海绵城市设计理念与市政道路设计分析

熊晓亮

（秦皇岛中兵建设集团股份有限公司，河北秦皇岛 066000）

1 引言

近几年，全球气候变化异常，极端天气频繁发生，给人们的生命财产及正常生活造成极大的损失， 尤其以近两年部分地区发生千年一遇的特大暴雨， 城市产生严重洪涝的隐患较多，城市内涝无法通过排洪涝通道有效排出，进而发生内涝，雨水倒灌现象严重，造成不可挽回的损失，因此，海绵城市的建设尤为重要。

海绵城市的建设是有效预防城市内涝灾害的途径之一，将城市建设得能够像海绵一样，在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水等，通过自然途径与人工措施相结合，遵循生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设的原则，通过渗、滞、畜、净、用、排等多种技术手段[1]控制径流总量、径流峰值和径流污染，维持城市的“海绵”功能。 海绵城市的建设需要建筑小区、道路、绿地与广场、水系以及其他专业的协调与衔接。

城市市政道路作为海绵城市建设中的一个重要环节，起着至关重要的作用：（1）城市道路在海绵城市设计中具有控制暴雨雨量和缓解城市内涝的作用；（2）透水路面具有吸水、蓄水、渗水的作用，一定条件下可以补充浅层地下水；（3）城市道路绿化带是非常好的承接雨水的下垫面，具有滞水截污、消纳初期雨水的作用，在一定程度上可减少雨水管渠规模。

市政道路设计的难点在于需要多专业、 多部门的协调和衔接，在设计阶段应把可能出现的问题予以解决，避免后期返工和再开挖，造成浪费。 现如今，市政道路的规划与设计中加入了海绵城市的建设要求，包括透水步道和绿化带，有些地区还要求设置透水沥青路面和透水水泥混凝土路面， 这两种路面目前尚没有全面实施推广。 在具体设计时，道路专业的设计要求与海绵城市的建设要求存在以下关系。

2 透水路面设计与道路路床设计要求之间的关系

近十多年来，我国城镇化高速发展，全国各地的市政道路建设日新月异，汽车保有量逐年高速增长，一部分早期建设的市政道路陆续出现了不同程度的路面损坏， 多见于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面中， 这两种路面形式在我国大部分地区为非透水型，雨水很难通过路面结构渗入路床，因此，路床在施工时达到设计要求的压实度和回弹模量的情况下，基本处于稳定状态，但人行步道路基稳定与否，较少有人关注，其透水性和路基稳定性之间存在矛盾。

通常， 道路设计相关规范中要求路基施工时需要保持干燥或中湿状态，否则需要采取翻晒、换填等改良措施，对透水步道下路床要求也是如此。 路床填土由固体颗粒、孔隙水和空气3 部分组成， 土中应力按其作用又可分为总应力、 有效应力、孔隙水压力3 部分，总应力等于有效应力与孔隙水压力之和：（1）当路床处于干燥或中湿状态时，土中的孔隙水压力基本为零，有效应力约等于总应力，上部荷载作用在路床上时，土基状态比较稳定；（2）当透水步道渗水到达路床土基时，其路床土中的孔隙水压力将会增加，在总应力不变的情况下，有效应力相应减少；承受上部荷载的情况时，路床土处于不稳定状态，抵抗外力的能力减弱，容易下沉再稳定，经历常年雨水下渗，在透水结构与土基交界处，会出现土基再固结现象；当上部荷载突然增加的情况下，透水步道结构容易损坏，进而面层不均匀沉降，影响使用效果，严重时还会影响与车行道外边缘路基路面的稳定。

因此， 对于海绵城市理念下的透水步道与实际情况之间产生的矛盾，有效的解决方法大致包含3 个方面：（1）有效疏导下渗雨水，通过疏导管等将下渗水引至外侧绿化带，同时在土基顶铺设土工布，这样可有效减少路基扰动；（2）可通过减少下渗水量，增加表面雨水径流的方式排出步道雨水，但这样会与海绵城市的理念相悖；（3）按照一般做法，对于面层出现破损的地方及时修补或更换， 出现不均匀沉降的地方进行局部整修找平，但缺点是损坏时影响使用，并增加维护造价[2]。

