基于海绵城市理念的市政道路给排水设计

王亚楠 姚树国

东营海利丰志成工程设计咨询有限公司 山东 东营 257000

引言

长期以来，雨水积涝一直是我国市政道路施工中所要面对的重要问题，其根本原因在于：一是现有的给排水体系不够科学，致使公路总体上没有足够的排洪能力。二是绿地覆盖度低，导致城区用地没有足够的蓄水功能，导致路面硬化，道路积水等一系列问题，影响了整个市政项目的整体品质。将“海绵城市”概念引入到城市道路的给水与排水工程中，有利于提高给水与排水工程的适应性。近年来，各地都在积极进行着“海绵城市”的概念的构建和普及，在城市中，加快了有机融合给排水建设与海绵城市理念的速度。

1 市政道路给排水设计应用海绵城市理念的重要作用

1.1 有利于提升城市防洪防涝能力

当面临连绵不断的雨季时，由于排水量大、水流急，如果城市的市政道路排水功能不好，就会在人行道上形成大量的积水，为汽车和行人带来很大的不便，会对交通系统造成极大的影响。同时，长期的大片水渍，对路面的品质造成影响，严重的话，甚至会造成路面沉降、崩塌、开裂等严重后果，从而增加了出现交通事故的概率。将海绵城市的概念引入到市政道路的给排水设计工作中，可以有效地、合理地收集雨水，进而提高了城市的抗洪防洪效果[1]。

1.2 对城市环境的改进

近年来，我国城镇的迅速发展，使一些地区的生态问题得到了不同程度的改善。加强对城市的给排水进行规划，有利于促进交通和排水系统的协调发展，同时也可以促进城市的健康、绿色和可持续发展。在目前的情况下，各种事实都表明，将海绵城市概念融入城市建设当中，是顺应时代发展潮流的必然选择。为此，我国也出台了有关的政策和法规，加速了城市给排水设计工程与海绵城市概念的深度结合，在提高城市环境质量的前提下，为市民创造更加舒适的生活环境。

1.3 有助于提高降水的利用效率

在过去城市道路的给排水管网的规划中，没有注意到对已规划好的雨洪资源的重新使用，造成了对雨洪资源的极大浪费。海绵城市理念强调并注重对雨水资源进行回收，然后进行利用，通过对雨水资源进行有效的储存，并将经过净化后的雨水资源供应到工业生产和城市居民中，既可以对雨水资源进行高效地利用，又可以避免自然资源的浪费，还可以对城市水资源进行补充，缓解城市水资源紧缺的问题，帮助城市的建设与发展。

2 分析市政道路给排水工程设计中存在的问题

2.1 整体管路设计过于陈旧

结合我国大部分城市道路给排水发展现状来看，仍体现在整体的管道设计过于陈旧，导致这种情况最重要的因素是地下排水管道已经建造了很长的一段时间，没有得到足够的维护。直到在城市道路上发生了积水的情况，人们才开始注意到了对排水管道的维护和管理。但是，在进行维护的过程中，也只是停留在了表层，没有办法对排水管道进行彻底的维护和检修。所以，当遇到了大雨时，很容易导致多次积水的情况发生。另外，在整个排水管道的设计和规划中，很难将细节表现出来，因为其网络布局非常繁杂，这也给维护和管理带来了一些困难，从而给城市的总体发展带来了不利的影响，一旦发生了城市内涝，严重者甚至是会威胁到居民的人身安全[2]。

