道路工程海綿城市設施設計

郭 安，王振威，趙 健，陳 兵

（1.天津市政工程設計研究總院有限公司，天津300392；2.天津市基礎設施耐久性企業(yè)重點實驗室，天津300392）

天津市解放南路是海綿城市試點區(qū)，位于天津市東南部地區(qū)，東至微山路、南至外環(huán)線、西至解放南路、北至海河，規(guī)劃總用地面積16.7 km2，為天津市的老工業(yè)區(qū)之一；共涉及海綿城市設計項目64項，其中：排水管網監(jiān)測項目1項，市政道路53項，立交橋海綿化改造1項，初雨調蓄池4座，公園初雨調蓄工程1項，新建公園1項，小區(qū)改造1項，新建泵站1座，長泰河濕地水質凈化工程1項。本文以解放南路試點區(qū)市政道路——慕山路為例，介紹城市道路工程海綿城市設施的一種做法。

1 設計條件概況

海綿城市建設目標的實現依賴于各地塊可實施的低影響開發(fā)措施，不同地塊之間低影響開發(fā)措施可實施規(guī)模、強度及控制參數不同，因此對項目的概況需要充分的了解[1～2]。

慕山路位全長261.09 m，規(guī)劃道路等級為城市支路，設計車速為30 km/h，總寬度26 m，橫斷面為2.0 m（人行道）+1.5 m（綠化帶）+2.5 m（非機動車道）+3.0 m（綠化分隔帶）+8.0 m（機動車道）+3.0 m（綠化分隔帶）+2.5 m（非機動車道）+1.5 m（綠化帶）+2.0 m（人行道）。

天津地區(qū)多年平均降雨量574.9 mm，解放南路片區(qū)排水體制為分流制，雨水重現期設計標準按1 a[3]。

2 海綿城市設施設計技術路線

市政道路海綿城市設計總體思路為在滿足道路功能、保證道路排水安全的前提下，將低影響開發(fā)理念嵌入道路設計中[4]。本次設計采用低影響開發(fā)技術，同時結合天津市的氣候、土壤、土地利用等條件，選取適宜本項目的低影響開發(fā)技術和設施，主要包括透水磚鋪裝、齒形側石、下凹式綠地、滲透井、溢流式雨水井（以下簡稱“溢流井”）等。

2.1 雨水徑流組織

雨水地表徑流分為人行道系統(tǒng)和車行道系統(tǒng)。見圖1。

圖1 雨水徑流組織

1)人行道系統(tǒng)。雨水通過透水磚鋪裝下滲，當降雨量增大時，下滲雨水通過設置在人行道下的透水盲管匯水，排入下凹式綠地內設置的溢流井內，不能及時下滲的雨水通過地表徑流排入下凹式綠地，下凹式綠地滯留蓄存部分雨水，蓄存雨水達到設計水深后通過溢流井排入雨水收集管道內，最終通過市政雨水管道排入受納水體。

2）車行道系統(tǒng)。雨水隨道路橫坡由地表徑流通過綠化帶兩側齒形側石自然排入綠化帶中。為降低初期雨水及冬季融雪劑對綠化帶內綠植的影響，在齒形側石附近設置滲透井收集初期雨水及融雪劑融水；當雨量增大時雨水進入下凹式綠地，下凹式綠地滯留蓄存雨水，達到設計水深后通過溢流井排入雨水收集管道內，最終通過市政雨水管道排入受納水體。

2.2 人行道透水磚鋪裝

降雨初期人行道雨水通過透水磚下滲至地下；隨著降雨的增大，鋪裝下部土層滲透量小于降雨量，此時通過排水盲管導流至雨水管路系統(tǒng)，強化透水磚的滲透效果；當雨量超過透水磚的滲透能力時，透水磚表面產生地表徑流，雨水自流進入人行道邊下凹式綠化帶中蓄存，當雨水蓄積到一定深度后溢流至雨水溢流井中，最后排入城市雨水管道系統(tǒng)。

2.3 下凹式綠地

下凹式綠地具有調蓄、滯留和凈化徑流雨水的作用。本工程在人行道綠化帶和側分帶中設置下凹式綠地及溢流式雨水井。

降雨初期，雨水滯留在下沉綠地中，部分雨水滲透地下。隨著降雨的進行，下沉綠地中雨水不斷蓄積，同時還將承接部分人行道地表徑流雨水，待蓄積滿后通過溢流井進入市政雨水管道。

