海绵技术在城市市政工程建设中的应用

杜爱玲 山东省青岛市城阳区公用事业服务中心

1 前言

在城市化进程不断推进的过程中，城市水污染、内涝问题不断加重，影响了城市化推进和发展。所以在城市市政工程建设中应用海绵技术，建设海绵城市，可以解决城市水污染、内涝等问题，建立美好的家园，推动城市化进程和发展，为人们打造生态宜居的城市生活环境。近些年，虽然我国在大力推广海绵城市建设，但是海绵城市建设并没有形成科学系统，阻碍了海绵技术的创新和发展，也制约了城市建设发展。基于此，本文以城市市政工程建设中海绵技术的应用为主题进行了分析，以实际城市道路工程案例为研究对象，对海绵技术在城市市政道路工程建设中的运用进行分析。

2 城市市政工程建设中海绵技术设计

2.1 海绵技术建设三要素

海绵技术建设三要素：（1）自然积存。主要是指利用城市自然地形和地貌的优势来合理控制径流，削峰调蓄，调整雨水的径流。（2）自然渗透。主要是指利用下垫面的自然优势来调整雨水的滞渗问题，促进自然生态循环，帮助生态环境的恢复。（3）自然净化。主要是指对城市的水质进行改善，通过合理利用天然植被、土壤和微生物等生态系统中的自然物质来减少污染，净化水质，改善自然环境生态系统。

2.2 海绵技术应用的三重关系

在城市市政工程建设过程中，海绵技术的应用需要处理好以下三个关系：第一，水量和水质的关系，避免出现水的质量很好，但是水量不足，或者是有充分的水量，但是水质利用率不高的情况；第二，景观和功能的关系，避免出现好看的景观没有实质性作用和价值的情况，以及有功能作用的景观但是无法满足城市居民的需求；第三，集中和分布的关系，要实现源头减排，化整为零；以及末端统一，集零为整。

3 海绵技术在城市市政道路工程建设中的实际应用

3.1 工程介绍

该工程为某城市市政道路建设工程，道路总长度为683.81m，道路红线宽度为30m，道路等级为次干路。该道路工程的地质地层分布：上层是近代人工填土，包括了填石、素植土、杂填土；下层是残积砂质黏性土、中砂、淤泥，更深层为花岗岩。为了达到路基基础持力层的实际要求，在施工前对地质进行了部分换填处理。工程施工现场地下水主要是近代人工填土孔隙中的上层滞水，潜水、中砂、粉质黏土、残积砂纸黏性土等孔隙中的潜水和承压水。进行地质勘察后地下水位埋深在1.10m～6.15m。

3.2 海绵技术建设应用目标分析

根据项目施工要求，工程所在位置对市政道路年径流总量需要控制在70%左右，所对应的降水量为26.8mm。在年径流污染物消减率方面，按照工程设计规划的要求，工程所在位置面源污染中化学需氧量的消减率要大于73%，总氮消减率不能小于61%，悬浮物的消减率要大于79%、总磷的消减率要高于85%。按照住房和城乡建设部在《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》中的要求，城市市政道路径流污染物中悬浮物和其他类型的污染物指标之间有很大关系，所以经常会把悬浮物作为径流污染物控制的标准，这样在该工程市政道路规划年径流污染物消减率目标时，每年悬浮物总量的去除率要高于79%。

3.3 海绵技术在城市市政道路工程中的应用设计

在该工程中，道路包括了机动车道、人行道、非机动车道、绿化带4个部分。因为该城市降水量比较多，传统的道路路面的渗水性比较差，在雨量比较大的雨季雨水径流量会明显增加。另外，因为雨水收集主要是通过雨水口来收集雨水，之后通过雨水管道排入收纳水体中，在暴雨天气道路路面洪峰流量会非常大，造成道路严重积水，形成内涝。此外，因为雨水地表径流的形成，雨水排出的过程中把路面中的污染物带入收纳水体中，造成了水体污染。为了解决这些问题，在进行海绵技术建设应用的过程中，需要在机动车道内设置截污式环保雨水口，净化雨水中的污染物；在非机动车道和人行横道中增设透水铺装；在道路边缘地带设置开口路缘石；在机动车道和非机动车道中间的绿化带中设置下沉式绿化带，要使用溢流式雨水口。施工道路的总宽度为30m，其中两边绿化带为3m，2条人行道4m，2条非机动车道5m，两侧下沉式绿化带为4m，机动车道为14m，具体的道路横断面。

