田福嬋

（中交城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

在城市道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融合海綿城市建設(shè)理念，應(yīng)分別從高效率滲水、有效蓄水、高性能凈水、順暢性排水等方面，逐一完成城市道路設(shè)計(jì)，最大化挖掘道路應(yīng)用內(nèi)在潛能，不僅提高交通設(shè)施的性能，還能提高整合自然資源的效率，提升水資源利用的合理性。在城市道路設(shè)計(jì)中，可添加的海綿城市元素具體有：高性能透水路面、生態(tài)化綠植、蓄水型花園等，以此提升交通道路水處理能力[1]。海綿城市的建設(shè)為改善人民居住環(huán)境提供了巨大的幫助，所以多數(shù)發(fā)達(dá)國家均展開了海綿城市的建設(shè)和研究。美國進(jìn)行了以景觀控制為基礎(chǔ)的LID低影響開發(fā)建設(shè)和綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；英國進(jìn)行了可持續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)。這些先進(jìn)的國外建設(shè)經(jīng)驗(yàn)給我們提供了一定的建設(shè)思路和技術(shù)參考。在現(xiàn)代化城市建設(shè)的今天，綠色發(fā)展和節(jié)能減排工作對(duì)于促進(jìn)我國海綿城市建設(shè)的意義是重大的，特別是城市污染日益嚴(yán)重的大環(huán)境下，生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展成為指導(dǎo)我國新農(nóng)村和現(xiàn)代化城市發(fā)展的重要理念。如今，我國的水資源分布呈現(xiàn)南多北少的局面，南方經(jīng)常會(huì)因?yàn)榻涤赀^多而存在發(fā)生洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，而北方多省份因?yàn)楦珊瞪儆瓿霈F(xiàn)人均占有水資源不足的情況。在這種分布嚴(yán)重不均衡的前提下，生態(tài)建設(shè)的困難非常大。但是海綿城市理念的提出為改善水資源分布不均以及生態(tài)文明建設(shè)受阻的情況提供了理論支持，為國家和城市的綠色發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)[2]。本文就海綿城市理念與城市道路設(shè)計(jì)融合展開論述。

1 早期市政道路建設(shè)存在的問題

我國早期建設(shè)的市政道路存在的問題主要有：人行道沒有定期鋪裝導(dǎo)致部分位置不清楚；綠化面積較小或者種植品種單一；主車道和副車道規(guī)劃不合理，而且部分位置車撞擊的痕跡依然沒有修補(bǔ)；雨水、污水管道規(guī)劃存在問題，排水管中有部分大型垃圾影響排水，雨水管和污水管部分合并，導(dǎo)致凈水不易等。除此之外，關(guān)于道路性能方面也存在很多問題，如部分地面不平整導(dǎo)致大量雨水和污水存積，車輛和步行人員出行不便；車道性能差，車道路面不平整會(huì)影響車輛行駛等。主車道發(fā)生性能損壞問題，大多數(shù)原因在于車道透水能力欠佳，引起大量積水長(zhǎng)時(shí)間浸泡，交通區(qū)域排水工作未能及時(shí)完成，引起主車道工程長(zhǎng)期在水的作用下，發(fā)生形變現(xiàn)象，降低了主車道工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、承載能力等性能，難以保障人們出行的安全性。

