北方市政道路海绵城市建设技术

郭 竹 玲

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

随着城市化进程的加快，城市雨水径流污染、洪涝灾害、城市生态环境日益恶化等问题逐渐突出。为从源头解决城市内涝、改善城市径流污染、保护和改善城市生态环境，相关部门提出了建设海绵城市的新构想，提倡构建LID(低影响开发)雨水系统。在解决面源污染带来的水质问题方面，雨洪调蓄利用与城市生态景观相结合已成为一种趋势，并且取得了一定效果[1]。在满足城市市政道路最基本的通行功能的基础上，应充分利用市政道路及周边绿化带采取下凹式绿地、透水人行道铺装、LID树池等低影响开发措施，以削减径流水量、改善径流水质。LID(低影响开发)市政道路模式充分利用了道路绿化带对雨水在渗、蓄、滞、净方面的功能，将道路中央分隔带及机非分隔带设计成植物滞留带形式，路面雨水径流通过道路开孔侧石自流入生物滞留带，雨水经过渗、蓄、滞、净后安全排放。

1 工程概况

此次实施海绵城市建设的市政道路位于综改示范区，位于市区南部，属暖温带干旱半干旱大陆性气候区，气候干燥、降雨偏少、昼夜温差大。冬季干冷漫长、夏季湿热多雨、春季升温急剧、秋季降温迅速、春秋短暂多风、干湿季节分明。太原市年平均降水量为420 mm～457 mm，年平均气温7.8 ℃～10.3 ℃，最大冻土深度0.77 m。太原属季风气候区域，季风环流交替明显，常年以偏北风为主，年平均风速为1.8 m/s～2.4 m/s，年平均大风日数31.5 d。

该片区全面按照海绵城市建设要求进行城市建设，严格执行控制指标，提高建设标准，落实《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》文件要求。系统梳理现状水安全、水环境、水资源、水生态等涉水问题及潜在风险，针对具体问题提出系统策略方案，提高区域人居环境，促进人水和谐发展。该片区海绵城市建设总体目标为：以海绵城市建设理念指导园区建设，采用低影响开发(LID)等新理念，充分发挥区域内小区、道路、绿地、水系等生态系统对雨水的渗、蓄、滞、净作用，多方位保护和修复园区内水生态系统，有效应对城市内涝和水环境污染，打造环境良好、生态宜居的现代产业区，以该片区海绵城市市政道路建设为起点，积累相关经验、探索有效模式，为全省推进海绵城市建设提供相关建设经验。

2 设计标准

1)年径流总量控制率。采用当地1986年9月～2016年8月共30年的2 066场24 h实测降雨数据进行分析，综合考虑当地的自然环境和城市定位、规划理念、经济发展等多方面条件，以及当地年径流总量控制率现状，根据《海绵城市建设技术指南》要求，并参考两批全国海绵城市建设试点对年径流总量控制率选取的经验，取年径流总量控制率为80%，控制降雨径流深为19.2 mm，对应控制年的降雨场次为31场。2)年SS总量去除率。城市水环境达到水环境功能区划目标。城市径流污染物中，SS(悬浮物)与其他污染物密切相关，故一般采用SS作为径流污染物控制指标，该片区海绵城市雨水系统的年SS总量去除率结合大气污染、降水等情况确定为大于45%。3)雨水资源化利用率。结合当地水资源现状，考虑用水需求、经济合理性以及片区雨水收集利用能力，综合确定雨水资源化利用率大于5%。4)海绵型道路与广场。转变传统的道路、广场设计理念，将原来快速汇水、排水变为分散就地吸纳、调蓄雨水，提高城市道路、广场对雨水的渗、滞、蓄能力。新建道路的机非分隔带和红线外两侧绿地要因地制宜设计为生物滞留设施，在道路侧石预留为雨水蓄滞预留通道，加强路面雨水就地消纳吸收能力。

3 海绵城市建设系统设计

该片区内海绵城市建设道路分为三种断面类型：类型一：道路红线宽度66 m，采用四块板形式，中间8 m绿化带，两侧机动车道为15 m(双向八车道)，路侧带14 m，其中包括4.5 m机非分隔带、5 m非机动车道、4.5 m人行道，人行道内设置1.5 m树穴带。类型二：道路红线宽60 m，横断面采用四块板形式，中间5 m绿化带，两侧各15 m(双向八车道)机动车道，3 m机非分隔带、5 m非机动车道、 4.5 m人行道，人行道内设置1.5 m树穴带。类型三：道路红线宽52 m，中间5 m绿化带，两侧各11 m机动车道(三车道)，3 m机非分隔带，5 m非机动车道，4.5 m人行道，人行道内设置1.5 m树穴带，标准横断面图见图1。

3.1 机非分隔带设计

设置下凹式绿地，绿地高程低于机动车道路面高程10 cm，将雨水口置于绿化带内，其高程高于绿化带且低于路面[1]。机非分隔带内海绵城市具体的工程做法为：分隔带内两侧竖向铺设土工布，由下至上回填依次为0.2 m砂石，0.35 m蛭石层，0.50 m种植土，蓄水层厚度0.05 m～0.1 m，回填土入渗系数大于5×10-6m/s，土工布规格200 g/m2～300 g/m2。机非分隔带路缘石每间隔一段距离开孔，便于雨水进入。在分隔带下游设有溢流雨水口，溢流井可放到绿化带内，也可结合道路设置到机动车道的，溢流口高出种植土5 cm～10 cm，超量雨水溢流排至雨水管渠系统(见图2)。