3.3.1 海绵技术在透水铺装设计中的应用

因为该道路工程是城市道路的次干路，交通流量相对比较大，在应用海绵技术的过程中需要重视道路路面结构荷载的实际需求，还要关注车辆尾气所产生的污染问题。在进行机动车道设计时要采用不透水路面结构设计方式。非机动车道位置不会涉及机动车尾气污染的问题，在选择道路结构时可以采用全透水结构设计。但是在选择道路头水结构铺装设计的过程中，要引起注意的是道路透水铺装设计的厚度，厚度的选择要根据施工道路路面规划的透水性能情况、承载力情况，以及《海绵城市建设技术标准》规定透水铺装设计按照以下的标准来进行设计。（1）在进行非机动车道透水铺装设计的过程中，道路的表面层需要采用透水性沥青混凝土，规格可以采用3cm的PAC10，下层面的透水性沥青可以采用4cm PAC13 的规格；公路的基层要采用透水性能比较高的水泥混凝土，规格可以选择19cm的厚度；采用10cm 厚的3∶7 的砂垫层来作为垫层的材料；这时非机动车道道路的透水结构厚度就要控制在36cm左右。（2）在进行人行横道透水铺装设计的过程中，面层要选择透水性路面板，规格可以是50cm×25cm×8cm的；选择3cm的厚透水干硬性的水泥中粗砂来作为调平层设计规格；基层的设计可以选择15cm 厚度的水泥混凝土；垫层可以和费机动车道的垫层规格相同，选择10cm厚的3∶7的沙碎；综合来说人行道的道路透水铺装结构的厚度也可以控制在36cm 左右，和非机动车道的厚相同。

3.3.2 海绵技术在下沉式绿化带中的应用设计

道路工程施工过程中，人行道和机动车道之间的绿化带设计主要采用的是下沉式绿化带，因为该工程所在的城市其他下沉式绿化带的深度均在15cm以下，绿化带的深度比较浅，无法达到蓄水的目的；所以在该项目工程中下沉式绿化带的深度要进行科学合理的把控，绿化带的深度不能过深，因为过深会影响到绿化带景观效果，并且存在一些安全隐患，因此，该项目中下沉式绿化带的深度设计为15cm～20cm。如果绿化带深度控制在20cm时，绿化带标准高度会低于周围机动车道20cm，此时，如果有效水深为15cm时，下沉式绿化带可以满足雨水的调蓄需求。在下沉式绿化带中需要在一定的距离设置溢流式雨水口，在雨水流量超过绿化带蓄水能力时，多余的雨水会进入溢流式雨水口中，排入市政雨水管网系统中。而下沉式绿化带中的植物选择，也要选择那些耐淹和耐水性植物，这样不仅可以过滤截留雨水，同时还可以渗透到土壤中，达到调蓄雨水的目的。

3.3.3 海绵技术在开口路缘石设计中的应用

道路工程设计中，把绿化带和机动车道之间的路缘石设置为开口路缘石，一般情况下开口路缘石包括三种，一种是圆形开口、一种是矩形开口、一种是豁口形式。其中矩形开口和豁口形式的路缘石有比较大的过流截面，施工起来比较方便，在雨水比较大时，可以很好地进行雨水收集排放，但是其景观观赏性不足；圆形开口的路缘石过流断面比较小，施工难度也比较大，在雨水排放量比较多时，非常容易发生堵塞的问题。因此，在该工程施工过程中采用的是豁口形式的路缘石，并且路缘石的开口长度设置为50cm。

选用的路缘石是603#花岗岩条石，光面使用接卸进行切割，直线段和圆曲线路段缘石长度均为1m，用密缝进行安装，每块缘石之间的缝隙控制在3mm以内。机动车车道的边路缘石采用的是35cm×15cm的立缘石，材质为石质，绿化带和人行道外侧的路缘石采用的是10cm×20cm，以及10cm×15cm的石质平缘石。在开口路缘石前50cm～100cm，对道路的坡度进行调整，使道路坡度和路缘石开口处相对应，开口处的标准高度要低于道路标准高度的3cm，以此来保证机动车道的雨水进入绿化带中。为了在进水处达到截污效果，在路缘石开口和绿化带内部铺放一些碎石。

4 海绵技术在市政道路工程中应用效果分析

4.1 道路工程项目效果分析

4.1.1 年径流总量控制率效果分析

从上述的公式计算中可以发现，该城市市政道路工程项目中海绵技术应用后的设计调蓄容积为265.03m3，其所相对的消解降雨量为30.4mm，而道路实际年径流总量空置率在74.08%左右，＞70%，由此说明，海绵技术的应用可以满足道路年径流总量控制率目标的要求。