2 海綿城市理念下市政道路低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建

海綿城市——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建需統(tǒng)籌協(xié)調(diào)城市開發(fā)建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)。在城市各層級(jí)、各相關(guān)規(guī)劃中均應(yīng)遵循低影響開發(fā)理念，明確低影響開發(fā)控制目標(biāo)，結(jié)合城市開發(fā)區(qū)域或項(xiàng)目特點(diǎn)確定相應(yīng)的規(guī)劃控制指標(biāo)，落實(shí)低影響開發(fā)設(shè)施建設(shè)的主要內(nèi)容。設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)不同低影響開發(fā)設(shè)施及其組合進(jìn)行科學(xué)合理的平面與豎向設(shè)計(jì)，在建筑與小區(qū)、城市道路、綠地與廣場(chǎng)、水系等規(guī)劃建設(shè)中，應(yīng)統(tǒng)籌考慮景觀水體、濱水帶等開放空間，建設(shè)低影響開發(fā)設(shè)施，構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)[3]。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的構(gòu)建與所在區(qū)域的規(guī)劃控制目標(biāo)、水文、氣象、土地利用條件等關(guān)系密切，因此，選擇低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的流程、單項(xiàng)設(shè)施或其組合系統(tǒng)時(shí)，需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。低影響開發(fā)設(shè)施建成后應(yīng)明確維護(hù)管理責(zé)任單位，落實(shí)設(shè)施管理人員，細(xì)化日常維護(hù)管理內(nèi)容，確保低影響開發(fā)設(shè)施運(yùn)行正常。

3 海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的重要性

3.1 有利于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市居民對(duì)于日常生活中所需要的產(chǎn)品品質(zhì)要求日益提高。隨著產(chǎn)品的多元化，城市中的垃圾產(chǎn)生速度越來越快，直接導(dǎo)致城市污染的加劇，對(duì)城市的宜居性打了折扣，人們對(duì)居住環(huán)境的高要求和城市污染之間的矛盾越演越烈，越來越多的居民要求更優(yōu)越的居住環(huán)境。通過海綿城市中的相應(yīng)理念進(jìn)行城市道路的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，能夠改善環(huán)境，解決生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化等問題，最終促進(jìn)人和自然的和諧共處。

3.2 有利于水資源的合理利用

海綿城市理念中關(guān)于道路設(shè)計(jì)的主要思路是解決城市的排水問題。要在城市道路的設(shè)計(jì)施工中充分發(fā)揮水資源綜合作用，提高排水系統(tǒng)的效率，防止城市內(nèi)澇的出現(xiàn)。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有或新增的排水、蓄水系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，降低城市蓄水的壓力，提升水資源的二次利用，這樣既能防止內(nèi)澇，又能通過海綿城市的理念解決水資源日益匱乏的現(xiàn)狀，綜合提升城市水資源的調(diào)節(jié)能力[4]。

3.3 有利于提升市政道路建設(shè)水平

市政道路作為城市發(fā)展過程中非常重要的組成部分，隨著當(dāng)前城市化進(jìn)程的不斷加快，市政道路硬化面積也隨之增加，這也使市政道路路基范圍內(nèi)能夠收集到更多的雨水量。一旦雨季到來，許多城市則會(huì)進(jìn)入到“看海模式”，內(nèi)澇已發(fā)展成為當(dāng)前城市治理中的頑疾。在當(dāng)前我國城市快速發(fā)展的新時(shí)期，建設(shè)海綿城市已成為解決當(dāng)前城市發(fā)展過程中水問題的必要舉措。將海綿城市建設(shè)理念引入到市政道路設(shè)計(jì)中，采用生態(tài)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)道路徑流的收集，使其作為地下水及路邊綠化帶的補(bǔ)充水源，這不僅有利于提高市政道路的使用壽命，而且有利于修復(fù)城市的生態(tài)環(huán)境，具有較好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 海綿城市建設(shè)理念的應(yīng)用案例分析

案例工程道路路幅寬度26m，人行道5.5m，生物滯留設(shè)施凈寬1.5m；生物滯留帶中的綠化種植應(yīng)滿足景觀及生長(zhǎng)需要；其他具體要求如下：

（1）生物滯留帶在斑馬線處斷開，滯留帶斷開處通過溢流井與市政雨水系統(tǒng)連接；公交停車港處布置環(huán)保式雨水口；

（2）道路雨水通過路緣石側(cè)壁的孔洞排入生物滯留帶。

4.1 道路兩側(cè)下沉式綠化帶設(shè)計(jì)

