海綿城市設(shè)計(jì)理念與市政道路設(shè)計(jì)分析

熊曉亮

（秦皇島中兵建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，河北秦皇島 066000）

1 引言

近幾年，全球氣候變化異常，極端天氣頻繁發(fā)生，給人們的生命財(cái)產(chǎn)及正常生活造成極大的損失， 尤其以近兩年部分地區(qū)發(fā)生千年一遇的特大暴雨， 城市產(chǎn)生嚴(yán)重洪澇的隱患較多，城市內(nèi)澇無法通過排洪澇通道有效排出，進(jìn)而發(fā)生內(nèi)澇，雨水倒灌現(xiàn)象嚴(yán)重，造成不可挽回的損失，因此，海綿城市的建設(shè)尤為重要。

海綿城市的建設(shè)是有效預(yù)防城市內(nèi)澇災(zāi)害的途徑之一，將城市建設(shè)得能夠像海綿一樣，在下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水等，通過自然途徑與人工措施相結(jié)合，遵循生態(tài)優(yōu)先、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)的原則，通過滲、滯、畜、凈、用、排等多種技術(shù)手段[1]控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染，維持城市的“海綿”功能。 海綿城市的建設(shè)需要建筑小區(qū)、道路、綠地與廣場(chǎng)、水系以及其他專業(yè)的協(xié)調(diào)與銜接。

城市市政道路作為海綿城市建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，起著至關(guān)重要的作用：（1）城市道路在海綿城市設(shè)計(jì)中具有控制暴雨雨量和緩解城市內(nèi)澇的作用；（2）透水路面具有吸水、蓄水、滲水的作用，一定條件下可以補(bǔ)充淺層地下水；（3）城市道路綠化帶是非常好的承接雨水的下墊面，具有滯水截污、消納初期雨水的作用，在一定程度上可減少雨水管渠規(guī)模。

市政道路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于需要多專業(yè)、 多部門的協(xié)調(diào)和銜接，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)把可能出現(xiàn)的問題予以解決，避免后期返工和再開挖，造成浪費(fèi)。 現(xiàn)如今，市政道路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中加入了海綿城市的建設(shè)要求，包括透水步道和綠化帶，有些地區(qū)還要求設(shè)置透水瀝青路面和透水水泥混凝土路面， 這兩種路面目前尚沒有全面實(shí)施推廣。 在具體設(shè)計(jì)時(shí)，道路專業(yè)的設(shè)計(jì)要求與海綿城市的建設(shè)要求存在以下關(guān)系。

2 透水路面設(shè)計(jì)與道路路床設(shè)計(jì)要求之間的關(guān)系

近十多年來，我國(guó)城鎮(zhèn)化高速發(fā)展，全國(guó)各地的市政道路建設(shè)日新月異，汽車保有量逐年高速增長(zhǎng)，一部分早期建設(shè)的市政道路陸續(xù)出現(xiàn)了不同程度的路面損壞， 多見于瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面中， 這兩種路面形式在我國(guó)大部分地區(qū)為非透水型，雨水很難通過路面結(jié)構(gòu)滲入路床，因此，路床在施工時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度和回彈模量的情況下，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但人行步道路基穩(wěn)定與否，較少有人關(guān)注，其透水性和路基穩(wěn)定性之間存在矛盾。

通常， 道路設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范中要求路基施工時(shí)需要保持干燥或中濕狀態(tài)，否則需要采取翻曬、換填等改良措施，對(duì)透水步道下路床要求也是如此。 路床填土由固體顆粒、孔隙水和空氣3 部分組成， 土中應(yīng)力按其作用又可分為總應(yīng)力、 有效應(yīng)力、孔隙水壓力3 部分，總應(yīng)力等于有效應(yīng)力與孔隙水壓力之和：（1）當(dāng)路床處于干燥或中濕狀態(tài)時(shí)，土中的孔隙水壓力基本為零，有效應(yīng)力約等于總應(yīng)力，上部荷載作用在路床上時(shí)，土基狀態(tài)比較穩(wěn)定；（2）當(dāng)透水步道滲水到達(dá)路床土基時(shí)，其路床土中的孔隙水壓力將會(huì)增加，在總應(yīng)力不變的情況下，有效應(yīng)力相應(yīng)減少；承受上部荷載的情況時(shí)，路床土處于不穩(wěn)定狀態(tài)，抵抗外力的能力減弱，容易下沉再穩(wěn)定，經(jīng)歷常年雨水下滲，在透水結(jié)構(gòu)與土基交界處，會(huì)出現(xiàn)土基再固結(jié)現(xiàn)象；當(dāng)上部荷載突然增加的情況下，透水步道結(jié)構(gòu)容易損壞，進(jìn)而面層不均勻沉降，影響使用效果，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響與車行道外邊緣路基路面的穩(wěn)定。

