海绵城市建设理念下市政道路设计要点分析

赵 宇,胡庆峰

（沈阳市市政工程设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 110015）

在城乡一体化进程不断加快的背景下，我国的城市数量不断增加，城市规模迅速扩大，市政道路建设的重要性也日益突显。传统的市政道路本身不具备排水能力，需要借助市政排水管网排水，一旦城市遭遇短时间强降雨，路面上的积水无法及时排出，就可能引发市区洪涝灾害。为了解决这一问题，可以在市政道路设计中引入海绵城市建设理念，确保道路系统可以实现对雨水的渗透吸收，以缓解排水系统的压力。

海绵城市属于城市雨水及洪水管理的新概念（见图1），系指利用先进的科学技术以及措施手段，在城市中进行基础设施的建设和改造，使得城市可以变得如同海绵，灵活应对雨水引发的各种自然灾害，打造出相应的雨水处理系统，确保在遭遇暴雨时，能够有效地吸收和积蓄雨水，将其应用到市政绿化、道路清洁等领域，使得雨水可以在不同区域和不同时段，实现自由迁移。海绵城市的建设需要关注生态系统保护，在设置人工海绵设施的同时，也应该对自然设施进行合理利用，提升城市的排水性能，切实保障防洪安全。需要明确的是，海绵城市的建设并不需要从头建设，而是能够通过对城市排水设施进行改造和优化的方式，发挥其作用和价值。在实施海绵城市建设的过程中，需要做好自然降水、地表水以及地下水的统筹工作，针对水循环利用的各个环节进行协调[1]。

图1 海绵城市理论

海绵城市的价值体现在几个方面：首先，在合理利用海绵效应的情况下，城市排水问题可以得到有效解决，相应的基础设施能够得到完善和优化，实现对城市自然生态环境的保护。其次，在对城市进行改造的过程中，通过建设调蓄池、改造雨水管线等措施，可以在城市中形成大量的“海绵体”，将雨水引入到公园、绿化带等区域，提升城市整体的蓄水、渗水和排水能力。海绵城市建设可以有效减轻城市的防洪压力，一定程度上可以解决水资源短缺问题。另外，海绵城市理念的应用，还可以减轻市政排水管网面对的压力，降低基础设施建设和维护所需的成本，也能够实现城市绿地、园林及景观水体的相互结合，减少城市环境的治理费用。最后，海绵城市可以增大城市内部的绿地面积，丰富雨水补给地下水的途径，在完成雨水收集处理后，应用到绿化工程或者景观水体中，可以实现水资源的循环利用[2]。

市政道路是城市建设中一个非常重要的组成部分，在城市化进程不断加快的背景下，市政道路在城市建设用地中的占比也随之增长，达到了15%~25%，道路路面积水问题成为市政道路建设中需要解决的关键性问题。城市在遇到短时强降雨的情况下，原本的排水系统容易出现超负荷运转的情况，导致雨水无法及时排出，出现内涝问题。海绵城市建设理念的提出，能够有效解决路面积水问题，在推动城市可持续发展方面，也发挥着不容忽视的作用。

2.1 做好道路断面设计

市政道路在长期使用过程中，路面可能出现大量裂缝，这些多是因为车辆的累计荷载导致。想要对这一问题进行防范，需要在市政道路设计中，关注车辆行驶的最大荷载，同时也必须将路面长期积水引发的路基损毁问题考虑在内[3]。基于此，市政道路断面设计中，应该关注道路在功能、布局和景观等方面的要求，通过合理组合的方式，推动道路断面的科学布局。例如，可以将行道树的树池设计为生态数值，将种植土下凹约5~10 cm，使得雨水能够积存在树池内，减少路面积水，同时也能够避免雨水径流下渗对道路主体路面以及路基的破坏。这样的方式，能够对城市区域的生态系统进行修复和完善，也可以起到美化环境，提高城市生态效益的作用。

2.2 重视径流系数设计

市政道路设计人员可以结合城市所处区域的年平均降水量，获取年径流总量控制规律对应的设计降水量，经过全面分析计算后，得到道路的降水总量，再配合加权平均法计算，获取综合雨量径流系数，结合径流系数来对路面材料和结构进行合理设计[4]。透水路面径流系数与降水量的关系如表1所示。

