基于海绵城市理念的市政路桥设计分析

张绪斌

（领睿建设工程有限公司，广东江门 529000）

0 引言

现阶段，城市生态环境问题越发严重，尤其是在极端恶劣天气出现频率增高的情况下，大范围降水所导致的交通拥堵、居民伤亡等问题已受到全社会的广泛关注。在这一背景下，相关学者提出了海绵城市理念，这对提高城市的抗洪排水能力有重要意义，可以最大限度地为居民的正常生活提供保障。现阶段，海绵城市理念已在我国得到有效推广，并成为指导市政项目设计、建设的关键思想。

1 海绵城市理念

海绵城市是新一代城市雨洪管理理念，是指城市可以像海绵一样，在适应环境变化及应对因雨水等因素所造成的自然灾害方面，表现出良好的“弹性”。因此，从功能上来看，与传统城市相比，海绵城市可以在下雨时完成吸水、蓄水与渗水任务，能够更好地提高水资源利用率，满足城市用水需求，也能更好地顺应可持续发展要求。全面构建海绵城市，能够极大限度地缓解城市发展过程中所面临的蓄水压力，进一步改善城市的生态环境，提升水资源的利用率，促进城市更好地发展。

为了更好地满足海绵城市市政工程项目要求，在工程设计过程中应结合当地的降水情况，制定针对性的设计方案，并通过多样化的技术手段，提高道路的滤水与净水效果等。同时，在方案设计中，应改变传统设计方法，如在人行道或者机动车道设计中，改进路面结构层、采用高渗透性的材料等，使路面积水能够被快速吸收、蓄存，满足海绵城市对路桥的功能性要求。

2 海绵城市在市政路桥设计中的体现

2.1 常见的应用方式

作为一种现代化的城市规划设计思想，海绵城市理念对市政路桥设计产生了极大的影响，使设计人员打破了传统设计理念的桎梏，也使路桥设计取得了新的突破。目前，较为常见的海绵城市市政路桥设计方案有以下几种：

第一，改变传统的路桥设计方法，将传统的促进路桥排水模式改为分散吸水模式，不断增强市政道路交通系统的滞水与蓄水能力。

第二，在设计方案中确定控制地面污染源以及削减地表径流的目标。

第三，在路桥绿化隔离带设计中做到因地制宜，根据现场情况合理选择生物滞留地、下沉式绿地等形式，或者根据需要设置开孔侧石等，促进雨水向绿化带流动，强化绿地空间对雨水的吸收与滞留能力。

第四，在市政人行道、停车场等道路系统的设计中，选择透水铺装系统，改进铺装系统结构，增强道路的透水性。

第五，进一步发挥城市广场的功能，如通过下沉式的结构，配合相应的配套调配设施，减少雨水滞留问题，通过逐步海绵化改造，强化其蓄水效果。在海绵城市理念下，无论采取何种市政路桥设计方案，都需要保证其与城市发展规划、环境保护要求等相适应。

2.2 具体设计策略

2.2.1 车行道设计

在设计过程中，考虑到车行道会长期受到车辆荷载，所以可选择透水性强以及有较高孔隙率的透水沥青混凝土为主要施工材料，这种设计方案的主要优点在于，可以使雨水下渗并补充到地下水中，但部分大型城市的行车道路路面可能伴有严重的雨水污染，若单方面提升道路吸水量可能污染水源，所以建议采用常规不透水路面材料，此时机动车道与非机动车道的路面组合形式不同。

其中，机动车道路面组合设计方案为：沥青混凝土4cm+乳化沥青黏层油PC-3+中粒式沥青混凝土AC-20（6cm）+乳化沥青透层油+石灰粉煤灰稳定碎石层（18cm）+石灰粉煤灰稳定碎石基层（18cm）。非机动车道路路面组合设计方案为：细粒式沥青混凝土AC-10（2.5cm）+乳化沥青黏层油PC-3+中粒式沥青混凝土AC-16（4cm）+乳化沥青透层油PC-2+石灰粉煤灰稳定碎石层（18cm）+石灰粉煤灰稳定碎石基层（18cm）。

2.2.2 人行道设计

在人行道设计中，应选择性能良好的防渗水土工布，保证铺设地段的平整度，相邻防渗水土工布的搭接长度应大于等于2m；在土工布上方铺设碎石层，厚度小于22.5mm，压碎值＜25%，碎石的直径应≥8mm。在碎石层上设置排水管或者盲管等，通常选择高分子树脂材料为排水管底层，这种方法可以保证系统具有良好的抗腐蚀能力，还能提升排水效果。在上述流程结束后，浇筑透水性混凝土，强化道路性能。

2.2.3 生态滞留带设计

在生态滞留带设计中，考虑到隔离带绿化区域对蓄水效果有直接影响，因此可降低隔离带高度，将之设计成下凹式滤带，其较传统的隔离带有更好的集水效果。也可以通过优化隔离带的植物的方式打造生态滞留带，如选择具有良好亲水性的植物，这样不仅能强化集水效果，在容易发生积水的夏秋季植物的长势会更好，可以提升景观质量。

例如，某项目在生态滞留带设计中采用了下凹式的隔离带结构，其中下凹深度20cm；对隔离带内的土层进行改造，改造后的隔离带土层结构为40cm 种植土+30cm 填料层+30cm 砾石层等，并在隔离带最下方设置了防渗土工布，整个结构如图1 所示。

按照图1 的结构对隔离带进行改造后，雨水经过层层过滤最终流入地下。植被选择大叶黄杨球，该植物有一定的耐寒性，生长高度约为1m，不会影响车辆驾驶人员的视距，该方案具有可行性。

