海绵型市政道路设计研究

唐 亮，赵龙江

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010）

0 引言

海绵型市政道路是海绵城市理念的延伸，我国在可持续发展、绿色发展理念下，推动新时代背景下城市路政生态建设，以提高道路排水、蓄水能力为目标，应用新型材料、新兴技术解决雨季城市内涝问题。海绵型市政道路设计多应用低影响开发技术，增加水资源净化和循环利用，做到对自然降水的可吸收、可排除。

1 海绵型市政道路设计要素

海绵型市政道路设计以提高城市道路的雨水适应能力，提高道路的排水弹性为目标。在功能设计上应满足渗、蓄、滞、净、用、排的各要素要求。渗是指在市政道路的铺装材料选择上，改变市政道路原本硬化路面的结构，使得雨水可以通过材料渗透到地下，补充城市地下水。蓄是指在自然降水过程中，可以将雨水资源积蓄到特定的区域，避免对道路通行产生影响，破坏道路生态。滞是指在道路结构设计上降低雨水在道路地表径流量，避免出现洪涝灾害问题。净是指市政道路在功能上，起到净化水资源的作用。用是指在道路设计中，通过结构设计系统化采集、利用水资源，采取资源调度的方式，减少城市供水压力。排是指通过设施设计、结构设计的方法，将多余的雨水排出，避免出现城市内涝问题。上述设计要素的选择充分贯彻落实海绵城市的建设理念，从市政道路的功能角度出发，贯彻落实绿色理念[1]。

2 低影响开发技术在海绵型市政道路设计中应用

2.1 透水铺装技术

海绵型市政道路应用低影响开发技术，在保障市政道路结构稳定、质量良好的前提下，使用低影响开发设施，确保市政道路水资源调节功能得以实现。在海绵型市政道路设计上，路面工程可以应用透水铺装技术。顾名思义，就是通过改变路面铺装结构增加路面透水性的技术，在市政道路的非机动车道中应用，效果良好。透水铺装技术所使用的材料来源广泛，包括鹅卵石、混凝土、砖块等，也可以应用透水砖材料铺装。上述材料铺装具有良好的透水性，但承载力较差，因此无法在机动车道中使用，但由于铺装过程便捷，适用范围较广，在非机动车市政道路中应用效果良好，可以缓解雨季径流峰值较高的问题。

透水铺装技术应用过程中应注意道路的结构与道路使用要求。例如，对稳定性要求较高的道路，在使用透水铺装技术阶段可以适当优化结构，或者采用半透水铺装结构，以确保市政道路的质量满足通行要求。通常情况下，透水材料会铺装在土壤渗透性较为良好的道路之上，如果渗透性较差的区域，需要辅助安装排水板或者排水管等设施，使道路的排水能力得到保障。又如，在道路下存在地下结构，则铺装过程中应控制覆土量在60cm 以上，并增加排水层，避免对地下设施产生影响。同时，由于透水铺装技术对自然灾害的适应性较差，土质不稳定可能会出现滑坡、塌陷等问题，可以使用相应的防护结构或者防护设施，避免此类问题的产生。例如，某城市的降水量较大，在海绵型人行道市政道路建设中，应用4 层铺装结构，将级配为18cm 的碎石作为垫层，基层铺设质量等级为C25 的混凝土结构，找平层厚度为4cm、透水层使用厚度为8cm 的透水面砖[2]。该设计方案既保障了透水性能良好，也满足了非机动车道的质量要求，如图1 所示。