表1 透水路面径流系数和降水量的关系

2.3 关注路面结构设计

传统市政道路设计中，为了保障道路的承载力和耐久性，多是采用不透水结构或者面层透水结构，这样可以有效保护路基，避免其受到雨水的侵蚀。海绵城市建设理念下，市政道路设计需要在满足功能性和安全性的基础上，最大限度地提升道路的渗水和蓄水能力，而要做到这一点，需要切实做好路面结构设计。下面从人行道和车行道两方面进行分析。

2.3.1 人行道路面结构设计

人行道本身对承载力并没有很高的要求，因此在结构设计中可以考虑全透水结构，面层使用透水混凝土或者透水沥青、透水环保砖，基层使用级配碎石或者骨架空隙水泥稳定碎石。为了尽可能减少各种因素对路基的影响，需要在人行道靠近道路一侧，设置隔离层，铺设碎石沟，依照路基深度来确定碎石沟的深度，同时也需要确保道路范围内雨水和渗水层的有效连接，做好雨水的集中处理。绿化人行道一侧同样可以通过设计渗透层的方式发挥出雨水收集的作用。另外，在对渗透性良好的人行道进行设计时，应该选择具备较强渗透性的土基，将雨水渗透作用最大限度地发挥出来[5]。

2.3.2 车行道路面结构设计

在针对市政道路工程中的车行道路面进行结构设计时，为了保障行车的舒适性，路面面层通常都会选择沥青材料，但是沥青材料本身并不具备良好的渗水性。从建设海绵城市的角度分析，可以对沥青材料进行改性，引入透水沥青，在充分保障路面结构强度和耐久性的基础上，提升其渗水性，使得雨水可以快速渗透到结构内部，通过临时储水基层进入土基，又或者渗透到排水管道中，避免雨水在路面停留，起到消除地表径流、缓解城市内涝的目的。依照不同的结构形式，可以将车行道的透水路面结构分为三种不同类型：第一种是全透水路面结构，适用于公园道路、小区道路、非机动车道以及城市支路等。这些道路本身对承载能力的要求较低，全透水路面结构可以满足这些道路对承载力和耐久性的要求。第二种是基层透水结构，适用于对路面承载能力和稳定性要求相对较高的次干道机动车道，在设置透水基层的同时，配合半刚性基层和底基层来提升道路路面的承载能力[6]。第三种是面层透水结构，适用于城市主干道和快速路。这些道路交通流量巨大，对路面结构的承载能力和稳定性有着极高的要求，因此可以只设置透水面层，配合半刚性基层、半刚性底基层来保障路面的使用安全。

2.4 加强边坡支护设计

一般情况下，边坡支护设计常见于城市周边地区，设计人员在考虑海绵城市理念的同时，也需要做好预见性设计，确保在周边城市遭受雨水威胁时，能将边坡转化为临时性的防洪堤。从这个角度分析，在对边坡支护方案进行选择时，应该优先考虑护面墙和植草防护两种形式。传统的护面墙并不能很好地迎合海绵城市建设理念，不过可以对其进行创新，引入相应的渗水层方案，这样得到的护面墙虽然在控水能力方面弱于植草防护，但是也有着更强的稳定性和倒流性，适用于海拔落差相对较大的城市。如果选择植草防护，需要注意，在遭遇短时强降雨或者长期连续降雨的情况下，护坡可能有垮塌的风险。基于此，设计人员在针对边坡支护体系进行设计的过程中，应该将各方面的风险因素考虑在内，推动护面墙和植草护坡的相互结合，在靠近路基的位置，可以通过设置挡墙的方式，降低护坡垮塌对路面的危害[7]。

2.5 做好道路绿化设计

一是生态带设计。市政道路两侧需要设置绿化带，在净化空气、美化环境的同时，也可以起到蓄水控水的作用。生态绿化带依次从上到下做如下设置：上层为土层，需要确保泥土能够适宜植被的生长需求，为水资源的渗透提供便利；
中层为碎石，能够强化植被的承载能力；
下层设置输水管道，方便水资源的储存与疏通。

