唐 亮，趙龍江

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

0 引言

海綿型市政道路是海綿城市理念的延伸，我國(guó)在可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展理念下，推動(dòng)新時(shí)代背景下城市路政生態(tài)建設(shè)，以提高道路排水、蓄水能力為目標(biāo)，應(yīng)用新型材料、新興技術(shù)解決雨季城市內(nèi)澇問(wèn)題。海綿型市政道路設(shè)計(jì)多應(yīng)用低影響開發(fā)技術(shù)，增加水資源凈化和循環(huán)利用，做到對(duì)自然降水的可吸收、可排除。

1 海綿型市政道路設(shè)計(jì)要素

海綿型市政道路設(shè)計(jì)以提高城市道路的雨水適應(yīng)能力，提高道路的排水彈性為目標(biāo)。在功能設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足滲、蓄、滯、凈、用、排的各要素要求。滲是指在市政道路的鋪裝材料選擇上，改變市政道路原本硬化路面的結(jié)構(gòu)，使得雨水可以通過(guò)材料滲透到地下，補(bǔ)充城市地下水。蓄是指在自然降水過(guò)程中，可以將雨水資源積蓄到特定的區(qū)域，避免對(duì)道路通行產(chǎn)生影響，破壞道路生態(tài)。滯是指在道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上降低雨水在道路地表徑流量，避免出現(xiàn)洪澇災(zāi)害問(wèn)題。凈是指市政道路在功能上，起到凈化水資源的作用。用是指在道路設(shè)計(jì)中，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)化采集、利用水資源，采取資源調(diào)度的方式，減少城市供水壓力。排是指通過(guò)設(shè)施設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，將多余的雨水排出，避免出現(xiàn)城市內(nèi)澇問(wèn)題。上述設(shè)計(jì)要素的選擇充分貫徹落實(shí)海綿城市的建設(shè)理念，從市政道路的功能角度出發(fā)，貫徹落實(shí)綠色理念[1]。

2 低影響開發(fā)技術(shù)在海綿型市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用

2.1 透水鋪裝技術(shù)

海綿型市政道路應(yīng)用低影響開發(fā)技術(shù)，在保障市政道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、質(zhì)量良好的前提下，使用低影響開發(fā)設(shè)施，確保市政道路水資源調(diào)節(jié)功能得以實(shí)現(xiàn)。在海綿型市政道路設(shè)計(jì)上，路面工程可以應(yīng)用透水鋪裝技術(shù)。顧名思義，就是通過(guò)改變路面鋪裝結(jié)構(gòu)增加路面透水性的技術(shù)，在市政道路的非機(jī)動(dòng)車道中應(yīng)用，效果良好。透水鋪裝技術(shù)所使用的材料來(lái)源廣泛，包括鵝卵石、混凝土、磚塊等，也可以應(yīng)用透水磚材料鋪裝。上述材料鋪裝具有良好的透水性，但承載力較差，因此無(wú)法在機(jī)動(dòng)車道中使用，但由于鋪裝過(guò)程便捷，適用范圍較廣，在非機(jī)動(dòng)車市政道路中應(yīng)用效果良好，可以緩解雨季徑流峰值較高的問(wèn)題。

透水鋪裝技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意道路的結(jié)構(gòu)與道路使用要求。例如，對(duì)穩(wěn)定性要求較高的道路，在使用透水鋪裝技術(shù)階段可以適當(dāng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，或者采用半透水鋪裝結(jié)構(gòu)，以確保市政道路的質(zhì)量滿足通行要求。通常情況下，透水材料會(huì)鋪裝在土壤滲透性較為良好的道路之上，如果滲透性較差的區(qū)域，需要輔助安裝排水板或者排水管等設(shè)施，使道路的排水能力得到保障。又如，在道路下存在地下結(jié)構(gòu)，則鋪裝過(guò)程中應(yīng)控制覆土量在60cm 以上，并增加排水層，避免對(duì)地下設(shè)施產(chǎn)生影響。同時(shí)，由于透水鋪裝技術(shù)對(duì)自然災(zāi)害的適應(yīng)性較差，土質(zhì)不穩(wěn)定可能會(huì)出現(xiàn)滑坡、塌陷等問(wèn)題，可以使用相應(yīng)的防護(hù)結(jié)構(gòu)或者防護(hù)設(shè)施，避免此類問(wèn)題的產(chǎn)生。例如，某城市的降水量較大，在海綿型人行道市政道路建設(shè)中，應(yīng)用4 層鋪裝結(jié)構(gòu)，將級(jí)配為18cm 的碎石作為墊層，基層鋪設(shè)質(zhì)量等級(jí)為C25 的混凝土結(jié)構(gòu)，找平層厚度為4cm、透水層使用厚度為8cm 的透水面磚[2]。該設(shè)計(jì)方案既保障了透水性能良好，也滿足了非機(jī)動(dòng)車道的質(zhì)量要求，如圖1 所示。

