體溶解，如酸性氣體、汽車尾氣等，其污染性較強。在海綿城市理念下，市政道路設計會在綠化帶、道路路面等表層設置配比合適的基質，降低雨水下滲速度，加快污染物降解。雨水資源經過科學處理可以進行再次利用，當其達到飲用水標準后，用來沖廁所、洗衣服或做消防用水等。同時，在海綿城市理念下，通過對雨水進行收集、凈化處理后也可以將其應用在工業生產上，如用來清洗機器等可以減少工業用水。此外，市政道路設計中應用海綿城市理念能夠緩解城市排水壓力，避免雨水堆積。

2 海綿城市理念在市政道路設計中的實踐應用

2.1 道路橫斷面設計

城市道路橫斷面可以分為4 種，即單幅路、雙幅路、三幅路、四幅路。單、雙幅路一般不在機動、非機動車道之間設置分隔帶，三幅路、四幅路一般在機動、非機動車道之間設置分隔帶。圖1、圖2 為三幅路、四幅路橫斷面。

圖1 三幅路橫斷面

圖2 四幅路橫斷面

2.2 車行道設計

在海綿城市理念下，城市車行道的設計應結合道路性能和地下水的高度選擇達到雨水滲透標準的滲透性材料，并適當增設透水裝置，確保車行道有較好的雨水滲透性能，這樣不僅可以補充地下水，還可以防止路面積水，預防地面病害問題的出現。在車行道設計上，上基層和道路面層應選擇透水性材料，下基層選擇非透水性材料，并配合排水管道，保證雨水能夠順利進入周邊綠化帶或雨水管網，避免路面積水造成較大破壞。

2.3 人行道、非機動車道設計

在市政道路人行道設計中應充分利用具有擴散性的材料，保證雨水能夠有效滲透。透水磚、彩色透水混凝土的應用較為常見，涂抹彩色透水涂料既能避免路面積水，促進雨水快速滲透地面，又可以保持土壤水分比例，補充地下儲水量。透水土層具有多孔結構，不僅可以吸熱，還可以儲存熱能，有效調節路面的溫度，這對于城市溫度、濕度的調節較為有利。透水涂層的孔隙率較高，能夠有效吸收城市噪聲，緩解城市噪聲污染。通過結合道路設計需求，選擇合適的透水磚和透水混凝土層有效完成路面設計，從而達到較好的排水效果。以某項目為例，路段長2km 左右，南北走向，在海綿化設計中，通過分散、小規模源頭控制設計技術有效管控暴雨徑流，低沖擊開發模式是使區域開發前后的水文狀態盡量接近，不增加地表徑流量。通過結合工程設計情況設置人行道透水鋪裝以及下凹生物滯留帶。在人行道內側，間隔6m 設置行道樹池，并使用花崗巖圍砌，內部設置樹池蓋板。在樹池間設置下凹生物滯留帶種植金邊大葉黃楊，內部設置溢流式雨水口。人行道部分雨水從透水鋪裝滲透，還有部分雨水匯流到下凹生物滯留帶，當土層含水飽和后，水位開始上升，高出溢流式雨水口頂部后，便會排入下游的雨水管道系統。生物滯留帶設計上寬、底寬均為1m，結構層包括蓄水層、覆蓋層、透水性土層、粗砂層和礫石層，在下凹生物滯留帶內部設置溢流雨水口，深度在900mm 左右，雨水口頂部比綠地高出150mm 左右即可。

2.4 生物滯留帶設計

在海綿城市理念下，市政道路設計比較注重生物滯留帶，其主要是利用植被的保留、積累功能收集城市雨水，促進雨水下滲，避免出現城市熱島效應而帶來不利影響。生物滯留帶一般設置在道路兩側并覆蓋表層植被，植被越茂盛，其去除污染物的能力就越強，生物滯留帶可以有效吸收懸浮雨水并控制植被的高度。圖3 為比較典型的生物滯留設施，其主要功能就是處理道路路面徑流，并代替道路綠化隔離帶，起到凈化、營造景觀等作用。生物滯留設施中雨水的停留時間對雨水凈化效果有一定影響，不同雨水徑流污染物控制對生物滯留設施下滲速率的要求見表1。總的來看，生物滯留設施的下滲速率控制在25～50mm/h 較為合適，若蓄水層深度在30cm 左右，排空時間則在6～12h，該時間是生物滯留設施排空的下限時間值。以某城市次干路生物滯留帶設計為例，道路寬25m，人行道寬5.5m，生物滯留帶設置的凈寬為1.5m，在斑馬線位置斷開，連接市政雨水系統。然后，在公交站位置處可以設置環保型雨水口，并利用路緣石側的孔洞進行排水。在該工程中，溢流口間距控制在25m 左右，對于路緣石可以等距設置豁口，并在豁口位置鋪設卵石，保證雨水從縱坡處流入滯留帶。

圖3 生物滯留設施

表1 不同徑流污染控制要求的下滲速率

2.5 邊坡防護設計

在過去的市政道路設計中，邊坡防護主要包括植草、美化、景觀等，或結合護面墻等以提高防御效果。在海綿城市理念下，市政道路邊坡防護設計主要依據土壤類型合理選擇施工工藝，較為環保的措施有草皮平鋪、人造草坪等，或可以增加邊坡植被的密度有效防范雨水堆積、斜坡失穩等。在生態護坡技術的應用中，應加強人工、自然植被之間的融合程度，合理種植喬灌木、草類植物維持植被生態平衡。石質邊坡的開挖會對環境造成一定破壞，很難在較短時間內恢復，所以，結合巖層性質，依據層狀脈降低坡速在坡腳位置鋪設植草帶，或在植草帶的下方設置盲溝，便于雨水過濾、排出。