3 道路绿化带的设置与海绵城市设计之间的应用分析

随着人们对环境意识的增强， 极大地提高了环境美化及生活舒适度。 城市市政道路的绿化带主要功能为：（1）隔离交通，具有安全功能；（2）具有美化城市的作用，种植乔木绿化带还可以改变道路的空间尺度，使道路空间具有良好的宽高比；（3）净化环境的作用，能滞尘、减弱噪声、吸收有害气体、释放氧气。 随着城镇化进程的高速推进，大多数城市频繁出现“看海”模式，导致海绵城市的理念深入人心，相关人员应尽量做到能利用则尽数利用，对绿化带赋予海绵城市的理念设计。

市政道路的绿化带种类有中央分隔带、侧分带、人行道连续绿化带、道路红线外绿化带。

1）中央分隔带是分离对向车道，具有保证行车安全和景观美化作用的带状设施。 在交通性干道上设置的中央分隔带比较窄，主要以安全功能为主；在景观性干道上则较宽，主要以景观效果为主，例如，在迎宾大道上常采用景观性干道断面设计，会给人赏心悦目的感觉，是一个城市的门户。 无论是宽的或窄的中央分隔绿化带，对于海绵城市的设计来说，中央分隔带的设置所起的作用极为有限。 因其位于道路车行道断面的最高点，道路上的雨水并不会流向中央分隔带，收集不到路面雨水，仅在计算径流系数时可忽略不计，既没有雨量的调节作用， 也没有收集初期雨水污染水量， 更无法设置生物滞留带。 从海绵城市设计的角度来看，无论是宽或窄的中央分隔带设置均有不利之处。 将一部分宽度增加在侧分带的宽度上，可以收集更多的雨水用于调节、下渗、维持生物生长等；从用地角度来说，中央分隔绿化带的设置会减少用地的使用量，车道数和其他类型的道路断面宽度会减少， 但在近远期道路断面的拓展方面会比较有利。

在实际设计中，道路规划与设计中央分隔带宽度时，相关人员并不会过多考虑雨水方面的问题， 更多的是对道路使用功能和安全性方面的考量。 景观大道设置宽度更宽的中央分隔带，可以为一个城市增加好感度，而对于海绵城市设计方面就是次要的了，这算是与海绵城市设计的一个矛盾点。

2）侧分带，又称机非隔离带，顾名思义就是隔离机动车和非机动车的带状设施，相较于机非混行更为安全，可以避免机动车道侧边停车挤压非机动车的行驶空间。 市政道路设计时，通常是由道路中心线向两侧排水， 在不考虑海绵城市设计的情况下，将雨水口设置在车行道和非机动车道的外侧边缘，分别收集车行道和非机动车道范围内的雨水量； 又可在侧分带适当位置设置过水槽，过水槽也有将车行道上的雨水汇集、通过的作用，之后流向非机动车道外侧设置的雨水口，最终流入雨水管道系统。 这两种设计方法将雨水大部分引入雨水管道系统后，并没有对初期雨水进行截留和调节，也没有起到削减雨水洪峰流量的作用，未体现海绵城市的理念。