若考虑控制径流污染，可在机非分隔带路缘石开口外设沉淀坑，内侧铺设石笼，但根据试点城市的经验，径流污染设施对绿带影响不大。考虑到融雪剂的影响，可在机非分隔带内设置收集设施，但具体工程施工时较难实施，故海绵设施只考虑收集非机动车道雨水，机动车道雨水采用传统方法排除(见图3，图4)。

3.2 透水人行道设计

透水人行道从下至上采用10 cm厚级配碎石垫层+15 cm厚C20透水水泥混凝土+3 cm厚中粗砂干拌+6 cm厚C40混凝土透水步砖，下部铺设防渗土工布，纵向铺设渗透管，分段通过排水管接入雨水口(见图5)。

3.3 侧石开孔

机非分隔带侧石每隔一段距离开孔，为路面雨水进入机非分隔带内雨水口留足通道。靠近机动车道的花岗岩侧石开孔，开孔位置为道路低点及两侧距低点1 m的位置，其余位置开孔间距为3 m，间距不满足时可小于3 m，孔的尺寸为10 cm×10 cm，具体开孔形式见图6。

图6的开孔形式满足安全使用的要求，经计算，满足道路两侧的排水要求，侧石加工时简单，方便后期施工。施工完成后保证道路侧石的连续性，满足行车安全的要求，同时，结合机非分隔的景观布置，合理美观。

3.4 防渗土工布的设置

中央分隔带路面结构侧面设置有防渗土工布，设置深度1 m。该片区年平均降水量为420 mm～457 mm，历史最大日降水量为135.7 mm。沙壤土渗透量为：Y=0.395 1X+4.469 1=0.395 1×135.7+4.469 1=58.08 cm<1 m。中央分隔带防渗土工布设置可以防护路面结构的水侵蚀。

机非分隔带采用防渗土工布半包形式，底部防渗土工布埋深120 cm，搭接30 cm，防护深度150 cm，对填方高度小于150 cm的路基无影响。对填方高度大于150 cm的路段，按下渗与侧渗相等原则，路基底部高50 cm宽50 cm范围(侧石基础底部范围)内路基按浸水考虑。路基顶面回弹模量：标准状态下路基土回弹模量按粉土取中间值70 MPa，湿度调整系数按粉质土取最小值0.5，干湿循环模量折减系数取最小值0.7，路基顶面回弹模量折减后为24.5 MPa，大于次干路标准20 MPa，小于主干路标准30 MPa，侧石基础底部局部范围内的路基顶面回弹模量较低，初步判定对路基整体稳定性影响不大。

3.5 绿化设计

市政道路海绵城市建设园林景观绿化设计既要满足市政道路景观绿化的理念、目标，又必须适应海绵城市建设对植物生长提出的严苛的环境条件。它既需要遵循道路景观绿化的基本原则，又必须适应海绵城市模式的干湿环境多变等问题。海绵型植物景观设计不同于一般考虑美学效果的传统景观绿化设计，而是针对市政道路海绵城市建设模式下的植物设计方式。双重条件下的景观绿化设计必须遵循道路景观绿化设计特别是海绵城市植物设计的原则，这是植物生态适应性与景观美学之间的博弈。在注重观赏性的前提下，更应强调景观绿化的功能性和植物的生态性。具体设计是考虑种植土厚度、雨水对植物影响、观赏性与功能性三个方面。

4 维护管理及保障措施

4.1 维护及管理

应建立健全海绵城市设施的维护管理制度和操作规程，园区需配备专业管理人员，完善相关检测手段，并定期加强对管理人员和操作人员的专业技术培训；管理部门应做好雨季来临前和雨季期间海绵设施的检修和维护管理，保障设施运行正常、安全运行；维护管理部门宜对设施的效果进行检测和评估，确保设施的功能得以正常发挥[2](见表1)。

表1 维护管理一览表

4.2 保障措施

1)回填土入渗系数大于5×10-6m/s[3]，保证雨水入渗;2)绿化带刚种植完后可采用喷灌的方式固化土壤；3)慎用融雪剂：使用融雪剂后盐类残留物堆积绿化带里，使土壤盐碱化，破坏植被；腐蚀道路、桥梁等路政设施；盐类物质进入地下以后，势必会对当地的地下水资源造成污染(东北沈阳、长春、北京等地禁用融雪剂)。可在混凝土坡脚下设置收集系统接入环保型雨水口，收集含融雪剂雪水。

5 结语

海绵城市建设是一项复杂系统的工程，要统筹考虑，市政道路海绵城市建设只是海绵城市建设的一部分，控制指标要在区域内进行综合考虑，尽可能在地块(如住宅小区)、公园、道路两侧绿带等进行控制，市政道路不要承担太多的控制指标。在区域内综合考虑海绵城市建设涉及的各个方面及相互影响和制约关系，全面推行低影响开发理念，建设绿色雨水基础设施及合理的灰色基础设施，才能从根本上解决城市内涝、径流污染、雨水资源利用等问题。只有海绵建设持续推进才能实现小雨不内涝、大雨不积水、水体不黑臭、热岛有缓解。