4.1.2 年径流污染物消减率效果分析

该市年度悬浮物总量去除率为年径流总量控制率×具体海绵技术应用对悬浮物的平均去除率；根据《海绵城市建设技术指南》中低影响开发雨水系统构建关于复杂性的生物滞留设施，下沉式绿化带中悬浮物平均去除率为80%。通过计算之后发现，该市年悬浮物总量去除率为59.26%，和规划目标年径流污染物消减率高于79%的要求并不相符。通常情况下，城市市政道路工程的年悬浮物总量去除率和规划控制目标相吻合是比较困难的，一般情况下经常通过在周围地段应用海绵技术进行截污处理提高年径流污染物消减率，以此提高年径流污染物消减率，满足规划要求。

5 加强市政工程建设管理解决对策

5.1 加强管理人员教育管理

（1）加强管理制度建设。市政工程管理项目施工前，要制定完整的管理制度，将责任落实到每一个岗位、每一个人员，完善惩罚约束及责任追究机制并严格执行。严格落实以制度管人管事，保证每个管理组按要求、按计划完成任务，不断提升市政工程项目管理工作成效。（2）提高管理人员专业水平。项目管理人员是确保工程项目顺利开展、减少治理安全问题的重要力量，要对部分专业能力不足的管理人员开展有针对性的培训。一方面要加强专业知识培训，提高管理人员管理能力，确保其具备管理市政工程项目的业务素质；另一方面要加强责任意识教育，强化管理人员诫勉机制，推动管理人员增强对工作重要性的体认，自觉遵守市政工程项目管理制度，认真做好本职工作，确保管理工作达到预期效果。（3）增强工程质量管理意识。具备较强的市政工程质量管理意识是有效推动落实质量管理措施的重要前提，不论是管理人员还是施工人员，都应具备相应的施工管理意识，才能确保认真有序进行市政工程施工，工程质量才能有保障[1]。

5.2 加强工程设计阶段跟踪

（1）前期准备阶段。项目前期准备阶段，项目业主要把前期工作做好计划安排，必要时可穿插、交叉进行，以节省时间。在进行项目地质勘察实施现场钻探时，业主代表必须全程跟踪，逐点记录，确保真实、准确。（2）工程设计阶段。设计单位水平参差不齐，为避免因设计工作不到位、设计深度不够而导致的永久性缺陷，在工程初步设计及施工图设计阶段，有必要在出具图纸前组织业主、专家等相关人员，对图纸审核把关，提出建设性意见和建议，供设计单位参考修改，提高设计工作的可行性、合理性、可操作性，尽量避免后续施工中因变更较多而增加工程造价[2]。如：道路工程路基换填是否充分利用块片石、砂包土等本地物美价廉且效果良好的地材；绿化工程品种、行道树胸径大小是否适宜；照明灯杆样式、灯的色温是否符合现场实际要求；雨污管径大小是否满足防洪排涝要求、排水方向是否正确；人行道材料、铺贴方式是否符合当地特色要求等[3]。

5.3 严格工程施工质量管控

项目开工建设过程管理阶段应遵循“百年大计、质量第一”的原则，充分发挥建设、勘察、设计、施工、监理等参建各方主体的责任和义务，确保工程建设保质保量如期完成并交付使用。在此基础上，还应简要说明管理的重点内容。以道路为例，道路工程建设要重点把握“管道排水、路基路面、绿化美化”的原则。首先，应以道路路基和路面工程为监管工作的重中之重，确保道路使用寿命和路面面层质量；其次，应以雨污排水通畅和路面不积水作为另一监管重点，确保满足使用功能；再次，应把人行道、综合管线预埋，绿化、路灯、交通等分部工程按图施工，确保道路美化功能的实现；最后，要把道路施工过程相关工程内业资料整理归档。

6 结束语

在城市市政工程建设中应用海绵技术可以有效缓解城市径流污染和城市内涝问题。但是，在不同地区的城市市政工程建设设计中，海绵技术的应用情况也各不相同，需要根据各个地区和各个市政项目的实际情况进行区别性设计。本文以某市城市市政道路工程为海绵技术应用案例，对该项目中海绵技术在各个工程项目中的应用情况进行了分析，并对海绵技术的应用效果进行了计算评价，结果发现，在道路工程中非机动车道和人行道的透水铺装厚度设计为36cm 时，透水铺装厚度可以满足道路承载力的要求，还可以很好地对道路中的雨水进行快速渗透。

另外，在设置下沉式绿化带深度时需要参考道路年径流总量空置率，该项目中下沉式绿化带深度设置为15cm～20cm 时，选择溢流式雨水口可以满足道路雨水排量，减少内涝问题；此外，在选择路缘石开口时需要根据施工现场的实际情况、景观效果要求情况和水力条件等情况；豁口形式的路缘石开口具备使用便捷、水力条件好等优势，在该项目施工中有比较高的利用价值和优势。由此说明，海绵技术在城市市政道路工程中的应用可以有效缓解城市道路积水、内涝问题。