由于路面初期雨水水質差，部分指標甚至超過了生活污水，不符合景觀設計要求，長期運行還存在污染物富集問題，因此考慮對路面的初期雨水的控制。一般認為初期雨水主要集中在降雨初期的4～8 mm[5]，考慮到工程規(guī)模，采用4 mm的控制量。降雨初期，雨水通過側石開口處先流入初期雨水滲透井，單個滲透井初期雨水控制量約為0.68 m3；當滲透井滿流后，再進入側分帶內的下沉綠地。隨著降雨的進行，雨水首先在下沉綠地中蓄積，待蓄積滿后通過溢流井進入市政雨水管道。

3 海綿城市設施設計

3.1 透水磚

人行道路面結構：6 cm透水磚+3 cm中砂墊層+15 cm C30無砂混凝土+20 cm透水級配碎石。透水路面結構下鋪設防滲土工布，防止雨水下滲至路基。在人行道下沿縱向鋪設φ8 mm軟式透水管，置于透水級配碎石層中并保證管底距透水級配碎石層底5 cm；在人行道對應溢流井處，于人行道下橫向鋪設φ8 mm軟式透水盲管，與縱向盲管三通搭接，收集雨水排入下凹綠地溢流井內。見圖2。

圖2 人行道路面結構

3.2 下凹式綠地設置

機非隔離帶綠地標高低于路面20 cm，其中設置滲流井及溢流井。人行道綠化帶綠地標高低于人行道路面20 cm，其中設置溢流井。見圖3。

圖3 下凹式綠地

3.3 開孔側石及滲透井設置

考慮初期雨水的控制，側石開口原則上距離25 m一處，當側分帶距離較短時，可以適當調整開口距離，以滿足初期雨水控制要求。一個開口處兩塊開孔側石，其他位置采用傳統(tǒng)側石，開口處對應設置初期雨水滲流井。見圖4和圖5。

圖4 開孔側石設計

圖5 初期雨水滲透井

3.4 溢流井設置

溢流井充當雨水口收集雨水。根據規(guī)范[5]，沿著道路縱坡，視當地降雨強度情況每隔25～50 m設置一個溢流井，在道路豎向的最低點處必須設置溢流井。人行道綠化帶由于較窄且雨水收集范圍小，設置DN200 mm成品溢流式雨水口，側分帶中設置磚砌溢流井，二者通過DN200 mm的UPVC管道連接。側分帶溢流井通過DN300 mm的鋼筋混凝土管道就近接入擬建雨水檢查井中。溢流井設置在下凹式綠地中且底部高出種植地面最低處15 cm，同時周邊敷設鵝卵石防沖刷。見圖6和圖7。DN200 mm成品溢流式雨水口

圖6 成品溢流式雨水口

圖7 溢流式雨水口

3.5 海綿分隔帶設置

為了提高下凹綠地蓄水能力，每座溢流井之間設置一個分隔帶，高20 cm，用以防止進入綠化帶的雨水隨道路縱坡由綠化帶一端流向另一端。

4 結語

設置海綿措施后，慕山路道路綜合徑流系數降為0.61，總蓄水容積130 m3，實際年徑流總量控制率達到83%。本項目結合天津市海綿城市建設的本地條件，總結出了一套具有特色的海綿做法：以滯、蓄為主，凈、用為輔，多種措施靈活搭配，采用淺層雨水滲透井+過濾層的形式蓄存雨水，避免初期雨水對綠植的影響；設置滲透井可以有效防止北方地區(qū)融雪劑對綠植的影響；雨水經過海綿設施，凈化了水質，降低了道路面源污染對河道水質的影響，改善了周邊水體的水環(huán)境狀況，但海綿城市設施的設置對城市地下水的影響還有待進一步研究。

當前我國海綿城市建設還在摸索過程中，對建成后的海綿城市設施的監(jiān)測和維護經驗更是缺乏，因此有必要加強海綿城市設施智能化監(jiān)測；同時，海綿城市建設受到水文、氣候、地形地勢等自然條件以及人文、歷史等社會因素的影響，需結合當地自然情況合理選擇海綿措施。