二是植草沟设计。可以在市政道路中央分隔带或者周边绿地设置植草沟，使其能够发挥人工湿地、雨水塘的功能。应该在选择植被时就做好植草沟设计工作，优先考虑本土植被，以确保其能够适应气候条件，提高成活率，同时要求能够在一定程度上免疫路面积水带来的影响，实现对水资源的吸收储存。应该采用多种植被相互组合的种植方式，这样才能更好地突出植被的景观性，迎合绿色城市的发展需求。在地下水资源储存达到饱和的情况下，可以通过植草沟将水资源输送到其他区域，实现对水资源的合理调配。

三是下沉式绿地。下沉式绿地是利用低于周边设施的公共绿地，对雨水进行收集和储存。可以在绿地种植土的下方，埋设高分子集成网络块，形成储水装置。下沉式绿地通常都被设置在广场或者室外停车场，其必须位于市政道路红线的外侧，确保在路面出现积水时，能够快速对积水进行吸收和储存，而当储水量达到饱和后，可以利用地下排水管线来实现分流[8]。

四是绿地衔接设计。海绵城市理念下，应该依照不同区域的不同情况，选择不同的绿地连接形式。如果区域内水资源相对稀缺，对雨水收集储存的需求量较大，应该加强排水管道的设计，将雨水引到湿地中，做好净化处理，实现对水资源的补充。如果区域水资源丰富，则需要采用雨水截流净化技术，确保雨水在经过处理后可以排放到绿地中，对径流高峰进行缓解。若市政道路所处区域的径流污染严重，需要做好植草沟、雨水花园等的设计，对雨水进行层层净化，然后排入绿地中，实现雨水有效利用的同时，也能够对污染进行控制，切实保障城市地区的生态环境质量。

2.6 重视LID侧石设置

在传统市政道路设计中，通常都是借助侧石来将雨水径流引入到雨水口，雨水会在没有经过任何处理的情况下，直接汇入到市政排水管道，容易引发管道堵塞的问题。LID侧石通过将开口移除的方式，实现路面径流能够被均匀地分配到临近的雨水处理设施中，在场地内尽可能多地保留雨水。侧石的选择需要结合土地利用情况和暴雨水管理的需求，LID侧石的具体形式有很多，如预制穿孔侧石、侧石开口、溢流侧石等。

2.7 优化道路雨水口设计

市政道路设计中，应该对雨水口的设计进行优化，在保障其基本排水功能和引流功能的前提下，提升雨水口对于树枝、杂物等的阻挡能力，避免其堆积在雨水口影响路面径流的顺利排放。从实践的角度，设计人员需要对原本市政道路中的雨水口进行调整，在适当位置设置过滤网和出水支管，使用混凝土对下水道进行加固，确保在对雨水进行收集的同时，可以完成初步沉淀，将雨水顺利排放到排水管网中[9]。

2.8 明确设计注意事项

基于海绵城市建设理念的市政道路设计包含内容较多，设计前需要做好统筹安排工作，依照相关规定和准则，对设计方案进行明确。具体来讲，一是应该对进水口下凹的位置进行合理设置，要求进水设施可以具备较好的流通性，提升进水效率，保障进水口设备的稳定可靠运行，避免出现冲刷破坏的问题。二是应该在城市整体水循环系统中，增加溢流排放系统，使得城市整体能够始终保持理想的排水状态，将水循环系统的作用和功能充分发挥出来。三是应该对项目设施渗透工作进行不断完善，加强对渗透现象的控制，最大限度地保障市政道路的安全性能，满足道路建设的要求。四是应该在城市中的一些重要区域，设置相应的安全警示标志，避免路面积水对市民出行安全以及公共系统安全的影响，尤其是一些地势低洼，容易发生积水的区域，如隧道、立交桥下等，做好警示标志的设计非常必要[10]。

总而言之，将海绵城市建设理念应用到市政道路设计中，能够推动道路设计方法的优化，增强道路对雨水的渗透和储存能力，缓解城市在暴雨天气下的内涝问题，也能够减轻市政排水管网面临的压力。海绵城市建设是一个系统性的工程，需要立足城市全局做好统筹分析，在市政道路设计中体现“渗、滞、蓄、用”等理念，对相应的配套设施进行完善，以此来保障市政道路设计的整体效果。

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