基于海綿城市理論的市政道路設(shè)計與施工探討

【摘要】文章聚焦于海綿城市理論在市政道路設(shè)計與工程施工中的具體應(yīng)用，通過詳細(xì)剖析實際案例，系統(tǒng)探討了基于該理念的市政道路設(shè)計路徑與施工實踐應(yīng)用。研究內(nèi)容涵蓋人行道透水鋪裝與生物滯留帶設(shè)置等關(guān)鍵設(shè)計與施工要點，旨在通過科學(xué)規(guī)劃與施工實踐，增強道路系統(tǒng)的雨水吸納、蓄滲、凈化和緩釋能力，從而有效提升城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，緩解城市內(nèi)澇問題，為居民創(chuàng)造更加宜居的城市環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】城市生態(tài)環(huán)境；海綿城市理論；市政道路設(shè)計；工程施工

【中圖分類號】TU992 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）11-0007-03

0 引言

城市內(nèi)澇頻發(fā)成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的一大瓶頸，嚴(yán)重威脅居民的生活安全與品質(zhì)。面對這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，海綿城市理念應(yīng)運而生，它倡導(dǎo)城市像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，即在雨水充足時能夠吸水、蓄水、滲水、凈水，并在需要時將蓄存的水釋放并加以利用，從而有效緩解城市內(nèi)澇，改善城市生態(tài)環(huán)境[1]。

1 海綿城市理論概述

1.1 海綿城市概念

海綿城市是一種先進的城市規(guī)劃和設(shè)計理念，旨在通過模擬自然水循環(huán)過程，使城市在雨水管理方面具備吸水、存水、滲水和凈水的能力，并在需要時釋放和利用這些水資源。這一理念強調(diào)在城市建設(shè)和改造中，應(yīng)注重提高地表吸水、存水、滲水和凈水能力，實現(xiàn)雨水的資源化利用，從而有效緩解城市內(nèi)澇，改善生態(tài)環(huán)境。

1.2 海綿城市優(yōu)勢

從實際角度分析，相較于傳統(tǒng)城市建設(shè)理念，海綿城市具有以下優(yōu)勢。

1）優(yōu)化城市生態(tài)平衡。海綿城市設(shè)計能夠有效儲存雨水，防止廢棄物隨雨水侵入水體，通過其獨特的吸水材料攔截污染物，特別是對微生物的過濾作用，可以有效遏制徑流污染，保護生態(tài)環(huán)境。

2）補充地下水。相比傳統(tǒng)城市道路建設(shè)理念側(cè)重于快速排水，海綿城市能夠促使雨水滲入地下，及時補充地下水資源，同時利用吸水材料的過濾功能保障地下水清潔度，緩解城市化進程中地下水資源減少的問題。

3）緩解排水系統(tǒng)壓力。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)難以滿足城市擴張的實際需求，而海綿城市設(shè)計通過將雨水引入綠化帶等方式，調(diào)節(jié)雨水徑流系數(shù)，賦予排水系統(tǒng)強大的水分錯峰能力。降低洪峰流量，增強城市防澇能力，顯著減輕排水系統(tǒng)的工作強度，提高城市應(yīng)對極端天氣事件的能力[2]。

2 基于海綿城市理論的市政道路設(shè)計要點

2.1 工程概況

本項目為某縣新型城鎮(zhèn)化建設(shè)城市基礎(chǔ)設(shè)施補短板項目，旨在提升城市排水效率，同時增強生態(tài)環(huán)境保護能力。道路建設(shè)中融入了雨水收集、儲存、凈化與再利用系統(tǒng)，以模擬自然水循環(huán)，減少城市內(nèi)澇風(fēng)險，保護周邊水環(huán)境，并為城市綠化提供可持續(xù)水源。該工程不僅改善了城市交通條件，更推動了城市向綠色、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的方向邁進。

2.2 透水鋪裝系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 材料甄選

市政道路透水鋪裝材料需平衡透水性與承載力。透水瀝青成本高、重載適應(yīng)性差，多用于低負(fù)荷區(qū)。透水混凝土與透水磚因適中強度與良好透水效果，成為人行道、非機動車道及低荷載行車道的優(yōu)選，提升排水、抗滑與耐磨性，確保了出行的安全舒適。

2.2.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

透水路面結(jié)構(gòu)需根據(jù)道路類型差異化設(shè)計，人行道強調(diào)全方位透水，非機動車道與低荷載行車道兼顧透水與承載，采用透水混凝土等材料，促進排水與水資源循環(huán)，符合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2.3 生物滯留設(shè)施設(shè)計