海綿城市設(shè)計(jì)理念與城市建設(shè)融合的過程中需要積極考慮下沉式綠化帶的運(yùn)用設(shè)計(jì)，綠化帶不僅能夠凈化空氣中的雜質(zhì)還能夠美化環(huán)境，下沉式綠化帶設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)水分的有效滲透，其透水性良好且所需投資少，降水直接流入就能實(shí)現(xiàn)蓄水。在城市道路設(shè)計(jì)工作中需要積極做好下沉式綠化帶設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)道路積水分流及凈化，對(duì)道路安全運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。道路附屬下沉式綠化帶設(shè)計(jì)的重要參數(shù)有綠地占地面積、綠地建設(shè)時(shí)的下沉高度以及綠地土壤雨水滲入速度等，由于下沉式綠化帶的設(shè)計(jì)目的就是降低城市內(nèi)澇對(duì)道路的影響，減少降水洪峰時(shí)的道路積水問題，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好前期城市降水規(guī)律分析及細(xì)節(jié)化設(shè)計(jì)計(jì)算。下沉式綠化帶設(shè)計(jì)的主要作用是對(duì)降水進(jìn)行滲透及蓄存從而幫助道路排水，也能夠?qū)崿F(xiàn)降水的凈化及綠化植物的水分供給，因此要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。下沉式綠化帶內(nèi)采用50cm種植土，40cm碎石進(jìn)行換填，以保障下沉式綠化帶的滲透能力。下沉式綠化帶與機(jī)動(dòng)車道相鄰一側(cè)采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜采用抗拉強(qiáng)度和抗穿刺能力較好的兩布一膜形式。

4.2 道路排水溢流式雨水口設(shè)計(jì)

生物滯留帶以滲透為主要功能，滲透量按照達(dá)西定律計(jì)算：

式中：

Ws——滲透量，m3；

K——平均滲透系數(shù)，5×10-6m/s；

J——水力坡降，J=1.0；

As——有效滲透面積，m2；

ts——滲透時(shí)間，s。

在城市道路建設(shè)中進(jìn)行下沉式綠化帶設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好雨水傾瀉口設(shè)計(jì)，以保證降水過多時(shí)可以有效排水，防止大量降水浸透土壤而導(dǎo)致植物腐爛。綠地溢流式雨水口設(shè)計(jì)中井口應(yīng)比種植土高出5cm，這樣如果綠化帶中水分飽和就可以將多余降水導(dǎo)入溢流式雨水口排出，而溢流井能夠?qū)⑦^多降水排放到雨水排放系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)城市降水匯集。案例工程市政道路雨水口設(shè)計(jì)中使用了方形井蓋，而井體則運(yùn)用預(yù)制裝配式技術(shù)建設(shè)，為保證大量降水時(shí)雨水的收集效果，溢流式雨水口應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在綠化帶最低位置[5]。

4.3 路緣石進(jìn)水豁口設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)車行道的路緣石采用等間距開設(shè)豁口的形式，使雨水沿道路縱坡均勻進(jìn)入滯留帶中，在豁口處鋪卵石進(jìn)行消能。車行道匯流時(shí)間計(jì)算公式（JTGTD33-2012,《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》）如下，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=5a。

