基于海綿城市理念的市政既有道路改造施工工藝分析

王浙盈WANG Zhe-ying

（三江生態(tài)環(huán)境有限公司，杭州 310000）

0 引言

市政道路承擔(dān)著城市資源和人的空間流通的主要功能，是城市市政系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國內(nèi)大中型城市的硬化道路面積占城區(qū)建設(shè)用地面積比重已超過15%，且有逐年上升的趨勢(shì)；而傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)理念主要關(guān)注于道路的積水外排，尚未兼顧到積水的滲透及路面徑流控制問題，大量的硬化道路嚴(yán)重削弱了城市對(duì)雨水的滲透和積蓄能力，在雨季很容易誘發(fā)城市內(nèi)澇災(zāi)害，影響了城市市政設(shè)施對(duì)惡劣環(huán)境的抵抗“韌性”，同時(shí)也加劇了城市在夏季炎熱環(huán)境下的“熱島效應(yīng)”。為了降低道路硬化對(duì)城市自然環(huán)境的影響程度，提高城市對(duì)雨水的綜合利用能力，解除城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)城市市政道路的可持續(xù)發(fā)展，以低影響開發(fā)為主導(dǎo)的“海綿城市”設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生；本文擬將“海綿城市”設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到市政道路的“海綿化”改造實(shí)踐中，希望摸索出一套適合城市道路“海綿化”改造方案，為“海綿城市”的建設(shè)提供些許借鑒。

1 海綿城市”概念分析

“海綿城市”一般是指城市雨水、積水綜合管理系統(tǒng)，是指新建各類雨水、積水的吸收、收集、存留、凈化、排放設(shè)施。使城市具備像“海綿”一樣的“韌性”與“彈性”，能夠抵抗強(qiáng)降雨等突發(fā)性自然災(zāi)害造成的不利影響。當(dāng)雨量充沛時(shí)，雨積水綜合設(shè)施能夠快速吸收、凈化并集納雨水，在雨量不足或氣候干燥時(shí)，集納的雨水能以各種形式釋放并利用，這種“一吸一釋”的特點(diǎn)與海綿的特性完美契合，搭建了人類活動(dòng)與自然生態(tài)之間的和諧共生關(guān)系。

2 海綿城市理念的重要性分析

2.1 有利于改善城市生態(tài)環(huán)境

在傳統(tǒng)的城市排水系統(tǒng)建設(shè)中，過分追求排水效率往往導(dǎo)致或多或少忽視生態(tài)修復(fù)或保護(hù)，引起路面徑流增多，增加城市內(nèi)澇危機(jī)，導(dǎo)致城市的發(fā)展受到一定的限制。相反，海綿城市的建設(shè)側(cè)重于生態(tài)保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，營造“海綿體”，減少城市內(nèi)澇危機(jī)。由此可見，傳統(tǒng)城市建設(shè)帶來的后果一般是路面硬化嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、洪澇災(zāi)害頻發(fā)等，而海綿城市帶來的是可滲透路面，有凈化和滲透作用的雨水花園、綠色屋頂以及海綿停車場等，在保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，有效消解城市的熱島效應(yīng)。在城市環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，傳統(tǒng)城市建設(shè)已難以滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，建設(shè)以海綿城市為代表的新型城市，已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。目前，已有130 多個(gè)城市在城市設(shè)計(jì)理念中加入了海綿城市的設(shè)計(jì)方式，海綿城市設(shè)計(jì)理念旨在修復(fù)城市水生態(tài)，為居民提供一個(gè)良好的城市居住環(huán)境。

2.2 有利于水資源的合理利用

海綿城市概念中道路設(shè)計(jì)的主要思路是解決城市蓄水和排水問題。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行城市道路設(shè)計(jì)中的水資源綜合利用，提高蓄水、排水系統(tǒng)的效率，防止出現(xiàn)城市內(nèi)澇。與此同時(shí)，為緩解城市蓄水、排水壓力，提升水資源二次利用率，可對(duì)現(xiàn)有的或者新增的蓄水、排水系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，這樣既能防止內(nèi)澇，也能解決水資源日益匱乏的現(xiàn)狀，有效地提升城市水資源調(diào)節(jié)能力。