2.3.1 生物滯留池

生物滯留池集雨水收集、凈化與利用于一體，是海綿城市理論中不可或缺的重要組成部分。它不僅能夠有效地減輕城市排水管網(wǎng)的壓力，還在水質(zhì)凈化、微氣候改善以及城市生態(tài)平衡維護方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其工作原理在于，通過模擬自然水循環(huán)過程，生物滯留池能夠收集和儲存來自道路、屋頂?shù)葏^(qū)域的雨水，并通過植物、土壤和微生物的協(xié)同作用，對雨水進行過濾和凈化。這一過程不僅能夠去除雨水中的懸浮物、有機物和部分重金屬等污染物，還能夠降低雨水的徑流速度，減少對排水系統(tǒng)的沖擊。同時，生物滯留池中的植物通過蒸騰作用，能夠調(diào)節(jié)局部微氣候，增加空氣濕度，改善城市熱島效應(yīng)。

2.3.2 植草溝

植草溝作為綠色排水通道，在海綿城市建設(shè)中扮演著至關(guān)重要的角色。它不僅能夠引導(dǎo)雨水流至低洼區(qū)，減少沖刷作用并凈化水質(zhì)，還為城市排水系統(tǒng)提供了生態(tài)屏障，有效提升了道路周邊的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。在設(shè)計要求方面，植草溝的設(shè)計需結(jié)合其所在區(qū)域的地形地貌、降雨特點以及植被類型等因素進行綜合考慮。首先，應(yīng)確保植草溝具有合適的坡度，以引導(dǎo)雨水順暢流動，同時避免沖刷作用過強。其次，植草溝的植被選擇應(yīng)優(yōu)先考慮本地物種，以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和土壤特性，植被的配置應(yīng)合理，既能有效凈化水質(zhì)，又能美化城市環(huán)境。最后，植草溝的設(shè)計還應(yīng)考慮其維護管理的便捷性，如設(shè)置合理的檢修通道和清淤口等，以確保其長期穩(wěn)定運行[3]。

3 基于海綿城市理論的市政道路施工技術(shù)要點

3.1 道路攤鋪

道路攤鋪技術(shù)作為海綿城市人行道建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，其施工精細(xì)度直接決定了道路的滲水性能與整體質(zhì)量。在此過程中，首先需精心準(zhǔn)備并回填路床，選用符合設(shè)計要求的回填料，如級配碎石或砂礫，采用分層回填、逐層壓實的方法，確保路床平整堅實。同時，根據(jù)現(xiàn)場天氣及材料特性，將混合料含水量調(diào)整至最優(yōu)區(qū)間，保持上層濕潤，避免干裂。攤鋪作業(yè)時，機械與人工緊密配合，確保攤鋪均勻、厚度一致，隨后通過初壓、復(fù)壓等碾壓工藝，達到設(shè)計要求的壓實度和平整度。在人車隔離帶的處理上，注重結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)固性，采用虛填后油錘夯實，再用挖掘機精確調(diào)整，確保立沿結(jié)構(gòu)符合設(shè)計要求，同時設(shè)置防水層，防止地下水反滲。

3.2 透水鋪裝施工

3.2.1 材料準(zhǔn)備

透水混凝土施工需嚴(yán)格控制材料配比，確保透水混凝土專用膠結(jié)劑、碎石（粒徑一般為5～20 mm）及水等原材料按精確比例混合，以同時滿足透水性和強度的設(shè)計要求。攤鋪時，透水混凝土拌合物應(yīng)均勻且平整地鋪展在工作面上，通過括尺初步找平后，將攤鋪厚度嚴(yán)格控制在80～150 mm之間，以適應(yīng)設(shè)計需求及現(xiàn)場條件。隨后，使用平板振動夯實機進行多次（一般為3～5遍）壓實，確保達到設(shè)計壓實度，同時注意控制力度，以免破壞透水混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)。施工完成后，透水混凝土需經(jīng)歷充分的養(yǎng)護期，其間需保持表面濕潤，避免不利環(huán)境因素如陽光直射和雨水沖刷，養(yǎng)護時間至少7d，具體視天氣與混凝土強度增長情況而定[4]。

3.2.2 透水磚鋪設(shè)

鋪設(shè)前，基層必須徹底清理并整平，確保無雜物、無積水且平整度達標(biāo)。隨后鋪設(shè)一層細(xì)砂或?qū)Ｓ谜移綄硬牧希瑸橥杆u鋪設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。鋪設(shè)時嚴(yán)格按照設(shè)計圖案和尺寸要求定位，從控制線交點開始輕輕平放透水磚，避免重錘敲擊導(dǎo)致破裂。透水磚間的縫隙需保持一致，通常為2～5 mm，以優(yōu)化雨水滲透效果。鋪設(shè)完成后，使用細(xì)砂或?qū)Ｓ锰羁p料仔細(xì)填縫，確保縫隙被充分填充并壓實，提高透水磚整體的穩(wěn)固性。

