“海绵城市”理念的市政道路设计综述

陈义展

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 200092

1 “海绵城市”概述

“海绵城市”，即城市像海绵一样，在降雨时把雨水吸纳、存储，在不降雨时将存储的水加以利用，从而改善城市对水的控制利用状况。

“海绵城市”的概念最初是针对城市建设中硬化路面和设施过多，在碰到大量降雨时，排水系统无法及时排水，造成城市洪水和内涝的情况而提出的，目的是改善城市洪涝状况，随着概念的延伸，由改善城市洪涝扩展到对雨水的存储利用，改善城市的水环境状况。发展到当下，“海绵城市”还包含与自然协调、和谐共存的理念。

2 如何构建“海绵城市”

海绵城市的建设，主要遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针，通过低影响开发（Low Impact Development LID）雨水系统来实现。当前，海绵城市正逐步由理论倡导进入实践阶段，国家、各省市等层面，相继出台了不少指导性文件，编制了相应的规范和标准。

海绵城市建设，宜把握以下两条原则。

（1）统筹协调、各有分工

建设海绵城市时，应该把城市、区域作为有机体统一进行设计和协调，充分发挥不同地块各自的优势和特征，通过各个地块、区域的协作，共同实现海绵城市的功能。

在当前的海绵城市建设中，存在对某一类型用地在LID设施以及海绵城市功能的建设上求全责备的现象，既不经济，也悖逆了与自然协调的理念，也不利于长远的使用、维护和改造。

（2）功能为主、因地制宜

海绵城市建设的根本目的是解决城市洪涝、改善城市水环境，我国领土广大，各个区域、城市的水资源状况差异巨大，所面临的水的问题各不相同，建设海绵城市时，应该因地制宜，采取具有针对性的措施和方案，来改善相关状况。

例如，江南等水网丰富的城市，海绵城市建设时，可不用强调蓄水功能和设施，而侧重于渗水、滞水功能的建设；干旱区域，则要更偏重于蓄水和用水等方面的建设。

另外，海绵城市主要是以LID设施为实现手段，但LID设施并非实现海绵城市的唯一方法，在设计和建设过程中，宜因地制宜，尽量利用现状、自然的条件和环境来实现。

3 “海绵城市”道路与一般道路差异性分析

道路排水的基本要求是尽快地将地表水排出，保证行车安全，行人顺利通过。“海绵城市”道路与一般道路在雨水排水、利用等方面具有以下差异：

（1）排水理念的差异

一般道路雨水排水，是将所有雨水汇流到雨水口，再由雨水管排出，其排水理念是集中处理；海绵城市道路雨水排水，将雨水通过渗透、滞水、外排等多种方式处理排出，其排水理念是分散化处理。

（2）对行车安全影响的差异

一般道路雨水完全在地表形成径流，通过雨水口排出道路，地表径流容易形成行车安全隐患；海绵城市道路雨水部分下渗到路面结构内部，减少了路面雨水径流，有利于行车安全。

（3）系统可靠性差异

系统可靠性主要是基于排水方式的差异。一般道路中，某一段道路范围的雨水通过某特定雨水口和雨水管排出，雨水排出路面范围的路径和方式较为单一，系统可靠性较差；海绵城市道路中，雨水通过下渗、存储等多种方式进行综合处理，雨水外排方式和途径多样，系统可靠性较高，且LID设施可对经由雨水管排出的雨水起到削峰填谷的作用，进一步增强了系统可靠性。

（4）系统功能差异

一般道路仅考虑将雨水排出道路范围，不涉及雨水净化、存储和使用等方面。海绵城市道路通过路面结构层、绿化带等，对雨水进行截污和净化，借助蓄水设施、绿化带等，实现雨水的存储和利用功能[1]。

4 “海绵城市”道路设计

4.1 车行道设计

（1）路面材料选择

通过采用透水路面，让车行道范围雨水下渗，来满足海绵城市道路设计功能。透水路面包括透水水泥混凝土路面和透水沥青混凝土路面两类。

目前，国家层面针对透水路面材料的规范主要有《透水水泥混凝土路面技术规程》（CJJ/T135-2009）和《透水沥青路面技术规程》（CJJ/T190-2012），部分省、市针对自身特点，也出版了一些透水路面材料方面的应用技术规程。

透水水泥混凝土和透水沥青混凝土是通过采用特殊的原材料、配料比、加工工艺等方法，从而增加混合料中的孔隙比，进而实现透水功能。目前，透水路面材料在强度上与不透水路面材料尚存在差距，在规范中仅提倡在荷载较轻的道路上使用。

在材料上，目前国内部分厂商的透水路面材料的透水功能已经得到了验证，具有较好的效果。

图1 某厂商透水水泥混凝土样块透水功能实验

（2）结构设计

透水路面结构分为全透水结构和半透水结构。机动车道采用半透水结构，非机动车道可采用全透水结构。

①透水水泥混凝土结构设计

机动车道的半透水结构自上而下可分为4层，表层的透水水泥混凝土面层，第二层为不透水的混凝土基层，下面是稳定土基层和路基。雨水可渗透入面层，并受不透水基层阻隔，无法下渗到土路基中，在不透水基层表面的透水水泥混凝土面层中形成径流排出[2]。

非机动车道可考虑采用全透水结构。当采用全透水结构时，需防范雨水对路基可能产生的不利影响。

②透水沥青混凝土结构设计

根据透水沥青混凝土中透水层的结构层数和厚度，透水沥青混凝土路面结构可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种。