3 海綿城市理念的市政既有道路改造施工工藝

3.1 下沉式綠化帶改造

市政道路兩側(cè)綠化帶改造是海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵，下沉綠化帶可以提高雨水收集能力。將路緣石設(shè)置在綠化帶兩側(cè)，高度控制在120cm～150mm 左右，開孔間距控制在6m 左右，有助于雨水的排出，在進(jìn)水口處設(shè)置消能池，池內(nèi)填滿卵石，以防止雨水對(duì)種植土的沖刷，充分發(fā)揮綠化帶的涵水功能。溢流式雨水口在綠化帶當(dāng)中的應(yīng)用，可以在暴雨天氣下保障良好的排水效果，其間距控制在30m 左右，能夠在緊急情況下運(yùn)用雨水管網(wǎng)對(duì)雨水進(jìn)行排泄處理，防止影響城市道路交通。砂濾層、人工填料層和植被層、蓄水層等，是下沉式綠化帶的基本組成。在設(shè)置砂濾層時(shí)應(yīng)該對(duì)中粗砂和礫石的直徑加以控制，一般在30mm 以內(nèi)，厚度在250mm 左右。為了能夠在蓄水池當(dāng)中有效收集多余滲水，還應(yīng)該按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置φ100PVC 滲水管。在人工填料層施工中，針對(duì)材料滲透性進(jìn)行檢測(cè)，施工厚度在800－1000mm 左右，能夠?qū)崿F(xiàn)粗顆粒的過濾，同時(shí)起到有效的支撐作用，增強(qiáng)整體承載力。在植被層施工中，應(yīng)該選擇月季、海棠和桂花等，確保其具備良好的耐寒耐水性能，控制灌木、草本植被、地被植物和喬木的厚度。針對(duì)初期雨水，可以通過植被層進(jìn)行吸收和過濾處理。建設(shè)150－200mm 高的蓄水層，可以有效解決徑流沖刷對(duì)道路造成的破壞問題。

3.2 海綿技術(shù)在透水鋪裝改造

由于道路工程為城市道路次干路，車流量相對(duì)較大，在應(yīng)用海綿技術(shù)過程中需要關(guān)注道路路面結(jié)構(gòu)荷載的實(shí)際需求，同時(shí)還要關(guān)注車輛尾氣所產(chǎn)生的污染問題。因此，在進(jìn)行機(jī)動(dòng)車道設(shè)計(jì)時(shí)要采用透水路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。費(fèi)機(jī)動(dòng)車道位置不會(huì)涉及機(jī)動(dòng)車尾氣污染的問題，因此，在選擇道路結(jié)構(gòu)時(shí)可以采用全透水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是在選擇道路頭水結(jié)構(gòu)鋪裝設(shè)計(jì)的過程中，還要引起注意的是道路透水鋪裝設(shè)計(jì)的厚度，厚度的選擇要根據(jù)施工道路路面規(guī)劃的透水性能情況、承載力情況，以及《海綿城市建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定透水鋪裝設(shè)計(jì)按照以下的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。①在進(jìn)行非機(jī)動(dòng)車道透水鋪裝設(shè)計(jì)的過程中，道路的表面層需要采用透水性瀝青砼，規(guī)格可以采用3cm 的PAC10，下層面的透水性瀝青可以采用4cmPAC13 的規(guī)格；公路的基層要采用透水性能比較高的水泥混凝土，規(guī)格可以選擇19cm 的厚度；采用10cm 厚的3∶7 的砂墊層來作為墊層的材料；這時(shí)費(fèi)機(jī)動(dòng)車道道路的透水結(jié)構(gòu)厚度就要控制在36cm 左右。②在進(jìn)行人行橫道透水鋪裝設(shè)計(jì)的過程中，面層要選擇透水性路面板，規(guī)格可以是50cm×25cm×8cm 的；選擇3cm 的厚透水干硬性的水泥中粗砂來作為調(diào)平層設(shè)計(jì)規(guī)格；基層的設(shè)計(jì)可以選擇15cm 厚度的水泥混凝土；墊層可以和費(fèi)機(jī)動(dòng)車道的墊層規(guī)格相同，選擇10cm 厚的3∶7 的沙碎；綜合來說人行道的道路透水鋪裝結(jié)構(gòu)的厚度也可以控制在36cm 左右，和非機(jī)動(dòng)車道的厚相同。

3.3 中央綠化分隔帶改造

城市道路包含的內(nèi)容比較多，主要分為機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道、中央綠道、道路兩側(cè)綠道等，其中還包含雨水篦子、邊溝、路肩、路緣石、地下排水管等部分，中央綠道改善城市道路環(huán)境，能夠有效的降低交通事故的發(fā)生，尤其是夜間事故，消除視覺疲勞，進(jìn)一步提高行車的安全性。此外，道路兩側(cè)人行道綠化帶可以美化城市，對(duì)改善城市的面貌也非常重要。

