海綿城市建設(shè)中道路路拱形式的設(shè)計(jì)探討

孔繁莉

(華藍(lán)設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司市政院，廣西 南寧 530011)

海綿城市建設(shè)中道路路拱形式的設(shè)計(jì)探討

孔繁莉

(華藍(lán)設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司市政院，廣西 南寧 530011)

道路路拱的靈活設(shè)置能夠更大限度地利用道路范圍的綠地進(jìn)行雨水的滲、滯、蓄。文章基于海綿城市建設(shè)理念，從利于道路雨水消納出發(fā)，分析了道路設(shè)計(jì)中路拱的多樣形式，并分析了設(shè)置不同路拱對(duì)道路的影響及提出了相應(yīng)的解決措施，對(duì)海綿城市建設(shè)中道路的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

海綿城市建設(shè)；道路路拱；靈活設(shè)置

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)正面臨著城市雨洪、城市內(nèi)澇、霧霾污染、水系污染、水資源短缺、地下水位下降、地下水枯竭、水生物棲息地喪失等一系列嚴(yán)重生態(tài)問(wèn)題，在此背景下國(guó)家出臺(tái)了一系列的相關(guān)政策，提出建設(shè)海綿城市。

建設(shè)海綿城市不僅僅局限于排水工程領(lǐng)域，還涉及到工程建設(shè)的景觀、建筑、道路等多個(gè)專(zhuān)業(yè)。能否改變傳統(tǒng)的道路路拱坡向，更深入地將海綿城市建設(shè)理念運(yùn)用在道路工程建設(shè)中，是當(dāng)下海綿城市建設(shè)中的熱門(mén)議題。本文從道路工程的交通安全、設(shè)計(jì)、施工等方面闡述了改變傳統(tǒng)路拱坡向后對(duì)道路的影響，并闡述了如何解決這些影響，對(duì)海綿城市建設(shè)中的道路設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。

1 海綿城市建設(shè)理念在道路工程中的應(yīng)用

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。

海綿城市突破了傳統(tǒng)的“以排為主”的城市雨水管理理念，依托建筑、綠地、廣場(chǎng)、道路、水系等多種基礎(chǔ)設(shè)施，充分考慮到城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行安全和城市水安全，綜合利用滲透、滯留、蓄存、凈化、回用、外排等多種生態(tài)化技術(shù)，使其在不發(fā)生洪澇災(zāi)害的同時(shí)又能合理地資源化利用雨水和維持良好的水文生態(tài)環(huán)境，從而起到補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)水循環(huán)的作用。海綿城市是實(shí)現(xiàn)從快排、及時(shí)排、就近排、速排干的工程排水時(shí)代跨入到“滲、滯、蓄、凈、用、排”六位一體的綜合排水、生態(tài)排水的歷史性、戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變。

城市建設(shè)中的道路工程排水也應(yīng)采用“滲、滯、蓄、排”等綠色措施，將“慢排緩釋”和“源頭分散”的海綿城市建設(shè)理念融入道路設(shè)計(jì)中?！皾B”——采用透水人行道鋪裝從源頭減少?gòu)搅?，凈化初雨污染。“滯”——利用道路紅線內(nèi)的綠帶及就近的綠化用地建設(shè)下沉式綠地，并收納路面雨水匯集于其中，可降低雨水匯集速度，延緩峰現(xiàn)時(shí)間，既降低排水強(qiáng)度，又緩解了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，屬于低影響開(kāi)發(fā)控制的舉措?！芭拧薄G化帶滲、滯、蓄飽和后的多余雨水通過(guò)市政雨水管網(wǎng)排放。

道路工程建設(shè)作為市政工程中所占面積比例較大的部分，在滿(mǎn)足使用功能的前提下，應(yīng)盡可能地按海綿城市的建設(shè)理念進(jìn)行實(shí)施。為遵循低影響開(kāi)發(fā)建設(shè)的原則，道路在不影響使用功能的情況下，應(yīng)采用透水路面結(jié)構(gòu)層，但由于市政道路中的主干路、次干路、支路所承擔(dān)的交通量較大，而水穩(wěn)定破壞是道路路基的重中之重，為保證道路通行的基本功能，車(chē)行道路面結(jié)構(gòu)在目前的工程條件下尚不能完全采用全滲透性的路面結(jié)構(gòu)層，但可采用在中下面層設(shè)置排水管的半透性路面結(jié)構(gòu)層。人行道結(jié)構(gòu)層由于不承受重型荷載，可采用全滲透性的路面結(jié)構(gòu)層。道路建設(shè)過(guò)程中為了最大限度地滿(mǎn)足低影響開(kāi)發(fā)，除設(shè)置人行道透水鋪裝結(jié)構(gòu)層外還應(yīng)充分利用道路紅線范圍內(nèi)的綠地來(lái)消納路面硬化后的雨水。即路面徑流雨水先流入道路內(nèi)的中央分隔帶、側(cè)分帶及人行綠帶等道路綠地，充分利用綠化帶的滲、滯、蓄，當(dāng)其綠化帶內(nèi)的雨水飽和時(shí)，多余的雨水通過(guò)設(shè)置在綠化帶內(nèi)的溢流式雨水口排放至市政雨水管道。道路綠化帶內(nèi)的植物應(yīng)選用耐污耐澇的鄉(xiāng)土植物。