圖1 市政道路透水鋪裝現(xiàn)場(chǎng)

2.2 生物滯留技術(shù)

生物滯留技術(shù)是指在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用生物，滿足水資源的要求。這里的生物是指植物、微生物等，該技術(shù)在地勢(shì)較為平坦市政道路中應(yīng)用效果良好，可以在道路路邊、綠化帶等位置，實(shí)現(xiàn)雨水的滲透、滯留、回收、凈化。生物滯留技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過(guò)程中，既可以滿足水資源調(diào)節(jié)的要求，也可以起到生態(tài)環(huán)保的作用。但如果市政道路兩側(cè)區(qū)域存在工業(yè)廠房，污染較為嚴(yán)重，則需要應(yīng)用微生物的分解功能，處理滯留雨水之中的污染物。此外，通過(guò)在市政道路區(qū)域內(nèi)設(shè)置過(guò)濾裝置的方式，可以起到篩除、過(guò)濾的作用，將水中的雜質(zhì)有效清除，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的水源在徑流速度上也有所降低，避免徑流過(guò)大導(dǎo)致雨水堆積出現(xiàn)內(nèi)澇問(wèn)題。在市政道路的生態(tài)滲透結(jié)構(gòu)中，應(yīng)考慮到市政道路周邊的生物多樣性，在不影響周圍生態(tài)穩(wěn)定的要求下，在市政道路的底部位置或者外部結(jié)構(gòu)位置，設(shè)置相應(yīng)的防滲設(shè)施，以起到調(diào)節(jié)道路水資源的作用。

2.3 滲透塘結(jié)構(gòu)技術(shù)

滲透塘結(jié)構(gòu)技術(shù)是指在道路設(shè)計(jì)中增加道路蓄水能力的技術(shù)，滲透塘具有蓄水、滲透的雙重功能，且可以起到凈化雨水資源的作用。在雨季雨量較大的環(huán)境下，在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用滲透塘，可以起到削峰填谷的作用，調(diào)節(jié)城市水資源。但滲透塘結(jié)構(gòu)對(duì)于道路設(shè)計(jì)的要求較高，在道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)預(yù)留相應(yīng)的空間用于水資源的搜集。并根據(jù)城市季節(jié)性雨量，確保水位標(biāo)準(zhǔn)可以滿足蓄水的要求?？紤]可能存在水污染的情況，應(yīng)確保滲透塘的距離與居民區(qū)較遠(yuǎn)。因此，該技術(shù)在市政道路中應(yīng)用具有一定的適應(yīng)性。

滲透塘作為市政道路雨水收集的輔助性設(shè)施，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。在滲透塘主體結(jié)構(gòu)附近應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的沉砂池結(jié)構(gòu)，用于輔助市政道路凈流水的含蓄、凈化，將區(qū)域內(nèi)水資源中大顆粒污染物沉降到底部位置。滲透塘的邊坡位置設(shè)計(jì)應(yīng)控制坡度滿足1/3 的標(biāo)準(zhǔn)，底部溢流位置設(shè)計(jì)參數(shù)在0.6m 以上，并在下部位置鋪設(shè)一定量的種植土層、過(guò)濾層等，兩者之間的厚度分別應(yīng)控制在0.2m、0.5m。此外，市政道路雨水徑流到滲透塘之后，可以確保滲透塘內(nèi)的雨水在1d 以內(nèi)排除干凈[3]。