如圖1 所示。

圖1 中央綠化分隔帶

通過改造城市街道中央綠化帶和人行道綠化帶，能夠有效改善其功能，增加吸水量，遵循了海綿城市的理念，提高其自身的吸水特性。綠化帶設(shè)計(jì)的形式比較多樣化，通常包括：單行行道樹、雙座行道樹、花壇行道樹、行道樹和園地、苗圃行道樹等形式。但是這種方案需要人工定期對(duì)綠色植被進(jìn)行澆水。將這些綠化帶設(shè)計(jì)為生態(tài)溝渠、凹進(jìn)綠地等，最大的優(yōu)勢(shì)是可以解決人為澆水問題，延長澆水間隔，有效省去了人為澆水這一環(huán)節(jié)，從而降低人員方面的成本，達(dá)到節(jié)約用水的效果。

3.4 車行道改造

道路是城市道路中最重要的道路。以往在巷道設(shè)計(jì)中往往忽略路面滲透性的考慮，加劇了巷道積水問題?？s短了車行道路面應(yīng)有的使用年限，大幅度增加在市政道路建設(shè)和維護(hù)方面的各類成本投入。設(shè)計(jì)人員需要強(qiáng)化城市車行道給排水設(shè)計(jì)中對(duì)于海綿城市理念的應(yīng)用。在材料的選用方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇具有較強(qiáng)滲水效果的材料，嚴(yán)格依照施工設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行路面施工，綜合考慮車行道的實(shí)際走向，切實(shí)降低地表水徑流量。進(jìn)行車行道施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合車行道的實(shí)際使用情況，設(shè)計(jì)采用分層的方式進(jìn)行施工，通常可以分為三層，對(duì)非透水性材料以及透水性材料進(jìn)行混合使用，切實(shí)提升車輛行駛的穩(wěn)定性，減少雨水因素對(duì)于路面造成的破壞。

3.5 生態(tài)植草溝改造

生態(tài)植物溝，顧名思義植被淺溝或者生物溝，主要是收集雨水的第一道設(shè)施。它的主要優(yōu)勢(shì)是取代了傳統(tǒng)的雨水排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的運(yùn)輸。對(duì)于植草溝內(nèi)的植被高度通常需要控制在100-200mm 的范圍內(nèi)。

生態(tài)植草溝的形式主要為倒三角或者梯形邊坡，坡度（垂直∶水平）≤1:3，縱坡<4%，合理控制溝內(nèi)流速<0.8%，如圖2 所示。

圖2 生態(tài)植草溝

在規(guī)劃建設(shè)生態(tài)植草溝時(shí)，需要結(jié)合種植溝的深度、寬度、最大允許蓄水深度等各方面的因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，以免因蓄水深度問題而損害綠色植物的自身的生命力。此外，避免因?yàn)橛?jì)算的深度不符合設(shè)計(jì)要求，無法發(fā)揮生態(tài)植草溝設(shè)計(jì)的作用。

3.6 環(huán)保型雨水口改造

雨水進(jìn)口作為道路排水系統(tǒng)的起點(diǎn)，是連接地面和地下管網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)。城市道路上的雨水通過雨水進(jìn)口進(jìn)入排水管道，在雨水排放過程中起著重要作用，也是進(jìn)入水體的面源污染來源，因此，雨水口是海綿型道路建設(shè)過程中的重要關(guān)注對(duì)象。本次設(shè)計(jì)采用環(huán)保型雨水口，結(jié)合初期雨水處理技術(shù)，將雨水篦子的過水和截污功能分離，在雨水篦子下方增設(shè)截污掛籃裝置和專用濾磚。濾磚由礫石和活性炭等配比而成，可凈化雨水，同時(shí)具有防蚊蟲防臭和擾流的作用。這種簡易的雨水口截污凈化措施，在不改變傳統(tǒng)雨水口結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，有效調(diào)控道路雨水徑流，達(dá)到凈化初期雨水，且不影響雨水正常排放的效果，可以控制徑流污染，緩解黑臭水體，日常安裝維護(hù)便捷。

3.7 溢流蓄水設(shè)施改造

溢流蓄水設(shè)施的合理改造也是當(dāng)前道路改造的重點(diǎn)。首先，溢流式雨水管要設(shè)置好。在下沉式綠化帶當(dāng)中設(shè)置溢流式雨水口，將間距控制在30m 左右，相較于綠化帶而言要高出100mm 左右，控制直徑在0.5m 左右。當(dāng)土層含水飽和后水位持續(xù)上升，高于溢流井頂面標(biāo)高時(shí)溢流入溢流井并排入雨水管系統(tǒng)排走。運(yùn)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)底座進(jìn)行處理，同時(shí)連接雨水管道和暗管，保障管道系統(tǒng)的通暢性。借助于綠化帶對(duì)雨水進(jìn)行收集并使用透水鋪裝加以滲濾處理，以存雨池為集中處理區(qū)域，在自然沉淀作用下對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行分離。在正常情況下，池內(nèi)的雨水都能為綠化灌溉提供支持。而當(dāng)遇到特大暴雨天氣時(shí)，則可以通過市政雨水管道對(duì)超出的雨水進(jìn)行排出，借助于其他基礎(chǔ)設(shè)施加以集中處理。