2 靈活的道路路拱形式，更有利于路面雨水的滲、滯、蓄

海綿城市建設(shè)中道路消納雨水主要分兩大部分：(1)通過(guò)人行道及路面的結(jié)構(gòu)層，下滲雨水。(2)通過(guò)道路內(nèi)的綠化帶盡可能地消納路面雨水。由于傳統(tǒng)的路拱橫坡方向?yàn)槁分懈?、路?cè)低的方式，僅能使順坡向的路面雨水進(jìn)入綠化帶內(nèi)，十分有限，如何使更多的路面雨水流經(jīng)綠化帶后，再排入雨水管網(wǎng)，最大限度地利用道路范圍的綠地進(jìn)行雨水滲、滯、蓄，與道路的路拱設(shè)置息息相關(guān)。傳統(tǒng)路拱形式和調(diào)整后的路拱形式如圖1～2所示。

圖1 傳統(tǒng)路拱形式示意圖

圖1中能夠收納路面雨水的僅為人行道綠化帶，而圖2收納路面雨水的為中央分隔帶、側(cè)分帶、人行道綠化帶，不難看出，通過(guò)改變道路路拱的坡向，道路內(nèi)收納路面雨水的綠地面積明顯增加，因此采用靈活的路拱形式，對(duì)于更大程度地利用道路綠地滲、滯、蓄水作用較大。

(a)

(b)

3 反向及雙向路拱對(duì)道路行車(chē)安全的影響

首先，海綿城市建設(shè)理念提出之前，設(shè)計(jì)的常規(guī)道路中，在小半徑曲線時(shí)，為保證車(chē)輛的平穩(wěn)轉(zhuǎn)彎，規(guī)范容許設(shè)置超高，最大超高值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)的路拱坡率1.5%與2%，標(biāo)準(zhǔn)段與超高段之間采用相應(yīng)的過(guò)渡段，通過(guò)實(shí)踐行車(chē)檢驗(yàn)及道路規(guī)范的要求，可知反向路拱對(duì)路面的行車(chē)基本無(wú)影響。因此，調(diào)整為單向的反向路拱，對(duì)行車(chē)并無(wú)影響。其次對(duì)于半幅路，改變以往單向路拱的形式，而將半幅路設(shè)置為雙向路拱，是否影響行車(chē)安全。公路中三、四級(jí)公路，寬度一般為6.5～8 m，路拱為雙向，但在山區(qū)實(shí)際行車(chē)過(guò)程中允許車(chē)輛位于路中央行駛，及左右車(chē)輪在不同的路拱上，從車(chē)輛自身的受力來(lái)看不僅對(duì)于車(chē)輛的平穩(wěn)無(wú)不利影響，甚至車(chē)身更趨于水平，更加穩(wěn)定，因此在半幅路斷面采用雙坡向路拱，對(duì)行車(chē)亦并無(wú)安全影響。

4 反向及雙向路拱對(duì)道路其他設(shè)施的影響及解決措施

設(shè)置反向和雙向路拱對(duì)行車(chē)安全并無(wú)影響，對(duì)道路其他設(shè)施的影響主要有平面交叉口處豎向標(biāo)高的設(shè)置及中央分隔帶內(nèi)的溢流式雨水口的設(shè)置問(wèn)題。

(1)采用了雙向及反向路拱在平面交叉口處的豎向處置有兩種方式。①交叉口處與常規(guī)設(shè)計(jì)一致，中間高四周低的方式，該方式需要在交叉口前將路拱調(diào)整至常規(guī)形式，即路中高路側(cè)低的形式。兩種路拱之間的變化通過(guò)設(shè)置過(guò)渡段處理，過(guò)渡段宜按道路規(guī)范中超高過(guò)渡段的方式進(jìn)行設(shè)置。②直接按反向路拱進(jìn)行交叉口范圍內(nèi)的豎向設(shè)計(jì)，意味著在交叉口中央出現(xiàn)的低洼地帶，在該低洼地帶設(shè)置雨水口，可解決交叉口內(nèi)的路面排水問(wèn)題，但對(duì)交叉口的行車(chē)有一定影響，并且此處設(shè)置的雨水口要求承載能力較高，需特殊設(shè)置。因此方式二一般不予采用。

按方式一處理，標(biāo)準(zhǔn)段與交叉口段之間需要設(shè)置過(guò)渡段，過(guò)渡時(shí)以路中為基點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如圖3所示：

圖3 標(biāo)準(zhǔn)段與交叉口段之間的過(guò)渡形式示意圖

過(guò)渡段長(zhǎng)度宜按城市道路規(guī)范中超高過(guò)渡段的方式進(jìn)行設(shè)置，見(jiàn)式(1)。

過(guò)渡段長(zhǎng)度Le=b·△i/ε

(1)