因此， 對(duì)于海綿城市理念下的透水步道與實(shí)際情況之間產(chǎn)生的矛盾，有效的解決方法大致包含3 個(gè)方面：（1）有效疏導(dǎo)下滲雨水，通過疏導(dǎo)管等將下滲水引至外側(cè)綠化帶，同時(shí)在土基頂鋪設(shè)土工布，這樣可有效減少路基擾動(dòng)；（2）可通過減少下滲水量，增加表面雨水徑流的方式排出步道雨水，但這樣會(huì)與海綿城市的理念相悖；（3）按照一般做法，對(duì)于面層出現(xiàn)破損的地方及時(shí)修補(bǔ)或更換， 出現(xiàn)不均勻沉降的地方進(jìn)行局部整修找平，但缺點(diǎn)是損壞時(shí)影響使用，并增加維護(hù)造價(jià)[2]。

3 道路綠化帶的設(shè)置與海綿城市設(shè)計(jì)之間的應(yīng)用分析

隨著人們對(duì)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)， 極大地提高了環(huán)境美化及生活舒適度。 城市市政道路的綠化帶主要功能為：（1）隔離交通，具有安全功能；（2）具有美化城市的作用，種植喬木綠化帶還可以改變道路的空間尺度，使道路空間具有良好的寬高比；（3）凈化環(huán)境的作用，能滯塵、減弱噪聲、吸收有害氣體、釋放氧氣。 隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的高速推進(jìn)，大多數(shù)城市頻繁出現(xiàn)“看?！蹦Ｊ?，導(dǎo)致海綿城市的理念深入人心，相關(guān)人員應(yīng)盡量做到能利用則盡數(shù)利用，對(duì)綠化帶賦予海綿城市的理念設(shè)計(jì)。

市政道路的綠化帶種類有中央分隔帶、側(cè)分帶、人行道連續(xù)綠化帶、道路紅線外綠化帶。

1）中央分隔帶是分離對(duì)向車道，具有保證行車安全和景觀美化作用的帶狀設(shè)施。 在交通性干道上設(shè)置的中央分隔帶比較窄，主要以安全功能為主；在景觀性干道上則較寬，主要以景觀效果為主，例如，在迎賓大道上常采用景觀性干道斷面設(shè)計(jì)，會(huì)給人賞心悅目的感覺，是一個(gè)城市的門戶。 無論是寬的或窄的中央分隔綠化帶，對(duì)于海綿城市的設(shè)計(jì)來說，中央分隔帶的設(shè)置所起的作用極為有限。 因其位于道路車行道斷面的最高點(diǎn)，道路上的雨水并不會(huì)流向中央分隔帶，收集不到路面雨水，僅在計(jì)算徑流系數(shù)時(shí)可忽略不計(jì)，既沒有雨量的調(diào)節(jié)作用， 也沒有收集初期雨水污染水量， 更無法設(shè)置生物滯留帶。 從海綿城市設(shè)計(jì)的角度來看，無論是寬或窄的中央分隔帶設(shè)置均有不利之處。 將一部分寬度增加在側(cè)分帶的寬度上，可以收集更多的雨水用于調(diào)節(jié)、下滲、維持生物生長(zhǎng)等；從用地角度來說，中央分隔綠化帶的設(shè)置會(huì)減少用地的使用量，車道數(shù)和其他類型的道路斷面寬度會(huì)減少， 但在近遠(yuǎn)期道路斷面的拓展方面會(huì)比較有利。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，道路規(guī)劃與設(shè)計(jì)中央分隔帶寬度時(shí)，相關(guān)人員并不會(huì)過多考慮雨水方面的問題， 更多的是對(duì)道路使用功能和安全性方面的考量。 景觀大道設(shè)置寬度更寬的中央分隔帶，可以為一個(gè)城市增加好感度，而對(duì)于海綿城市設(shè)計(jì)方面就是次要的了，這算是與海綿城市設(shè)計(jì)的一個(gè)矛盾點(diǎn)。