2.2 受自然因素影响

在市政道路给排水工程设计过程中，为了给城市提供更好的排水系统服务，为市民创造一个良好的市政环境，将市政道路给排水设计的优势充分利用起来，可以有效地提高水资源的利用率，将雨水转换为其他的水资源，对于自然环境中的雨水天气导致的洪涝灾害，可以将多余的积水排出。但因为各座城市所处的地域具有一定的特殊性，所以其所受的自然要素的影响也会呈现出很大的差别，所以，市政道路给排水工程建设具有一致性，很难与各座城市的自然环境相适应，如果在没有对该城市所处区域的自然状况进行全面的认识之前，就开始对其进行给排水规划，那么最后的设计方案也无法将其高质量的落地执行。在城市的市政建设过程中，各个区域的自然情况是不一样的，所以在进行给排水工程的设计时，必须要将其与本地的环境情况相联系，只有在全方位的了解下，才能够更好地发挥市政道路给排水的作用。

2.3 市政管理缺乏规范性

与目前大多数的城市城建发展状况相联系，可以看出，地下排水系统的建设状况十分复杂。此外，在产业市场发展过程中，对给排水系统的建筑和建筑材料的品质也缺少健全的管理，所以在后期的排水系统建设中，很可能会产生一些质量问题。在长时间的积水排放的情况下，很难实现地下支撑，整个的排水排放系统的使用寿命比较低。同时，市政给排水系统缺少健全的管理，因为保养和管理不及时而导致的排水系统泄漏，甚至是出现积水的情况，都会对城市居民的生活用水产生很大的影响。

3 基于海绵城市理念的市政道路给排水设计分析

3.1 顶管施工技术在城市给排水工程中的应用

从技术的角度来看，在具体的运用中，顶管施工技术的关键在于使用专门的顶管机械，按照坡道的需要，对施工的管道进行适当的处理，并将其推进到地下，从而在地下构成一个交叉性的网络系统。这种技术也被称为非挖掘管道铺设技术，在它的实际应用中，表现出了以下的优势：其一，在管道工程施工的过程中，不需要挖掘作业的环节，从而大大地减少了施工人员的工作量，并且还可以避免对周围的植被与土地资源的破坏。第二，这一技术能够被有效地用于需要穿越地表的建筑物或管线工程的铺设，维护施工；第三，相较于传统开挖敷设施工，顶管施工技术在实际应用中所需时间更短、工程成本更低；在进行顶管施工前，要根据项目的实际情况以及周围的情况，制定出一套较为科学的顶进施工方案，例如测量、铺设导轨等，在后续的工作中，要对顶管顶入的强度和刚度进行合理的计算，从而保证项目的顺利进行。注浆工序是顶管法中最重要的工序，是顶管法中长距离顶进所必需的，而注浆物料的性质又会对中长距离顶进的效果产生重要影响。在注浆时，应根据已有的监测数据，对注浆器的土压、减阻泥浆注浆量、推进速度等进行适当调整，以保证注浆时能够对地面的变形进行有效的控制[3]。

3.2 BIM技术在给排水线路总图设计中的应用

总图是一个总体的方案，它可以引导各个参与方一起来完成建设项目，而BIM技术在初步设计中能够搭建出一个比较完善的工程结构。将BIM技术运用到市政道路给排水系统设计中，其目的是利用Civil3D软件建立市政道路给排水系统设计的平面图形，并进行整体设计中的土方量的计算。并且可以将设计模型具体化，然后输入到Re-vit中，并给予材料界面效果，最终与市政道路给排水线等有关的建筑结合，就可以显示出一个整体的工程结构。