式中，b——為路拱有變化的路面寬度；

△i——為路拱變化前與變化后的代數(shù)差；

ε——為超高漸變率，按表1取用。

表1 ε取值表

(2)設(shè)置反向和雙向路拱使路面雨水能夠排入中央分隔帶內(nèi)，充分利用了中央綠化帶的滲、滯、蓄，當(dāng)綠化帶內(nèi)的雨水飽和時(shí)，多余的雨水將通過(guò)溢流式雨水口排放至市政雨水管道。但由于雨水管一般布置在非機(jī)動(dòng)車(chē)道下，對(duì)于較寬的道路中央分隔帶內(nèi)的溢流式雨水口，連接至道路下的雨水管檢查井，橫向連接管距離較長(zhǎng)，橫跨半幅道路，對(duì)道路路基施工要求較高。主要表現(xiàn)在為保證連接管頂?shù)穆坊鶋簩?shí)度須單獨(dú)處理該部分路基，換填路基填料或局部地段采用小型壓實(shí)機(jī)具，盡管如此施工中管頂壓實(shí)度仍難以保證，則對(duì)路基穩(wěn)定性有一定的影響。并且數(shù)量較多的橫向支管使得路基施工不能大幅進(jìn)行，對(duì)施工工期影響較大。因此較寬的道路較窄的中分帶，一味按海綿城市建設(shè)，并不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)中分帶寬度<2.5m，若在內(nèi)設(shè)置LID設(shè)施時(shí)，有以下情況：①由于中分帶較窄時(shí)利用中分帶收納的雨水綠地面積較小，對(duì)建設(shè)海綿城市的作用有限；②中分帶較窄時(shí)不利于清理維護(hù)LID設(shè)施；③設(shè)置在中分帶內(nèi)的溢流式雨水口連通至市政雨水管的橫向連接管數(shù)量較多，間距較長(zhǎng)，橫向連接管的埋設(shè)對(duì)道路的路基路面施工質(zhì)量有一定的影響；④需要改造常規(guī)道路的路拱方向，并需在交叉口前進(jìn)行路拱漸變過(guò)渡，增加施工難度。鑒于以上原因，中分帶寬度<2.5m時(shí)，不考慮在內(nèi)設(shè)置LID設(shè)施。當(dāng)中分帶寬度>4m時(shí)，應(yīng)在內(nèi)設(shè)置LID設(shè)施。從有利于海綿城市建設(shè)的角度出發(fā)，不建議采用中分帶寬度在2.5～4.0m之間的路幅形式。

以上車(chē)行道路拱設(shè)置根據(jù)綠化帶的位置及寬度可反向或雙向設(shè)置，以充分發(fā)揮道路綠地消納雨水的作用。人行道的路拱則更應(yīng)靈活設(shè)置，當(dāng)人行道內(nèi)有綠化帶時(shí)，人行道橫坡可外高內(nèi)低，當(dāng)?shù)缆芳t線外有綠地時(shí)，人行道橫坡可外低內(nèi)高。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為海綿城市建設(shè)的深入推進(jìn)，將“慢排緩釋”和“源頭分散”的海綿城市建設(shè)理念融入道路設(shè)計(jì)中，讓更多的路面雨水先流入道路內(nèi)的中央分隔帶、側(cè)分帶及人行綠帶，當(dāng)綠化帶內(nèi)的雨水飽和時(shí)，多余的雨水再通過(guò)設(shè)置在綠化帶內(nèi)的溢流式雨水口排放至市政雨水管道，從而最大限度地利用道路范圍的綠地進(jìn)行雨水的滲、滯、蓄。道路路拱的設(shè)置不必拘泥于傳統(tǒng)的路拱坡向，車(chē)行道與人行道路拱坡向的選擇應(yīng)根據(jù)中央分隔帶、側(cè)分帶及人行綠帶等綠化帶的寬度、位置進(jìn)行靈活多樣的設(shè)計(jì)，可設(shè)置為路中低或路邊低的單向橫坡，也可設(shè)置為路中路邊均低的雙向橫坡。

[1]CJJ37-2012，城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)[Z].2014.

Discussions on Design of Road Arch Forms in Sponge City Construction

KONG Fan-li

(Municipal Institute of Hualan Design Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

The flexible setting of road arch can make more use of the green space within road range for rainwater infiltration，stagnation and accumulation.Based on the concept of sponge city construction，and starting from helping the road rainwater consumption，this article analyzed various road arch forms in road design，and analyzed the influence of different road arches on the road and then proposed some corresponding measures，which has certain reference significance for the road design in sponge city construction.

Sponge city construction；Road arch；Flexible setting

孔繁莉(1973—)，高級(jí)工程師，研究方向：道路工程設(shè)計(jì)。

U412.36

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.005

1673-4874(2016)12-0017-04