图1 市政道路透水铺装现场

2.2 生物滞留技术

生物滞留技术是指在市政道路设计中应用生物，满足水资源的要求。这里的生物是指植物、微生物等，该技术在地势较为平坦市政道路中应用效果良好，可以在道路路边、绿化带等位置，实现雨水的渗透、滞留、回收、净化。生物滞留技术在市政道路设计中的应用过程中，既可以满足水资源调节的要求，也可以起到生态环保的作用。但如果市政道路两侧区域存在工业厂房，污染较为严重，则需要应用微生物的分解功能，处理滞留雨水之中的污染物。此外，通过在市政道路区域内设置过滤装置的方式，可以起到筛除、过滤的作用，将水中的杂质有效清除，经过预处理的水源在径流速度上也有所降低，避免径流过大导致雨水堆积出现内涝问题。在市政道路的生态渗透结构中，应考虑到市政道路周边的生物多样性，在不影响周围生态稳定的要求下，在市政道路的底部位置或者外部结构位置，设置相应的防渗设施，以起到调节道路水资源的作用。

2.3 渗透塘结构技术

渗透塘结构技术是指在道路设计中增加道路蓄水能力的技术，渗透塘具有蓄水、渗透的双重功能，且可以起到净化雨水资源的作用。在雨季雨量较大的环境下，在市政道路设计中应用渗透塘，可以起到削峰填谷的作用，调节城市水资源。但渗透塘结构对于道路设计的要求较高，在道路结构设计过程中应预留相应的空间用于水资源的搜集。并根据城市季节性雨量，确保水位标准可以满足蓄水的要求。考虑可能存在水污染的情况，应确保渗透塘的距离与居民区较远。因此，该技术在市政道路中应用具有一定的适应性。

渗透塘作为市政道路雨水收集的辅助性设施，其结构设计是重点。在渗透塘主体结构附近应设置相应的沉砂池结构，用于辅助市政道路净流水的含蓄、净化，将区域内水资源中大颗粒污染物沉降到底部位置。渗透塘的边坡位置设计应控制坡度满足1/3 的标准，底部溢流位置设计参数在0.6m 以上，并在下部位置铺设一定量的种植土层、过滤层等，两者之间的厚度分别应控制在0.2m、0.5m。此外，市政道路雨水径流到渗透塘之后，可以确保渗透塘内的雨水在1d 以内排除干净[3]。

3 海绵型市政道路设计方案研究

3.1 设计思路及要求

海绵型市政道路在充分利用城市地表结构的同时，提高了道路对城市水资源的调节能力。设计海绵型市政道路过程中，考虑到可利用物的调节作用，在道路周围种植植物，净化雨水之后排入滤池之中。应用低影响开发技术设施，如生物滞留技术、渗透塘等，可以将渗透性较差区域的雨水吸纳，避免雨水出现囤积情况。在不影响市政道路人员、车辆安全、稳定通行的情况下，根据城市道路的分布情况，使用渗透材料或者蓄水装置、净化装置，使得市政道路的海绵功能得到保障。对于市政道路设计而言，在充分实地调查的基础上，计算需要安装低影响开发设施的区域、规模、数量，检查道路项目各项数据的真实性、可靠性，确定最终方案之后，形成剖面图或者平面图，开展市政道路设计工作。

3.2 生态排水系统设计

在市政道路设计中应用生态排水系统，在市政道路中存在中央隔离带、车道分隔带的区域，适用于生态排水系统的设计和应用。生态排水系统可以有效改善市政道路的排水条件，避免自然水在道路上堆积的情况。在隔离带和分隔带位置，可以建设深度在30cm 左右的洼地，在中间位置铺装厚度为50cm 左右的混合土层，并在底部位置铺装厚度为30cm 左右的碎石层。市政道路生态排水系统设计与渗透铺装技术相似，但两者的适用对象有所区别。设计人员可以在碎石层位置设置相应的花管，主要用于道路积水的排出。市政道路两侧草沟位置可以安装格栅路牙、孔口路牙，该装置主要用于进水。设计道路具有一定的倾斜结构，可以自动将路面上的积水经过孔口流入草沟的位置。进水口两侧位置可以使用碎石、鹅卵石等石料，用于支撑进水口，确保进水口的稳定性[4]。