3 海綿型市政道路設(shè)計(jì)方案研究

3.1 設(shè)計(jì)思路及要求

海綿型市政道路在充分利用城市地表結(jié)構(gòu)的同時(shí)，提高了道路對(duì)城市水資源的調(diào)節(jié)能力。設(shè)計(jì)海綿型市政道路過(guò)程中，考慮到可利用物的調(diào)節(jié)作用，在道路周圍種植植物，凈化雨水之后排入濾池之中。應(yīng)用低影響開發(fā)技術(shù)設(shè)施，如生物滯留技術(shù)、滲透塘等，可以將滲透性較差區(qū)域的雨水吸納，避免雨水出現(xiàn)囤積情況。在不影響市政道路人員、車輛安全、穩(wěn)定通行的情況下，根據(jù)城市道路的分布情況，使用滲透材料或者蓄水裝置、凈化裝置，使得市政道路的海綿功能得到保障。對(duì)于市政道路設(shè)計(jì)而言，在充分實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，計(jì)算需要安裝低影響開發(fā)設(shè)施的區(qū)域、規(guī)模、數(shù)量，檢查道路項(xiàng)目各項(xiàng)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性，確定最終方案之后，形成剖面圖或者平面圖，開展市政道路設(shè)計(jì)工作。

3.2 生態(tài)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用生態(tài)排水系統(tǒng)，在市政道路中存在中央隔離帶、車道分隔帶的區(qū)域，適用于生態(tài)排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。生態(tài)排水系統(tǒng)可以有效改善市政道路的排水條件，避免自然水在道路上堆積的情況。在隔離帶和分隔帶位置，可以建設(shè)深度在30cm 左右的洼地，在中間位置鋪裝厚度為50cm 左右的混合土層，并在底部位置鋪裝厚度為30cm 左右的碎石層。市政道路生態(tài)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與滲透鋪裝技術(shù)相似，但兩者的適用對(duì)象有所區(qū)別。設(shè)計(jì)人員可以在碎石層位置設(shè)置相應(yīng)的花管，主要用于道路積水的排出。市政道路兩側(cè)草溝位置可以安裝格柵路牙、孔口路牙，該裝置主要用于進(jìn)水。設(shè)計(jì)道路具有一定的傾斜結(jié)構(gòu)，可以自動(dòng)將路面上的積水經(jīng)過(guò)孔口流入草溝的位置。進(jìn)水口兩側(cè)位置可以使用碎石、鵝卵石等石料，用于支撐進(jìn)水口，確保進(jìn)水口的穩(wěn)定性[4]。

考慮到大規(guī)模降水在短期時(shí)間內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)雨水囤積的情況，為了提高市政道路的雨水排水能力。設(shè)計(jì)人員可以在每間隔30m 左右設(shè)置溢流口，用于提高道路的排水能力。經(jīng)過(guò)溢流口的雨水會(huì)流入洼地之內(nèi)，應(yīng)確保溢流口的高度在30cm 左右，排水管的直徑也應(yīng)控制在20cm 左右。由于自然降水在經(jīng)過(guò)路面后，存在大量的污染物，可融合生物直流技術(shù)，起到控制凈流量和去除污染物的作用。例如，在道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用砂料、椰糠等物質(zhì)混合成的涂料，作為雨水的滲透介質(zhì)。且在市政道路雨水滲透過(guò)程中，可以在土壤中添加相應(yīng)的物質(zhì)，去除雨水之中的氮、磷等元素。

在高架快速路設(shè)計(jì)中，可以使用生態(tài)樹池混合生物滯留等方式，結(jié)合道路斷面設(shè)計(jì)圖，設(shè)計(jì)相應(yīng)的排水設(shè)施。在高架橋面設(shè)置雨水匯集系統(tǒng)，橋下位置設(shè)計(jì)消能井，最終將雨水排到生物滯留設(shè)施之中，使得路面徑流率可以控制在60%左右。