3.2.3 透水鋪裝施工質(zhì)量控制

通過水平尺、激光測距儀等精密工具對透水鋪裝表面進行嚴(yán)格檢測，確保每平方米的平整度誤差不超過2 mm，全面滿足設(shè)計要求。評估透水性能時，采用更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)場試驗方式，即在鋪裝完成后立即進行模擬降雨測試，通過收集并分析雨水滲透速率、積水深度等數(shù)據(jù)，來綜合評估透水鋪裝的實際透水性能，確保其在設(shè)計降雨強度下能夠迅速排水，避免路面積水。在強度檢測方面，依據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，對透水鋪裝結(jié)構(gòu)進行全面的抗壓強度、抗折強度檢測。在抗壓強度檢測中，使用壓力試驗機對鋪裝樣本進行加壓測試，記錄樣本在破壞前的最大壓力值，確保透水鋪裝結(jié)構(gòu)的抗壓強度不低于30 MPa，能夠承受重載車輛通行而不發(fā)生破損。

3.3 兩側(cè)人行道結(jié)構(gòu)施工

兩側(cè)人行道結(jié)構(gòu)施工需注重細(xì)節(jié)與整體美觀的協(xié)調(diào)。在彎道處理上，采用高精度經(jīng)緯儀進行精確測量，確保彎道曲線平滑順暢，無突變點。采用雙線控制法安裝路緣石，保證高度一致，線條流暢。同時，在立桿的設(shè)置上，嚴(yán)格按照圖紙位置進行，確保穩(wěn)固無晃動，并在路口等重要位置加密設(shè)置。整體施工完成后，兩側(cè)人行道應(yīng)呈現(xiàn)出整齊劃一、美觀大方的視覺效果。

3.4 溢流井與排水系統(tǒng)設(shè)置

透水路緣石與科學(xué)布局的溢流口確保了雨水的精準(zhǔn)收集與排放，避免積水與內(nèi)澇，提升排水系統(tǒng)應(yīng)對能力，保障惡劣天氣下市民出行安全。為確保海綿城市人行道排水順暢，設(shè)置溢流井并優(yōu)化排水系統(tǒng)，施工人員每隔約30 m設(shè)置一座滿溢井，與排水路緣石對齊，以確保排水效率。采用UPVC材料的穿孔排水管，直徑根據(jù)排水量確定，一般不低于100 mm。選用SBS工布與PPR防水毯復(fù)合結(jié)構(gòu)制作防滲層，以確保防水效果。最后，施工人員在滿溢井周圍設(shè)置綠化帶，種植耐旱耐澇植物，如地被石竹、八寶景天等，既美化環(huán)境又促進雨水下滲。整個排水系統(tǒng)形成閉環(huán)，確保雨水能夠迅速排入地下，保持路面干爽整潔。

3.5 后續(xù)養(yǎng)護

在人行道鋪設(shè)完成后，立即實施初期養(yǎng)護措施，通過設(shè)立隔離帶嚴(yán)格禁止車輛及行人通行，隔離時間依據(jù)實際情況靈活調(diào)整，但通常不少于7d，以確保透水磚與基層有足夠的時間黏結(jié)穩(wěn)固。在此期間，養(yǎng)護團隊還會定期檢查路面狀況，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫、凹陷等缺陷，立即進行修補，避免問題擴大影響使用效果。進入長期維護階段后，則側(cè)重于保持透水性能與排水系統(tǒng)的暢通，定期清理透水磚縫隙中的雜物，如落葉、塵土等，防止堵塞影響滲水效果。同時，在雨季前后加大檢查力度，確保排水系統(tǒng)如滿溢井、穿孔排水管等處于最佳工作狀態(tài)，能夠及時排除積水[5]。此外，對于損壞嚴(yán)重的透水磚，養(yǎng)護團隊也會及時予以更換，以維護路面的整體美觀與功能完整性，為市民提供持久、安全、舒適的出行環(huán)境。

4 基于海綿城市理論的市政道路的應(yīng)用效果

根據(jù)模擬降雨測試數(shù)據(jù)，海綿城市市政道路的雨水滲透速率顯著高于傳統(tǒng)市政道路，積水深度則明顯更低，如表1所示。這表明海綿城市市政道路在雨水吸納、蓄滲和排放方面表現(xiàn)出色，有效緩解了城市內(nèi)澇問題。

通過對海綿城市市政道路周邊環(huán)境的持續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)雨水徑流污染顯著降低，地下水補給量大幅增加，城市熱島效應(yīng)得到有效緩解。這些數(shù)據(jù)顯示，海綿城市市政道路在改善城市生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了積極作用，如表2所示。

雖然海綿城市市政道路的施工成本略高于傳統(tǒng)市政道路，但由于其優(yōu)異的排水性能和生態(tài)環(huán)境改善效果，年維護費用相對較低，如表3所示。從長遠(yuǎn)來看，海綿城市市政道路的經(jīng)濟效益和社會效益均更為顯著。

5 結(jié)語

本文深入探討了海綿城市理論在市政道路設(shè)計與施工中的創(chuàng)新應(yīng)用，通過細(xì)致分析實際案例，系統(tǒng)地揭示了基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計路徑與施工技術(shù)。通過科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計與施工實踐，強化道路系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲、凈化及緩釋功能，可有效提升城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，緩解城市內(nèi)澇困境，為城市居民營造一個更加安全、舒適、宜居的生活環(huán)境。

參考文獻

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