2.6 綠化帶設計

在強降雨情況下，城市道路排水壓力倍增，導致路面雨水滯留無法排出而引發城市洪澇。海綿城市理念在市政道路設計中的應用，通過加強路內綠化帶設計提高道路綠化率，并使其成為自然蓄水池，起到較好的濾水效果，收集、凈化雨水。在綠化帶內可以配置綠化植物，呈現出較好的景觀效果。綠化帶的高度應比道路高度稍低一些，確保其在相關標準內，既能利用綠化帶吸收空氣中的粉塵凈化空氣，又能夠防止路面積水。在綠化帶設計中，雨水收集問題需要引起重視，綠化帶標高低于道路路面15cm 即可，并合理設置雨水口，保障雨水順利進入綠化帶。同時，重視雨水過濾問題，在綠化帶處安裝過濾結構提高雨水清潔度，便于再次利用。此外，合理進行排水設計，若雨水量過大，則利用其中的溢流系統將雨水排至市政管網實現循環利用。

3 案例分析

3.1 工程概況

以深圳某道路項目為例，該項目位于城市副中心，道路全長為249m。為了提高道路排水能力和儲水能力，改善生態環境，在該道路設計中運用海綿城市理念，采用更加環保的低影響開發設施，實現雨水下滲和收集并改善生態系統。

3.2 設計要點

3.2.1 道路橫斷面

通過合理設置道路橫斷面，確定該道路項目范圍之內各區域的占比，如人行道、車行道、綠化帶等。在道路海綿化設計中，隔離帶的占比與其自身雨水收集能力成正相關，占比越大，雨水收集能力就越大。道路橫斷面作為重要的環節，應結合該道路的等級合理設計，該項目中的道路屬于城市支路，規劃紅線寬度為25m，所以，橫斷面設置為三幅路形式，實現機非分離。道路橫斷面包括兩側各3m 的人行道、各3.5m 的非機動車道、各2m 的下沉機非隔離帶和中間8m 的機動車道，分為上下行兩道。道路斷面設計可以在允許范圍之內盡可能地將機非隔離帶寬度設計到最大程度，以提高道路的綠化率。

3.2.2 車行道

車行道路面材料分為兩種，即透水材料和非透水材料。透水材料有透水混凝土、瀝青等，在市政道路設計中的應用可促進雨水下滲，但從該城市角度出發，車行道路面雨水污染情況比較嚴重，鋪設透水材料有助于提高吸水率，不過也會對地下水造成一定污染，最終選擇使用不透水材料。

3.2.3 人行道

一般情況下，市政道路設計中的人行道選擇不透水材料，降雨量較大時容易加快步道的損壞，并且形成雨水堆積出現積水坑，導致出行不便。在該道路項目中，結構面層使用透水步道磚，基層使用透水水泥穩定碎石、透水性級配碎石，透水系數確保不低于1×10-2cm/s。人行道的橫向坡度降低為1%，增加雨水的停留時間。人行道的結構使用防滑的彩色透水性步道磚，厚度為6cm；1 ∶6 干硬性水泥砂漿，厚度為3cm；透水水泥穩定碎石，厚度為15cm；壓實系數不低于0.95 的透水級配碎石，總厚度為39cm。

3.2.4 隔離帶

在道路設計中，隔離帶中的綠化面積是道路中裸露土壤的區域，通過適當降低其高度呈現出一個下凹式綠帶，提升其雨水收集能力。在隔離帶的內部可以增設低影響開發設施，有效提升隔離帶的雨水凈化能力。選擇親水性的植物設置在隔離帶內部，雨水量較大時也可以保證植物存活，還可以起到較好的景觀效果。在該道路設計中，道路兩邊的機非隔離帶處設置下凹式隔離帶，內部土層包括種植土層40cm、填料層30cm、礫石層30cm，并在最下方設置防滲土工布，其中填料層最好選擇中粗砂石、礫石層最好選擇20mm粒徑左右的碎石。

3.2.5 附屬設施

附屬設施主要為平緣石和立緣石，將平緣石與地面保持在同一高度，便于雨水順利流進隔離帶，不過同時也會代入外部的垃圾，對隔離帶內部的植物造成較大污染，當立緣石比地面高時，在隔離垃圾的同時，也隔離了雨水。對此，在該道路項目中采用開口式立緣石，在路緣石中間打孔，并將兩個路緣石拼在一起構成開口路緣石，保證其埋深在10cm 左右。對于機非隔離帶外部的非機動車道橫坡，從之前朝向道路外側設計改為朝向道路內側，這樣既能使雨水透過開口路緣石流到隔離帶防止非機動車道出現積水現象，又可以有效阻隔污染物。

綜上所述，海綿城市理念在市政道路設計中的應用具有極大的優勢，也是未來道路建設的趨勢。針對市政道路建設中存在的各種問題，通過引入海綿城市理念，在綠化帶、人行道、車行道、生物滯留帶等方面進行合理設計，以提升道路凈水、蓄水能力，從而促進城市的良好發展。