海绵城市理念在市政道路设计中的科学实践探索

陈昌奇

（中誉设计有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000）

在城市规划建设中，市政道路设计非常重要，设计的好坏与建设质量有直接关系。现阶段的城市排水系统负担较大，甚至部分城市出现严重内涝、水资源短缺等情况，阻碍了城市发展，这就对市政道路的建设质量提出了更高要求。海绵城市是一种新型雨水管理系统，能够有效解决市政道路设计中的雨水问题，通过运用类似海绵储存的方式进行储水、净水，有效提高水的利用率。将海绵城市理念运用于市政道路设计尤为重要，在坚持节能环保、可持续发展等原则上实现水资源的充分利用，从而促进生态城市建设。

1 海绵城市理念概述

在市政道路设计中，海绵城市理念的应用具有极大的优势，它可以有效解决降雨初期引起的地面污染问题，通过绿化带、雨水口等设置加快排水，预防内涝发生，并且可以收集、净化雨水再次利用，提高雨水资源的利用率。雨水在降落期间会与一些污染气体溶解，如酸性气体、汽车尾气等，其污染性较强。在海绵城市理念下，市政道路设计会在绿化带、道路路面等表层设置配比合适的基质，降低雨水下渗速度，加快污染物降解。雨水资源经过科学处理可以进行再次利用，当其达到饮用水标准后，用来冲厕所、洗衣服或做消防用水等。同时，在海绵城市理念下，通过对雨水进行收集、净化处理后也可以将其应用在工业生产上，如用来清洗机器等可以减少工业用水。此外，市政道路设计中应用海绵城市理念能够缓解城市排水压力，避免雨水堆积。

2 海绵城市理念在市政道路设计中的实践应用

2.1 道路横断面设计

城市道路横断面可以分为4 种，即单幅路、双幅路、三幅路、四幅路。单、双幅路一般不在机动、非机动车道之间设置分隔带，三幅路、四幅路一般在机动、非机动车道之间设置分隔带。图1、图2 为三幅路、四幅路横断面。

图1 三幅路横断面

图2 四幅路横断面

2.2 车行道设计

在海绵城市理念下，城市车行道的设计应结合道路性能和地下水的高度选择达到雨水渗透标准的渗透性材料，并适当增设透水装置，确保车行道有较好的雨水渗透性能，这样不仅可以补充地下水，还可以防止路面积水，预防地面病害问题的出现。在车行道设计上，上基层和道路面层应选择透水性材料，下基层选择非透水性材料，并配合排水管道，保证雨水能够顺利进入周边绿化带或雨水管网，避免路面积水造成较大破坏。

2.3 人行道、非机动车道设计

在市政道路人行道设计中应充分利用具有扩散性的材料，保证雨水能够有效渗透。透水砖、彩色透水混凝土的应用较为常见，涂抹彩色透水涂料既能避免路面积水，促进雨水快速渗透地面，又可以保持土壤水分比例，补充地下储水量。透水土层具有多孔结构，不仅可以吸热，还可以储存热能，有效调节路面的温度，这对于城市温度、湿度的调节较为有利。透水涂层的孔隙率较高，能够有效吸收城市噪声，缓解城市噪声污染。通过结合道路设计需求，选择合适的透水砖和透水混凝土层有效完成路面设计，从而达到较好的排水效果。以某项目为例，路段长2km 左右，南北走向，在海绵化设计中，通过分散、小规模源头控制设计技术有效管控暴雨径流，低冲击开发模式是使区域开发前后的水文状态尽量接近，不增加地表径流量。通过结合工程设计情况设置人行道透水铺装以及下凹生物滞留带。在人行道内侧，间隔6m 设置行道树池，并使用花岗岩围砌，内部设置树池盖板。在树池间设置下凹生物滞留带种植金边大叶黄杨，内部设置溢流式雨水口。人行道部分雨水从透水铺装渗透，还有部分雨水汇流到下凹生物滞留带，当土层含水饱和后，水位开始上升，高出溢流式雨水口顶部后，便会排入下游的雨水管道系统。生物滞留带设计上宽、底宽均为1m，结构层包括蓄水层、覆盖层、透水性土层、粗砂层和砾石层，在下凹生物滞留带内部设置溢流雨水口，深度在900mm 左右，雨水口顶部比绿地高出150mm 左右即可。

2.4 生物滞留带设计

在海绵城市理念下，市政道路设计比较注重生物滞留带，其主要是利用植被的保留、积累功能收集城市雨水，促进雨水下渗，避免出现城市热岛效应而带来不利影响。生物滞留带一般设置在道路两侧并覆盖表层植被，植被越茂盛，其去除污染物的能力就越强，生物滞留带可以有效吸收悬浮雨水并控制植被的高度。图3 为比较典型的生物滞留设施，其主要功能就是处理道路路面径流，并代替道路绿化隔离带，起到净化、营造景观等作用。生物滞留设施中雨水的停留时间对雨水净化效果有一定影响，不同雨水径流污染物控制对生物滞留设施下渗速率的要求见表1。总的来看，生物滞留设施的下渗速率控制在25～50mm/h 较为合适，若蓄水层深度在30cm 左右，排空时间则在6～12h，该时间是生物滞留设施排空的下限时间值。以某城市次干路生物滞留带设计为例，道路宽25m，人行道宽5.5m，生物滞留带设置的净宽为1.5m，在斑马线位置断开，连接市政雨水系统。然后，在公交站位置处可以设置环保型雨水口，并利用路缘石侧的孔洞进行排水。在该工程中，溢流口间距控制在25m 左右，对于路缘石可以等距设置豁口，并在豁口位置铺设卵石，保证雨水从纵坡处流入滞留带。