3.8 下凹式綠地改造

又稱低勢(shì)綠地，在凹深度方面發(fā)揮著非常重要的作用。下凹式綠與在線形形式的生態(tài)植草溝相比，該技術(shù)形式的面積相對(duì)來說比較大。其中主要利用的是開放空間的優(yōu)勢(shì)，對(duì)雨水進(jìn)行儲(chǔ)存，其中使用最多的形式是“面狀”，可以收集和容納大量的雨水。

在狹窄、凹陷的地區(qū)，落水管溢流口通?？刂圃谝缌骺谏戏?0-100mm 處，100-200mm 為凹陷的最佳深度范圍。

相比生態(tài)草溝略，下凹式綠地有所不同，下凹式綠地對(duì)雨水最大的優(yōu)勢(shì)是雨水容納量比較大，因此在選擇植物時(shí)，應(yīng)首選具有耐水性強(qiáng)、生命力強(qiáng)的植物。同時(shí)，必須提前準(zhǔn)備好下凹式綠地與道路的邊界工作，避免雨水破壞道路路基，提高道路的穩(wěn)定性，有效延長道路的使用壽命。（如圖3）。

圖3 下凹式綠地

4 海綿城市理念的市政既有道路改造施工的具體措施

4.1 合理設(shè)計(jì)和布置城市綠化帶

綠化帶的設(shè)計(jì)和布置是市政道路建設(shè)中常用的綠化方法之一。通過科學(xué)合理的綠化帶布局，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的收集和存儲(chǔ)，特別是降水比較多的季節(jié)，可以有效避免雨水聚集。通過綠化帶的合理布設(shè)，也可以有效提升城市道路的綠化質(zhì)量和綠化效果，最大限度減少水資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)再利用。在實(shí)際的綠化帶設(shè)計(jì)和施工過程中，要充分考慮施工周圍土地對(duì)于雨水的滲透能力，采用更加適合當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境的設(shè)計(jì)方案，使綠化帶成為天然的雨水收集設(shè)施。

4.2 道路施工材料的選擇

建筑企業(yè)在選擇建筑材料時(shí)，既要保證城市道路的施工質(zhì)量，又要滿足雨水滲透和雨水收集的要求，提升城市道路的實(shí)用性以及在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的重要作用。在城市道路材料的選擇上，應(yīng)該盡量選擇符合海綿城市透水性要求的建筑材料，以提升路面對(duì)雨水的滲透能力，減少路面雨水的積存，保證道路在降水較多時(shí)的正常使用和道路安全。在道路施工過程中，也應(yīng)該選擇健康環(huán)保的建筑材料，避免施工材料對(duì)于周邊環(huán)境的破壞和污染，將可持續(xù)發(fā)展和綠色施工理念貫徹到城市道路施工過程之中。

4.3 合理運(yùn)用植草溝

在海綿城市理論的應(yīng)用過程中，要合理利用植草溝，在保證能有效調(diào)度水資源的前提下，增強(qiáng)市政道路的綠化效果。具體施工中，科學(xué)的設(shè)置雨水花園和濕地，種植合適的植物，增強(qiáng)景觀效果。以雨水花園為例，利用土壤、植物等過濾作用，提升雨水的凈化效果，方便補(bǔ)充地下水，實(shí)現(xiàn)水資源的利用目標(biāo)。雨水流入花園，在土壤、植物等多層過濾下，由溢流口進(jìn)入盲管，而盲管又和花園的雨水管相連，在雨水管的作用下，將凈化后的雨水送至蓄水區(qū)，待蓄水區(qū)的水滿后，送至市政網(wǎng)管，形成雨水收集、凈化、蓄水、再用的過程。值得注意的是，需要定期清理和維護(hù)雨水花園中的河卵石，便于更好發(fā)揮效果。

5 結(jié)束語

實(shí)施既有市政道路改造，可以有效改善道路交通條件，特別是在海綿城市建設(shè)背景下，提升雨水處理能力，防止出現(xiàn)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。在編制改造施工方案時(shí)應(yīng)該結(jié)合城市道路實(shí)際情況，保障雨水得到高效化處理，提高社會(huì)效益及生態(tài)效益。在施工當(dāng)中，加強(qiáng)對(duì)下沉式綠化帶改造、人行道透水鋪裝和溢流蓄水設(shè)施改造等工藝環(huán)節(jié)的嚴(yán)格把控，提高整體改造質(zhì)量，以促進(jìn)城市化發(fā)展。