式中：

m——地表種類參數(shù)，瀝青路面取0.013；

L——匯流長(zhǎng)度，本工程中，其中，L1為道路長(zhǎng)度，m；L2為單側(cè)路幅寬度，m；

i——道路坡度，本工程中，其中，i1為道路橫坡，0.015；i2為道路縱坡。

路緣石攔水帶過水?dāng)嗝鏄?gòu)成了淺三角形形式，如圖1所示。

圖1 攔水帶處淺三角形過水?dāng)嗝?/p>

對(duì)于淺三角形溝的水力計(jì)算采用修正的曼寧公式計(jì)算泄水能力：

路緣石豁口為立孔式側(cè)向進(jìn)水，按寬頂堰堰流公式計(jì)算。由于側(cè)孔前的水深是沿縱向變化的，其誤差用系數(shù)K修正：

本次設(shè)計(jì)路緣石豁口：B×H=0.5×0.15m，經(jīng)計(jì)算雨水豁口過流能力為25.8L/s，本次設(shè)計(jì)每隔10m布置一處雨水豁口，本次設(shè)計(jì)道路中每10m生物滯留帶單側(cè)匯水面積在內(nèi)澇重現(xiàn)期50年下的設(shè)計(jì)流量最大為12L/s，故雨水豁口的布置滿足過流要求。

另外，案例工程屬于北方城市，該市冬季較為寒冷，地面會(huì)發(fā)生冰凍，透水材質(zhì)孔隙較小，冬季會(huì)發(fā)生堵塞，而采用結(jié)構(gòu)縫隙透水磚能夠更好地保證透水效果，因此采用結(jié)構(gòu)縫隙透水方磚鋪設(shè)材料。結(jié)構(gòu)縫隙透水磚具有強(qiáng)度高、抗凍性好、造價(jià)低廉、下滲速率快等優(yōu)點(diǎn)，透水人行步道基層采用5cm碎石作為上基層，采用20cm級(jí)配碎石作為底基層，采用7cm天然沙礫作為墊層。這種結(jié)構(gòu)縫隙透水磚鋪設(shè)形成的人行步道道路表面水分張力發(fā)生了變化，雨水通過方磚材料的縫隙就可以進(jìn)入透水基層而后再滲透到墊層中，而透水人行步道墊層結(jié)構(gòu)具有較好的滲透特性，雨水透過這一結(jié)構(gòu)就可以進(jìn)入雨水排放系統(tǒng)中。透水人行步道建設(shè)能夠防止水分積存在路基結(jié)構(gòu)中，這樣會(huì)形成土基凍脹問題，導(dǎo)致路面坑洼，影響道路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.4 透水瀝青混凝土的使用

透水瀝青混凝土是一種性能優(yōu)良，常用于市政道路建設(shè)的材料，因?yàn)槠錆B水性能強(qiáng)的特點(diǎn)，深受設(shè)計(jì)人員和施工人員的青睞。施工人員調(diào)控級(jí)配而對(duì)其透水性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。在市政道路建設(shè)中，透水瀝青混凝土具有降噪、儲(chǔ)水、透水特點(diǎn)，其還具有色彩配方，可以根據(jù)不同的環(huán)境和創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，鋪設(shè)出符合要求的裝飾風(fēng)格，這是一種普通透水磚無法比擬的特殊鋪裝材料。若按其性能本身計(jì)算，則單位時(shí)間的降水量同滲水量是基本相同的。

5 結(jié)束語

綜上所述，海綿城市理念的實(shí)踐，通過解決城市的降水、排水問題，不僅提高了城市的雨水收集能力，城市內(nèi)部洪澇災(zāi)害的預(yù)防能力，還提高了對(duì)積存雨水進(jìn)行二次利用的能力，能有效解決枯水期的缺水問題。在我國城市道路系統(tǒng)建設(shè)過程中，積極運(yùn)用科學(xué)的排水與蓄水技術(shù)，踐行海綿城市理念，能夠有效降低降水對(duì)城市交通系統(tǒng)的影響。市政道路設(shè)計(jì)工作中運(yùn)用海綿城市技術(shù)設(shè)施必須與城市降水特點(diǎn)、城市的道路安全運(yùn)行需求相符，同時(shí)還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性問題，盡量降低城市道路海綿城市輔助設(shè)施的建設(shè)成本，提升單位成本下的城市道路運(yùn)行安全性與環(huán)保價(jià)值，為城市道路提供健康成長(zhǎng)的條件。