图3 生物滞留设施

表1 不同径流污染控制要求的下渗速率

2.5 边坡防护设计

在过去的市政道路设计中，边坡防护主要包括植草、美化、景观等，或结合护面墙等以提高防御效果。在海绵城市理念下，市政道路边坡防护设计主要依据土壤类型合理选择施工工艺，较为环保的措施有草皮平铺、人造草坪等，或可以增加边坡植被的密度有效防范雨水堆积、斜坡失稳等。在生态护坡技术的应用中，应加强人工、自然植被之间的融合程度，合理种植乔灌木、草类植物维持植被生态平衡。石质边坡的开挖会对环境造成一定破坏，很难在较短时间内恢复，所以，结合岩层性质，依据层状脉降低坡速在坡脚位置铺设植草带，或在植草带的下方设置盲沟，便于雨水过滤、排出。

2.6 绿化带设计

在强降雨情况下，城市道路排水压力倍增，导致路面雨水滞留无法排出而引发城市洪涝。海绵城市理念在市政道路设计中的应用，通过加强路内绿化带设计提高道路绿化率，并使其成为自然蓄水池，起到较好的滤水效果，收集、净化雨水。在绿化带内可以配置绿化植物，呈现出较好的景观效果。绿化带的高度应比道路高度稍低一些，确保其在相关标准内，既能利用绿化带吸收空气中的粉尘净化空气，又能够防止路面积水。在绿化带设计中，雨水收集问题需要引起重视，绿化带标高低于道路路面15cm 即可，并合理设置雨水口，保障雨水顺利进入绿化带。同时，重视雨水过滤问题，在绿化带处安装过滤结构提高雨水清洁度，便于再次利用。此外，合理进行排水设计，若雨水量过大，则利用其中的溢流系统将雨水排至市政管网实现循环利用。

3 案例分析

3.1 工程概况

以深圳某道路项目为例，该项目位于城市副中心，道路全长为249m。为了提高道路排水能力和储水能力，改善生态环境，在该道路设计中运用海绵城市理念，采用更加环保的低影响开发设施，实现雨水下渗和收集并改善生态系统。

3.2 设计要点

3.2.1 道路横断面

通过合理设置道路横断面，确定该道路项目范围之内各区域的占比，如人行道、车行道、绿化带等。在道路海绵化设计中，隔离带的占比与其自身雨水收集能力成正相关，占比越大，雨水收集能力就越大。道路横断面作为重要的环节，应结合该道路的等级合理设计，该项目中的道路属于城市支路，规划红线宽度为25m，所以，横断面设置为三幅路形式，实现机非分离。道路横断面包括两侧各3m 的人行道、各3.5m 的非机动车道、各2m 的下沉机非隔离带和中间8m 的机动车道，分为上下行两道。道路断面设计可以在允许范围之内尽可能地将机非隔离带宽度设计到最大程度，以提高道路的绿化率。

3.2.2 车行道

车行道路面材料分为两种，即透水材料和非透水材料。透水材料有透水混凝土、沥青等，在市政道路设计中的应用可促进雨水下渗，但从该城市角度出发，车行道路面雨水污染情况比较严重，铺设透水材料有助于提高吸水率，不过也会对地下水造成一定污染，最终选择使用不透水材料。

3.2.3 人行道

一般情况下，市政道路设计中的人行道选择不透水材料，降雨量较大时容易加快步道的损坏，并且形成雨水堆积出现积水坑，导致出行不便。在该道路项目中，结构面层使用透水步道砖，基层使用透水水泥稳定碎石、透水性级配碎石，透水系数确保不低于1×10-2cm/s。人行道的横向坡度降低为1%，增加雨水的停留时间。人行道的结构使用防滑的彩色透水性步道砖，厚度为6cm；1 ∶6 干硬性水泥砂浆，厚度为3cm；透水水泥稳定碎石，厚度为15cm；压实系数不低于0.95 的透水级配碎石，总厚度为39cm。

3.2.4 隔离带

在道路设计中，隔离带中的绿化面积是道路中裸露土壤的区域，通过适当降低其高度呈现出一个下凹式绿带，提升其雨水收集能力。在隔离带的内部可以增设低影响开发设施，有效提升隔离带的雨水净化能力。选择亲水性的植物设置在隔离带内部，雨水量较大时也可以保证植物存活，还可以起到较好的景观效果。在该道路设计中，道路两边的机非隔离带处设置下凹式隔离带，内部土层包括种植土层40cm、填料层30cm、砾石层30cm，并在最下方设置防渗土工布，其中填料层最好选择中粗砂石、砾石层最好选择20mm粒径左右的碎石。

3.2.5 附属设施

附属设施主要为平缘石和立缘石，将平缘石与地面保持在同一高度，便于雨水顺利流进隔离带，不过同时也会代入外部的垃圾，对隔离带内部的植物造成较大污染，当立缘石比地面高时，在隔离垃圾的同时，也隔离了雨水。对此，在该道路项目中采用开口式立缘石，在路缘石中间打孔，并将两个路缘石拼在一起构成开口路缘石，保证其埋深在10cm 左右。对于机非隔离带外部的非机动车道横坡，从之前朝向道路外侧设计改为朝向道路内侧，这样既能使雨水透过开口路缘石流到隔离带防止非机动车道出现积水现象，又可以有效阻隔污染物。

综上所述，海绵城市理念在市政道路设计中的应用具有极大的优势，也是未来道路建设的趋势。针对市政道路建设中存在的各种问题，通过引入海绵城市理念，在绿化带、人行道、车行道、生物滞留带等方面进行合理设计，以提升道路净水、蓄水能力，从而促进城市的良好发展。