3.3 后期控制

在市政给排水项目中，管线防水在最后一步尤其是在最后一步，通常采用分项验收来达到施工控制与防水效果。其中，给排水管道的淤泥清除，管道的疏通，端口的处理等等。①对管线中的淤泥进行清除，必须符合规定，比如管线中没有任何障碍物，没有任何沉积物，也没有任何其他的杂物，并且在管线清除完毕之后，还要做好工程验收的工作。②管线试通是整个施工过程中最为重要的环节，管线试通实验主要是在管线试穿阶段进行的。一般来说，市政给排水道试穿管段的准则是：市政给排水管道试穿管段标准是管道与待插管材质及直径相同，同时其长度需大于3m。在给排水管道防泄漏施工的后期，需要展开系统试压，对漏电管段进行检查，保证所有管段都是符合标准的，在系统试压形成的早期，需要及时展开分段试压。通过灌水试验，可以准确地找出漏水的确切部位，以便及时地进行检修。如果是因为管道本身的材料而产生的泄漏，就需要进行替换，如果是因为施工而产生的泄漏，就需要马上采取有针对性的对策，并且在其修复之后还要持续进行测试，以防止管道泄漏。在城市供水、排水项目的后期运行中，要强化对管线网络的系统性管理，并对管线的运行进行监控。引入地下网络管理系统，可以达到城市给排水防泄漏的目的，从而有效地对城市中复杂的城市给排水管道进行管理。并且，在对地下网络进行空间度量的同时，还实现了对管线的碰撞分析，最小路径分析，交叉分析等功能。

3.4 绿化带的设计

基于海绵城市理念，绿地的设计重点是：①在多雨季节，要进行合适的雨水渗透工作，并对雨水进行初步过滤，以确保雨水的洁净程度可以满足城市生产活动的用水需要。②所设计的绿地必须具有某种集水作用，并与具有较好抗渗性的物质相配合，从而使得经过引流的降雨得以实现。③在绿地系统的规划中，要根据不同的城市环境条件，采取相应的引导措施，保证雨水的流量在某种程度上有规律。另外，在绿地之上，还应该适当地布置降雨导向装置，以保证天然降雨的引导和收集更加流畅[4]。

3.5 路面与结构内部排水设计

在市政道路的给排水系统的设计中，路面的宽度以及狭窄度将与路面排水结构设计紧密相连，并对其结果产生一定的影响。从更深层次上进行研究，发现铺装的宽度是一个不易变化的定向因子。因此，城市管理机构需要根据具体的环境，制定出各种解决办法或者决定，从而保证城市污水处理体系的平稳和正常运行。另外，对于较宽的路面，应该着重考虑与海绵城市的概念相融合，在左右两边建立一个中宽的雨口，这个雨口的建设可以有效缩短在水面上所耗费的周转时间，极大地降低城市排水时间，避免了表层积水过多等一系列的问题。

除此之外，在路面及结构内部排水设计过程中，可在道路两侧等距离设置集中化的集水口，以提高整体排水速度，减少雨水对城市道路路面所造成的冲击。反之，在市政道路路面比较狭窄的时候，应该考虑结合路面单坡排水功能，并结合具体需要，设置横管，以便可以及时排出积水。

此外，从“海绵城市”概念下的市政道路的给水设计的原理出发，应该侧重于市政道路的渗透性。因此，在市政道路上，如果有较大的裂缝，将会引起严重的排水障碍，更有可能引起雨水渗入表层，导致污染破坏。所以，各个区域的市政部门都要更加详细地对目前的城市道路规划状况进行分析，并制定相应的防范措施，特别是要对工程中所需的混凝土等物质的质量问题进行严格的管理，防止出现路面开裂的问题。此外，更要与海绵城市理念相融合，在路面与结构内部排水的设计中，将雨水净化系统纳入其中，不断扩大排水面积，将大量的雨水导入到道路两边的地面排水系统中，避免这些雨水进入到地下，对周围环境造成污染破坏[5]。

4 结束语

综上所述，在目前的市政道路排水设计工作中，将生态海绵城市的构建技术与其相结合，既能全面体现出海绵城市的协调性、开放性和绿色性，又能使其真正发挥出对雨水的高效使用。作为当今生态文明建设的一项主要措施，海绵城市不但能够解决目前存在的路面积水问题，还能够有效地提高目前城市中人们的居住环境，同时还能够在某种意义上促进相关行业的发展和发展，让城市能够更好地吸引更多的资金，从而提高城市的建设水平。这就要求相关技术工作者把它运用到目前的市政道路的排水系统中去，从而更好地促进城市的市政道路的发展。