2）側(cè)分帶，又稱機(jī)非隔離帶，顧名思義就是隔離機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的帶狀設(shè)施，相較于機(jī)非混行更為安全，可以避免機(jī)動(dòng)車道側(cè)邊停車擠壓非機(jī)動(dòng)車的行駛空間。 市政道路設(shè)計(jì)時(shí)，通常是由道路中心線向兩側(cè)排水， 在不考慮海綿城市設(shè)計(jì)的情況下，將雨水口設(shè)置在車行道和非機(jī)動(dòng)車道的外側(cè)邊緣，分別收集車行道和非機(jī)動(dòng)車道范圍內(nèi)的雨水量； 又可在側(cè)分帶適當(dāng)位置設(shè)置過水槽，過水槽也有將車行道上的雨水匯集、通過的作用，之后流向非機(jī)動(dòng)車道外側(cè)設(shè)置的雨水口，最終流入雨水管道系統(tǒng)。 這兩種設(shè)計(jì)方法將雨水大部分引入雨水管道系統(tǒng)后，并沒有對(duì)初期雨水進(jìn)行截留和調(diào)節(jié)，也沒有起到削減雨水洪峰流量的作用，未體現(xiàn)海綿城市的理念。

若考慮海綿城市設(shè)計(jì)理念的內(nèi)容， 需要很好地利用側(cè)分帶，在側(cè)分帶中設(shè)置透水性好、利于植物生長(zhǎng)的土層，因其具有很好的蓄水、吸水、延緩出水、凈化初期雨水的功能，可以實(shí)現(xiàn)控制徑流污染、減少綜合徑流系數(shù)和徑流流峰流量。 生長(zhǎng)植物選取應(yīng)滿足受淹時(shí)間和景觀要求， 并要采取防止路床結(jié)構(gòu)浸濕的工程措施，一般會(huì)設(shè)置土工布和防滲膜。 上述做法可僅在非機(jī)動(dòng)車道外側(cè)設(shè)置雨水口，當(dāng)超過側(cè)分帶的吸水、蓄水功能后， 在側(cè)分帶的另一側(cè)應(yīng)設(shè)置開口， 將溢流雨水排向雨水口，若人行道外側(cè)有比較寬的綠化帶或綠廊時(shí)，可通過暗管或暗渠導(dǎo)出至外側(cè)綠化帶進(jìn)行二次吸水蓄水等功能（見圖1）。側(cè)分帶的寬度有一個(gè)不確定的矛盾點(diǎn)，在規(guī)劃與道路設(shè)計(jì)階段，側(cè)分帶的寬度通常比較窄，為2～3 m，只是滿足景觀植物的種植空間要求，并且道路紅線在規(guī)劃階段基本確定，若要達(dá)到比較有效地吸水蓄水效果，則需要將側(cè)分帶寬度設(shè)置3 m 以上，以實(shí)現(xiàn)城市雨水管渠綜合設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的提高。 如果要增加側(cè)分帶的寬度，則要減少其他道路斷面的使用寬度，使用功能及效率就會(huì)降低。 對(duì)這一矛盾點(diǎn)的解決方法是要在規(guī)劃階段或前期方案確定階段， 對(duì)海綿城市的設(shè)計(jì)方案提前做好數(shù)據(jù)論證，權(quán)衡利弊。