图1 隔离带结构图

2.2.4 道路结构设计

当前市政道路的渗透系数应≥7.0×10m/s，为实现这一标准，在道路结构设计中，建议采用透水铺装的设计方法，该结构为：最下层为素土夯实层，上方设置10～15cm 的级配碎石，碎石层上方灌注10～15cm的透水水泥混凝土；透水水泥混凝土上方铺设一层约3cm 的中砂；在中砂的最上层可铺设8cm 的透水砖。

2.2.5 下凹式绿地排水系统设计

在下凹式绿地排水系统设计中，对机动车道路两侧的绿化带结构进行改进，将其调整为下凹式结构，使标高低于路面平均高度，这种结构的显著优点在于，可以确保道路路面积水快速向绿化带处聚集。同时，在结构中增设雨水口，雨水口的主要功能是，在降雨天气下促使雨水向绿化带处聚集，随着绿化带中的水不断增加，可经过雨水口汇入市政管网。从效果上来看，这种结构设计方案不仅可以满足绿化带植被用水的基本需求，也可以有效净化雨水，能够满足水资源二次利用的要求。

2.2.6 微地形处理

微地形处理方案可以进一步提升道路的蓄水能力，如在道路中央设置下凹式绿化带，或者在道路两侧的绿化带中设置生态植草沟等，均可以实现上述目标。以生态植草沟为例，每个沟的深度为20cm，在草沟的作用下，可以促使水汇集，通过植草沟的渗透作用，将水排放至周围流域。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

某道路是城市的主干路，道路总长度为13.5km，道路红线设计宽度100m，根据《海绵城市建设技术指南》的相关内容，可以将该项目划分为Ⅳ区。案例项目的径流空置率以及设计标准等可以参照表1 的相关数据。

表1 项目所在地的相关信息

根据表1 的相关标准，项目所在地的平均降雨量约为20mm，考虑特殊情况的影响，按照70% 的标准计算。

从项目所在地的实际情况来看，因为项目所处位置的市政道路集中，公共交通线路多，加之雨水渗透性弱，导致大量有利用价值的雨水被阻隔在地面上，尤其是在夏季降雨量突然变多的情况下，会造成严重的城市内涝，对居民的日常生活产生严重影响。

3.2 道路排水设计方案

3.2.1 用自然排水系统取代绿化带

在案例项目中，自然排水系统为道路两侧宽度约为3.5m、深度0.2m 的生态植草沟，其长度约为600m，沿道路纵向布置；该自然排水系统中分别设置了两个高点与两个低点，两个低点相交，形成出水口。

该项目的生态植草沟中包括碎石、水洗砂等材料，并在植草沟中种植了一定量的草及灌木等；在路牙上设置开孔，确保道路中的积水能够快速汇集；因积水数量增加会导致蓄水量超标，并造成生态植草沟雨水外溢的情况，故该项目中在碎石层上铺设盲管，在系统最低点位置将集水管连接至集水井；沿生态植草沟边缘位置铺设土工布并铺设沥青层。

3.2.2 用透水混凝土替换人行道铺装

为保证该项目的雨水渗透率，项目设计人员在全面考虑透水路面的技术合理性后，在设计方案中大量采用可渗透混凝土材料，该材料可以保证积水快速下渗；并在道路结构下设置盲管，确保雨水可以快速渗入，避免行人行走时打滑。

3.2.3 用开口路牙取代常规路牙

为了促进路面水的扩散与渗透，该项目在路牙位置打口，促进水流通。该项目中每隔30～50cm 位置开孔路牙，促进雨水汇集。

3.3 生态滞留带工程建设

在项目道路交叉路口的低点位置建设三个小型雨水花园，该雨水花园的功能是调蓄种植草沟的雨水；每个雨水花园的面积均为10m，在雨水花园中用粗粒河卵石取代植物，这种方法不仅能增加地表径流，也能促进植草沟径流中的悬浮垃圾的沉淀。

根据既往经验，在相关附属设施设计中，平缘石应与地面平齐，形成一体化的路面结构，促进雨水排放，但部分垃圾也会随着雨水进入并造成污染。所以该项目根据实际情况，在路缘石设计方案中采用开口式立缘石方案，其数据参数为49.5cm×12cm×30cm，在路缘石的中央位置设置25cm×12cm×10cm 的孔，将两个路缘石拼凑成开口路缘石，路缘石埋深10cm，在上述结构的基础上，横坡从向道路外侧改为向道路内侧的设置方案，如此设计不仅能有效解决机动车道的积水问题，也可以阻挡污染物流入。

3.4 应用效果评价

该项目在海绵城市市政路桥设计中，在不影响人行道与车道结构强度的基础上，通过上述措施有效减少了道路积水问题，促进积水向地下渗透；采用横断面设计方案，使隔离带同时具有雨水过滤以及渗透的功能；该结构在不影响路缘石强度的基础上，在路缘石结构中打造开口，使整个结构有良好的过滤污水以及保证雨水水质的功能；在隔离带中种植该地区常见的亲水性植物，可以保证亲水植物的生存率，并提升滤水效果。

该市政路桥项目自2021年改造结束后，整个夏季道路未发生积水现象，隔离带中的植物长势良好，尚未发现植物死亡等现象，证明该项目的路桥设计方案取得了令人满意的效果。

4 结语

在海绵城市理念的影响下，市政路桥设计也被赋予了新的内涵，为顺应这一发展趋势，设计人员应从工程项目所在地区的实际情况入手，如通过优化生态滞留带设计、强化微地形处理等方法，满足海绵城市发展的需求。上述工程案例取得了令人满意的效果，对其他地区的路桥规划设计有一定的借鉴意义，因此其他地区的相关项目可借鉴此成功经验，合理设计路桥方案，打造出更加完善的市政工程项目。