考虑到大规模降水在短期时间内可能会出现雨水囤积的情况，为了提高市政道路的雨水排水能力。设计人员可以在每间隔30m 左右设置溢流口，用于提高道路的排水能力。经过溢流口的雨水会流入洼地之内，应确保溢流口的高度在30cm 左右，排水管的直径也应控制在20cm 左右。由于自然降水在经过路面后，存在大量的污染物，可融合生物直流技术，起到控制净流量和去除污染物的作用。例如，在道路排水系统设计中，应用砂料、椰糠等物质混合成的涂料，作为雨水的渗透介质。且在市政道路雨水渗透过程中，可以在土壤中添加相应的物质，去除雨水之中的氮、磷等元素。

在高架快速路设计中，可以使用生态树池混合生物滞留等方式，结合道路断面设计图，设计相应的排水设施。在高架桥面设置雨水汇集系统，桥下位置设计消能井，最终将雨水排到生物滞留设施之中，使得路面径流率可以控制在60%左右。

3.3 雨水花园设计方案

雨水花园是海绵型市政道路设计中比较常用的方法，雨水花园可以设置在道路的绿化带或者隔离带位置，在面积较大的市政道路中应用效果良好。雨水花园具备涵养、汇聚、净化等功能，具有良好的景观效益。市政道路设计雨水花园的同时，需要考虑周围建筑环境、土壤结构、地下管线排列的影响，确保雨水花园与市政道路周围环境之间的协调性。在市政道路中建设雨水花园，共计分为4 层结构，分别为洼地、覆盖层、土层、砂砾层。雨水花园洼地的深度应控制在35cm 左右为最佳，覆盖层则根据道路的实际情况，选择是否设置，如设置应控制厚度在40cm 左右。土层及砂砾层的厚度应控制在60cm 左右为最佳，砂砾层内应敷设相应的排水管道。设计人员应考虑到市政道路区域内的年平均降水量，根据雨水量调节雨水花园的大小，并在建设完成后定期做好雨水花园的维修、养护工作。

雨水花园的排水管间距应控制在10m 左右，溢流管上部位置安装格栅结构[5]。如果雨水花园的面积比较小，则表明该区域的降水量较少，可以不设置排水管，依靠雨水花园的自净能力，实现市政道路雨水的调节。需要布设排水管的雨水花园，排水管布设应按照水流方向。同时，在雨水花园内种植观赏性比较强且具有蓄水能力的植株，可以提高雨水花园的调节效果，比较适宜的植株包括乔木类植株和灌木类植株。该类植株在降雨量较少的情况下，应定期浇灌，如图2 所示。

图2 市政道路雨水花园设计

3.4 集水树箱及路缘石设计

在空间比较狭小的市政道路中，绿化带和雨水花园具有不适应性。设计人员可以考虑应用集水树箱，在道路两侧位置种植一定数量的行道树，使其以树箱的形式呈现。树箱主要利用市政道路的竖向空间，确保道路通行空间良好的前提下，汇集道路中的雨水。通常情况下，种植树木的类型多为乔木，采用半地下式或者地下式的结构，确保树箱结构良好，在树箱结构内，也可以铺设相应的排水管道，将市政道路中的雨水经由管道流向周围的区域，使得市政道路不会出现雨水囤积的情况。同时，市政道路设计可以通过路缘石的设计，发挥路缘石阻隔积水、防止雨水倒排的情况出现。路缘石的设计充分利用隔离理念，安装导流口将周边区域的绿化带与市政道路连通，起到对周边植物的浇灌作用。

4 结语

综上所述，海绵型市政道路设计以海绵城市理念为依据，切实保障市政道路的蓄水能力和渗透能力，避免暴雨天气对城市生态所产生的影响。海绵型市政道路设计应用道路生态排水系统，围绕道路集水树箱和路缘石的结构设计，建设道路雨水花园，可以有效满足海绵型市政道路中的渗、蓄、净、排要求，使城市的自然水资源利用效率得到保障。