圖1 基于海綿城市理念設(shè)計(jì)的市政道路斷面設(shè)計(jì)圖

3）人行道上設(shè)置連續(xù)綠化帶也具有吸收人行道上超滲雨水功能，待其不再吸水、蓄水后，則溢流至非機(jī)動(dòng)車道上的雨水口，可較好地減少收集雨量，并且能隔離機(jī)動(dòng)車道和人行道的空間，給人以安全、舒適、緊湊、別致的感覺。 行道樹一般設(shè)置在人行道內(nèi)側(cè)，間距5～6 m，不連續(xù)，因此，對(duì)海綿城市方面的滲水、蓄水效果甚微，通常功能為滿足行人乘涼和景觀方面的使用需求。

4）人行道外側(cè)綠化帶或帶狀綠廊是以生態(tài)環(huán)境為基底，以服務(wù)群眾為宗旨的城市風(fēng)景線， 寬度足夠時(shí)還會(huì)配有步行小道、自行車道、各種小品等功能設(shè)施，功能以生態(tài)綠道、形象綠道、迎賓綠道為主。 利用簡(jiǎn)潔、明快的喬木排列、層次分明的灌木獨(dú)枝點(diǎn)綴、 曲線多變的灌木叢線條勾勒以及地被植物的底色填充， 可以劃分出變化多端的空間格局， 給人以視覺體驗(yàn)。 在大多數(shù)實(shí)際市政道路設(shè)計(jì)的過程中，是將兩側(cè)人行道以內(nèi)范圍作為整體進(jìn)行設(shè)計(jì)， 而外側(cè)綠化帶作為單獨(dú)的綠化工程進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]，一般情況下二者之間并沒有多少交集，即設(shè)置有雨水管線的道路通常將超滲后的溢流雨水直接排出， 外側(cè)綠化設(shè)計(jì)則采用直接入滲的設(shè)計(jì)。 這種做法對(duì)于海綿城市來說是一種極大的浪費(fèi)。

在人行道內(nèi)側(cè)緣石適當(dāng)位置設(shè)置小型蓋板排水槽將溢流雨水排至外側(cè)綠化帶中， 在綠化帶中設(shè)置排水植草溝、 加滲溝、滲井等措施深入地下，補(bǔ)充至地下淺水層。 待植草溝中的水位與人行道內(nèi)側(cè)雨水口的高程相平時(shí)， 多余的雨水直接排入雨水管道系統(tǒng)。 這樣設(shè)計(jì)雨水管道系統(tǒng)的水量則會(huì)大大減少，暴雨洪峰流量已過，且減少?gòu)搅骺偭浚瓜掠斡晁艿老到y(tǒng)壓力大大降低，將初期污染雨水控制在綠化帶中，減少面源污染。

道路設(shè)計(jì)、 綠化帶設(shè)計(jì)與海綿城市設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系是規(guī)劃設(shè)計(jì)行業(yè)今后關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容， 單一專業(yè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)已經(jīng)趨于成熟，但各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)還很薄弱，例如，道路與管線、道路與綠化、管線與綠化以及各專業(yè)與海綿城市設(shè)計(jì)之間等，能否在有限的土地上發(fā)揮最優(yōu)化利用的原則，也是整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)未來的突破點(diǎn)。

4 結(jié)語

海綿城市是一個(gè)現(xiàn)代城市建設(shè)中不可忽視的課題， 也是今后工程建設(shè)行業(yè)重點(diǎn)的研究方向， 面對(duì)全球氣候變化的挑戰(zhàn)，城市人口密度的逐年增大，發(fā)生城市洪澇災(zāi)害的代價(jià)和概率也是逐年增加， 對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅，因此， 市政道路設(shè)計(jì)不僅需要滿足各個(gè)專業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，還需要把握各個(gè)專業(yè)之間的聯(lián)系，掌握細(xì)節(jié)銜接，做出綜合性、系統(tǒng)性、合理性的設(shè)計(jì)方案。 同時(shí)，相關(guān)部門與規(guī)劃設(shè)計(jì)參與人員需要有系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí)， 充分發(fā)揮海綿城市在城市建設(shè)中的顯著優(yōu)勢(shì)，提升建設(shè)質(zhì)量。