基于海绵城市理念的市政路桥设计

刘丁嘉

（广州市市政集团设计院有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

在城市发展规划中，城市路桥的设计至关重要。优化路桥设计工作，对促进城市发展和改善城市环境有非常积极的作用。从目前情况来看，部分城市地区道路内涝严重，道路雨水无法迅速排出，不仅影响人们的正常出行，还会造成资源浪费严重的问题。因此，现实工作中，可基于海绵城市理念完成路桥的规划设计，借此提高路桥建设质量，实现城市水资源的优化配置，助力城市交通可持续发展。

1 海绵城市理念介绍

1.1 海绵城市理念的核心思想

通俗来说，海绵城市建设理念是将城市比喻成一块大海绵，既要保障城市的储水功能，同时又要满足水资源的使用要求。最关键的是，要在城市建设设计中想方设法提升路桥基质吸水性，科学改善道路使用现状，积极强化“海绵”路桥体的使用效果，全面保障城市抗洪能力。结合现实经验可知，“海绵”路桥体的建设要综合考虑各种要素，基于各类基础设施上，借助高效的资源配置与雨水分配，保障路桥工程耐久性，确保出行安全。在改善城市水循环效果的前提下，合理提升城市的排水、蓄水水平，实现生态型城市的建设。海绵城市理念如图1 所示。

1.2 海绵城市理念的优势

城市建设中存在的主要矛盾就是城市生态环境保护与城市经济发展的矛盾。为协调两者的关系，政府出台了多个配套政策，其中最核心的手段就是通过海绵城市的相关理论，缓解城市的蓄水与排水压力，在优化城市环境的同时，助力城市可持续发展，减轻城市环境污染的压力[1]。实践证明，利用海绵效应可缓解城市内涝压力，在充分调动城市水资源的同时，发挥较强的防雨防洪作用。

2 基于海绵城市理念的路桥设计要点

2.1 路桥路面施工设计

在路桥路面的设计中，需保障车道有一定的倾斜度，借此增强道路排水能力。一般情况下，该角度需小于2%，借助这样的设计，雨水可以自主进入排水通道，科学强化排水效果，达到城市排水的具体要求。现实中，想要确保积水能够顺利排出，在建设绿化带期间也要保障绿化带高于行车道，这样雨水便可通过设计好的路面坡度进入水沟中，减少雨水的沉积。此外，还可在绿化带的下方科学埋设排水管，借此增强绿化带的排水能力。也可在排水管道内安装渗透设备，借此保障充足的地下水补给，或使用相对专业的设备将雨水排到深处，满足城市水资源调配的具体要求。针对人行道的设计，要使用优质的材料铺设路面，保障路面的透水性能，降低路面积水问题的影响。总而言之，在实施路桥结构设计环节中，可借助科学的方式实现路桥表面的积水排放，将积水渗透到基层，借此达到城市排水的标准。

2.2 路桥排水系统设计

路桥排水系统设计是重要的工作，基于海绵城市理念在实施路桥排水系统优化期间，需综合考虑多方面的要素。为达到排水的标准，要在施工设计开展期间，优化路桥的排水沟，以生态理念作指导，确保排水沟的应用效果。明确排水沟结构的层次特征，满足循环用水的要求，排水沟结构设计效果如图2 所示。在排水系统设计中，可多使用多孔且粒径比较小的材料形成路桥结构的多空层，借此调节路面的积水，保障良好的排水效果[2]。实践证明，这种多孔且粒径偏小的材料透水性比较优异，但在使用过程中要保障周围的清洁性，以免出现堵塞的情况，弱化路桥排水系统的应用效果。

图2 排水沟结构设计效果

2.3 边坡支护的施工设计

结合现实经验可知，许多的路桥工程建设地点较为特殊，工程会处于山区中，基于此还要重视边坡支护的设计，保障路桥工程安全性。传统的边坡支护设计中，比较忽视生态因素的影响，在开展冲刷防护工作时会选用透水性一般的水泥作为主要材料。在海绵城市理念的指引下，这方面的工作需要有所创新，要结合岩层的性质制定科学的边坡施工方案，保障施工效果的同时，增强支护结构的生态属性。根据科学的经验，应在边坡坡脚设置草沟，并在边坡的沟底位置有效设置碎石盲沟，利用这样的方式，科学连接路面的排水管道，搭建起优质的路桥排水系统，消除城市内涝等方面的隐患[3]。

3 海绵城市理念在路桥设计中的具体应用

3.1 工程概况

某路桥处于城市主干道，道路总长度为14km，宽度设计为100m。该项目的地质情况较为复杂。土层物理力学性质参数如表1 所示。

表1 土层物理力学性质参数

因为该路桥所在城市的降水量较大，为保障路桥的整体使用性能，需要在其规划设计阶段引入海绵城市的理念，科学提升路桥设计质量。根据《海绵城市建设指南》中的内容，该城市道路建设中应用海绵城市的理念十分必要。城市的径流控制率（重要参数）以及设计降雨量如表2 所示。

表2 径流控制率和设计降雨量

通过查阅该城市资料可知，市政道路比较集中，再加上雨水渗透性比较弱，直接诱发了水资源的恶性循环，促使水资源出现恶性循环，一些原本会渗入地下的雨水在下渗的过程中被阻隔至地面，造成了雨水堆积问题。一旦降雨量过大时，此类问题会被加重，甚至发生城市内涝。在径流量一直大于渗透量的状况下，城市内的交通情况也会受到影响，甚至产生交通拥堵问题。因此，在对该市进行道路设计时，需在设计中融入海绵城市的建设方法，确保公共交通的运行状态理想，通过雨水资源的合理利用来降低雨水径流量，在提高资源利用率同时，为生态型城市环境的建设提供重要保障。