若考虑海绵城市设计理念的内容， 需要很好地利用侧分带，在侧分带中设置透水性好、利于植物生长的土层，因其具有很好的蓄水、吸水、延缓出水、净化初期雨水的功能，可以实现控制径流污染、减少综合径流系数和径流流峰流量。 生长植物选取应满足受淹时间和景观要求， 并要采取防止路床结构浸湿的工程措施，一般会设置土工布和防渗膜。 上述做法可仅在非机动车道外侧设置雨水口，当超过侧分带的吸水、蓄水功能后， 在侧分带的另一侧应设置开口， 将溢流雨水排向雨水口，若人行道外侧有比较宽的绿化带或绿廊时，可通过暗管或暗渠导出至外侧绿化带进行二次吸水蓄水等功能（见图1）。侧分带的宽度有一个不确定的矛盾点，在规划与道路设计阶段，侧分带的宽度通常比较窄，为2～3 m，只是满足景观植物的种植空间要求，并且道路红线在规划阶段基本确定，若要达到比较有效地吸水蓄水效果，则需要将侧分带宽度设置3 m 以上，以实现城市雨水管渠综合设计重现期的提高。 如果要增加侧分带的宽度，则要减少其他道路断面的使用宽度，使用功能及效率就会降低。 对这一矛盾点的解决方法是要在规划阶段或前期方案确定阶段， 对海绵城市的设计方案提前做好数据论证，权衡利弊。

图1 基于海绵城市理念设计的市政道路断面设计图

3）人行道上设置连续绿化带也具有吸收人行道上超渗雨水功能，待其不再吸水、蓄水后，则溢流至非机动车道上的雨水口，可较好地减少收集雨量，并且能隔离机动车道和人行道的空间，给人以安全、舒适、紧凑、别致的感觉。 行道树一般设置在人行道内侧，间距5～6 m，不连续，因此，对海绵城市方面的渗水、蓄水效果甚微，通常功能为满足行人乘凉和景观方面的使用需求。

4）人行道外侧绿化带或带状绿廊是以生态环境为基底，以服务群众为宗旨的城市风景线， 宽度足够时还会配有步行小道、自行车道、各种小品等功能设施，功能以生态绿道、形象绿道、迎宾绿道为主。 利用简洁、明快的乔木排列、层次分明的灌木独枝点缀、 曲线多变的灌木丛线条勾勒以及地被植物的底色填充， 可以划分出变化多端的空间格局， 给人以视觉体验。 在大多数实际市政道路设计的过程中，是将两侧人行道以内范围作为整体进行设计， 而外侧绿化带作为单独的绿化工程进行设计[3]，一般情况下二者之间并没有多少交集，即设置有雨水管线的道路通常将超渗后的溢流雨水直接排出， 外侧绿化设计则采用直接入渗的设计。 这种做法对于海绵城市来说是一种极大的浪费。

在人行道内侧缘石适当位置设置小型盖板排水槽将溢流雨水排至外侧绿化带中， 在绿化带中设置排水植草沟、 加渗沟、渗井等措施深入地下，补充至地下浅水层。 待植草沟中的水位与人行道内侧雨水口的高程相平时， 多余的雨水直接排入雨水管道系统。 这样设计雨水管道系统的水量则会大大减少，暴雨洪峰流量已过，且减少径流总量，使下游雨水管道系统压力大大降低，将初期污染雨水控制在绿化带中，减少面源污染。

道路设计、 绿化带设计与海绵城市设计之间的协调关系是规划设计行业今后关注的重点内容， 单一专业的规划设计已经趋于成熟，但各专业之间的协调还很薄弱，例如，道路与管线、道路与绿化、管线与绿化以及各专业与海绵城市设计之间等，能否在有限的土地上发挥最优化利用的原则，也是整个工程建设行业未来的突破点。

4 结语

海绵城市是一个现代城市建设中不可忽视的课题， 也是今后工程建设行业重点的研究方向， 面对全球气候变化的挑战，城市人口密度的逐年增大，发生城市洪涝灾害的代价和概率也是逐年增加， 对人们的生命财产安全带来严重威胁，因此， 市政道路设计不仅需要满足各个专业的相关设计规范与标准，还需要把握各个专业之间的联系，掌握细节衔接，做出综合性、系统性、合理性的设计方案。 同时，相关部门与规划设计参与人员需要有系统化的认识， 充分发挥海绵城市在城市建设中的显著优势，提升建设质量。