透水沥青路面Ⅰ型：仅面层采用透水沥青混凝土，面层与基层设置不透水封层。

透水沥青路面Ⅱ型：面层、基层采用透水材料，垫层采用不透水材料，基层与垫层间设置不透水封层。

透水沥青路面Ⅲ型：面层、基层、垫层均采用透水材料，雨水直接渗入土路基。

从Ⅰ型到Ⅲ型，透水层厚度依次增大，蓄水能力依次增强，同时，结构强度依次降低，所适应的交通荷载依次减轻。需注意的是，根据《透水沥青路面技术规程》（CJJ/T190-2012）规范，当采用全透型（Ⅲ）结构时，要求路基土渗透系数大于等于7×10-5cm/s。

（3）排水设计

在车行道范围内，雨水部分通过下渗、在道路结构层内形成径流，部分直接形成地表径流，并最终排出道路。路面排水根据道路是否设置有下凹式绿化带可分两种情况。

当设有下凹式绿化带时，雨水主要从车行道范围汇入下凹式绿化带中，再在绿化带中进行消化处理。通过设置开孔路缘石，让雨水顺利地进入绿化带。开孔路缘石可分权开孔和半开孔两种，全开孔路缘石便于雨水汇入绿化带，半开孔路缘石整体性、美观性更好。当采用半开孔路缘石时，开孔位置、车行道范围汇水排水等设计可比照一般道路的雨水口设计。

当未设置下凹式绿化带时，可在车行道边上设置盲沟，沟中设置纵向穿孔排水管的方式进行排水。也可采用一般道路的方式，通过设置雨水口和雨水管的方式进行排水，当设置雨水口排水时，需留意透水结构层厚度与雨水口标高间的关系处理。

4.2 人行道设计

人行道的LID设计主要有透水铺装、生态树池等。

与车行道相比，人行道所承受的荷载强度较小，其所需结构强度要求更低。透水铺装主要通过采用各式透水人行道砖，配合中、下层透水结构设置，目前，人行道透水铺装已经有较大范围的应用。

生态树池，改变了传统树池高于人行道平面的设计，生态树池低于人行道平面，内部设置较大的储水空间，可存储部分周边区域接纳的雨水。目前，生态树池也得到了较为广泛的应用[3]。

4.3 绿化带设计

绿化带是海绵城市道路实现蓄水、净水、用水、排水功能的重要设施，绿化带设置LID设施，需要其具备一定的宽带。

与一般道路中，绿化带高于车行道、人行道不同，在海绵城市道路设计中，绿化带低于路面高度，呈下凹式，利用下凹空间，吸纳存储雨水。具体设计如下：

（1）侧石、平石设计

为便于车行道范围雨水汇入绿化带，侧石采用开孔路缘石，开孔处的车行道一侧的平石宜空出，以便于雨水汇入，绿化带中侧石开孔处宜设置消能设施，以减少汇水处的冲刷。

（2）绿化带结构设计

绿化带主要结构可分两层，一是上层种植土，主要满足植物生长的要求；二是下层蓄水、净水、排水层，由级配碎、砾石等构成。为增加绿化带净水功能，可在级配碎石层与种植土层增设砂层。为防止上、下层间的混合，在上下层之间设置透水土工布；为防止绿化带中雨水渗入地基，造成损害，在下层底部铺设不透水土工布。

（3）绿化带排水设计

绿化带可存储、利用部分雨水，雨水汇入绿化带后，优先自由下渗，经种植土层下渗到级配碎石层，再渗入纵向穿孔排水管中，并通过横管等，排入市政管道或专门的LID设施。海绵城市绿化带排水设计主要包含以下几部分：溢流式雨水口、挡水堰、纵向穿孔排水管、横向排水管等。

溢流式雨水口：溢流式雨水口高于绿化带地表，低于开孔路缘石开孔高度，当雨量较大，雨水漫到溢水口高度时，直接经由雨水口排入纵向排水管，从而方式绿化带内雨水漫到车行道。

挡水堰：挡水堰在绿化带中呈横向设置，主要功能是将绿化带分隔开来，防止绿化带中雨水随着道路纵坡汇集到纵断面低点。挡水堰不宜完全隔断，应保证雨水能够一定程度上的自由流动。

纵向排水管：纵向排水管官身穿孔，可用透水土工布包裹以减少砂、石进入管中，纵向排水管既接收经由下渗汇集的雨水，也接收直接经溢流式雨水口流入的雨水。

横向排水管：联通纵向排水管和相应的市政雨水排水总管，将纵向排水管中雨水及时排出，或引导到周边蓄水设施和 空间去。

5 结束语

海绵城市市政道路对改善城市水环境状况具有重要意义，海绵城市道路设计是一个包含道路、排水、绿化等多个专业的系统性工程，其设计过程中，需要不同专业人员共同来参与，其功能的实现和改进，更需要从设计，到建设、运营、维护等各个阶段的人员共同来推进。今后，海绵城市理念在市政道路中的应用必将会更加成熟，城市洪涝灾害也必将会得到改善。

[1] 魏永.基于“海绵城市”理念的城市道路设计[J].江西建材,2016,(8):61-64.

[2] 邓淼方.基于海绵城市理念的城市道路设计方式研究[J].价值工程,2016,35(30):139-141.

[3] 孔泽仁. 基于“海绵城市”理念的市政道路优化设计[J].低碳世界,2016,(5):182-184.