3.2 海绵城市理念指导下的路桥设计优化措施

3.2.1 道路排水设计

结合工程案例实际情况，道路排水方面的设计需遵循以下技术要点。

首先，将绿化带打造成排水系统，借此增强绿化带的排水能力。案例项目中的排水系统分布需要遵循对称分布的原则，主要在道路的两侧进行设置。并且在前期设计环节中要预留一定的坡度，满足坡度角度小于2%的具体要求，科学保障设计效果。实践环节中，为确保排水系统的使用效果，排水系统中的草沟设计同样不容忽视，生态草沟的打造要应用到水洗砂、碎石等这些透水性能好的材料，借此保障排水效果。草沟中需要种植和环境相匹配的乔木、灌木等，确保城市绿化的作用。与此同时，在路牙部位（重要位置）设置泄水孔，这样是为了方便将路面的雨水科学引导到生态草沟内。除此之外，在整体设计中为了保证草沟内的雨水不会源源不断向外溢出，还要在碎石层中铺设排水管，实现雨水的快速下渗[4]。必要时，需要在路桥沿线最低处（雨水容易集中处）设置集水井，便于水资源的利用。

其次，使用透水性混凝土，以提高路面施工质量。现实施工设计中，为提升路面的透水性能，可对人行道浇筑高性能混凝土，确保大雨冲刷下路面依然可以没有积水，进而保障出行的安全与通畅。结合现实经验可知，为了达到路桥设计目标，提高雨水渗透率，可在人行道浇筑过程中使用透水性能优异的混凝土，借此改善路面容易积水的现状，确保路面的雨水以最快的速度渗透至地下环境。目前，随着海绵城市理念的推广，越来越多的城市开始注重透水性人行道的打造。对人行道进行设计时，要注重混凝土的配比，保障其配比科学，以免影响混凝土使用性能，降低其透水性。科学的混凝土配比如表3 所示。

表3 路桥施工中混凝土科学配比

最后，摈弃传统性的路牙，对路牙进行升级改造。在海绵城市理念的影响下需多使用开口性的路牙，这样可以引导路面径流排至排水系统中，借助有效的方法规避地表的水土流失问题，同时较好完成雨水收集。案例工程中，可以30m 为间隔有效地设置路牙（按照行车方向）。

3.2.2 道路结构设计

（1）下凹式绿地设计。为满足城市发展要求，提高城市防内涝的标准，机动车道两侧的绿化带是改造的重点，可将其设计成下凹式绿地，借此保障路面的排水效果。此外，在重要的区域设置雨水口，保障雨水可以集中流进主管网。加强雨水资源的利用，可将雨水简单处理后，将其用到绿化灌溉中，保障资源的利用率。结合案例项目给出的道路横断面图来看，经过科学的设计后，雨水流动方向将会得到控制，由较高的机动车道缓缓流向下凹式绿化带，然后途径人行道流向地势更低的下凹式绿化带，直至雨水汇入主管网中，完成雨水的收集工作。在此过程中，雨水的收集率和利用率将大大提升，可进一步满足海绵城市的建设要求，缓解城市内涝问题。参照海绵城市建设的相关标准来看，在市政路桥项目中设计下凹式绿地作用显著，为确保下凹式绿地的使用效果，凹进部分的深度设计至关重要，要结合地形进行调整。要明显低于机动车道15cm 左右，后续的排水效果才能理想。除上文所提及内容外，在“海绵体”路桥的设计中，为满足整体设计要求，还应该在路缘石侧向等重要位置设置进水口、挡水沿以及溢流井等附属结构物，科学提升下凹式绿地的蓄水量，借此达到海绵城市的建设标准。同时，铺设防渗土工布（在绿化带两侧），避免雨水渗出时直接对道路基层的质量造成破坏[5]。

（2）微地形处理。除了下凹式绿地设计外，在道路结构优化中还要合理使用微地形处理技术，提高路桥设计质量。结合现实经验可知，市政道路中间需要增设宽度理想的中央分隔带，通过这样的设计可以进一步约束雨水流动的范围。然后再辅助下凹式设计方式，调整区域范围内的积水量，利用科学的设计手法满足年径流量的控制要求。

3.3 应用效果分析

该路桥路面和道路结构设计中，全过程渗透了海绵城市的理念，不仅优化了路面的排水系统，区域内透水砖铺设面积也比较大，总面积为66165m2。通过合理的设计后，该城市有效储蓄水资源总量明显提升，达到了23049m3，同时年径流量控制率（区域内的）也达到了76%，整体改造效果较为显著，可满足海绵城市的建设要求。

4 结语

综上所述，随着建设标准的提升，市政路桥的设计要求普遍提高，在保障路桥质量的同时，路桥路面的透水性等也需要达到标准，借此满足生态型城市的发展要求。基于此，在路桥设计与规划中，需积极渗透海绵城市建设理念，利用路面和道路结构优化，不断提高路桥的使用性能，借助优化排水系统、铺设透水砖等系列措施，助力市政路桥设计与施工的可持续发展。