3.3 雨水花園設(shè)計(jì)方案

雨水花園是海綿型市政道路設(shè)計(jì)中比較常用的方法，雨水花園可以設(shè)置在道路的綠化帶或者隔離帶位置，在面積較大的市政道路中應(yīng)用效果良好。雨水花園具備涵養(yǎng)、匯聚、凈化等功能，具有良好的景觀效益。市政道路設(shè)計(jì)雨水花園的同時(shí)，需要考慮周圍建筑環(huán)境、土壤結(jié)構(gòu)、地下管線排列的影響，確保雨水花園與市政道路周圍環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。在市政道路中建設(shè)雨水花園，共計(jì)分為4 層結(jié)構(gòu)，分別為洼地、覆蓋層、土層、砂礫層。雨水花園洼地的深度應(yīng)控制在35cm 左右為最佳，覆蓋層則根據(jù)道路的實(shí)際情況，選擇是否設(shè)置，如設(shè)置應(yīng)控制厚度在40cm 左右。土層及砂礫層的厚度應(yīng)控制在60cm 左右為最佳，砂礫層內(nèi)應(yīng)敷設(shè)相應(yīng)的排水管道。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮到市政道路區(qū)域內(nèi)的年平均降水量，根據(jù)雨水量調(diào)節(jié)雨水花園的大小，并在建設(shè)完成后定期做好雨水花園的維修、養(yǎng)護(hù)工作。

雨水花園的排水管間距應(yīng)控制在10m 左右，溢流管上部位置安裝格柵結(jié)構(gòu)[5]。如果雨水花園的面積比較小，則表明該區(qū)域的降水量較少，可以不設(shè)置排水管，依靠雨水花園的自凈能力，實(shí)現(xiàn)市政道路雨水的調(diào)節(jié)。需要布設(shè)排水管的雨水花園，排水管布設(shè)應(yīng)按照水流方向。同時(shí)，在雨水花園內(nèi)種植觀賞性比較強(qiáng)且具有蓄水能力的植株，可以提高雨水花園的調(diào)節(jié)效果，比較適宜的植株包括喬木類植株和灌木類植株。該類植株在降雨量較少的情況下，應(yīng)定期澆灌，如圖2 所示。

圖2 市政道路雨水花園設(shè)計(jì)

3.4 集水樹箱及路緣石設(shè)計(jì)

在空間比較狹小的市政道路中，綠化帶和雨水花園具有不適應(yīng)性。設(shè)計(jì)人員可以考慮應(yīng)用集水樹箱，在道路兩側(cè)位置種植一定數(shù)量的行道樹，使其以樹箱的形式呈現(xiàn)。樹箱主要利用市政道路的豎向空間，確保道路通行空間良好的前提下，匯集道路中的雨水。通常情況下，種植樹木的類型多為喬木，采用半地下式或者地下式的結(jié)構(gòu)，確保樹箱結(jié)構(gòu)良好，在樹箱結(jié)構(gòu)內(nèi)，也可以鋪設(shè)相應(yīng)的排水管道，將市政道路中的雨水經(jīng)由管道流向周圍的區(qū)域，使得市政道路不會(huì)出現(xiàn)雨水囤積的情況。同時(shí)，市政道路設(shè)計(jì)可以通過(guò)路緣石的設(shè)計(jì)，發(fā)揮路緣石阻隔積水、防止雨水倒排的情況出現(xiàn)。路緣石的設(shè)計(jì)充分利用隔離理念，安裝導(dǎo)流口將周邊區(qū)域的綠化帶與市政道路連通，起到對(duì)周邊植物的澆灌作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，海綿型市政道路設(shè)計(jì)以海綿城市理念為依據(jù)，切實(shí)保障市政道路的蓄水能力和滲透能力，避免暴雨天氣對(duì)城市生態(tài)所產(chǎn)生的影響。海綿型市政道路設(shè)計(jì)應(yīng)用道路生態(tài)排水系統(tǒng)，圍繞道路集水樹箱和路緣石的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建設(shè)道路雨水花園，可以有效滿足海綿型市政道路中的滲、蓄、凈、排要求，使城市的自然水資源利用效率得到保障。