海绵城市理念下的道路设计——以新阳大道改造工程为例

黄闪 HUANG Shan

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，厦门 361000）

城市化大力建设的背景下，绿地、湖泊、水洼等自然环境逐渐消失，钢筋混凝土地面遍布在城市的街街道道，自然生态环境遭到破坏，约80%的排水量都是通过地下管道流出，所以出现内涝、缺水、水资源污染等问题不足为奇。而海绵城市建设则是通过发挥道路、水、绿地等生态系统的自然优势，以雨水管理为核心，实现雨水的消纳、蓄积、释放能力，使城市在应对自然环境变化的同时，更加灵活应变，实现绿色、健康、可持续的城市发展。

随着城镇化的建设，城市已经实现了“三年大变样”，但目前出现了新的问题——排水排污问题，而且很多城市已经出现缺水、水质不好等严重问题，水是制约城市健康稳定发展的关键性因素，所以如何处理好城市缺水、排水、用水问题是当下急需关注的问题。

海绵城市在我国提出的时间较晚，但推行起来却十分迅速。中央在2013 年城镇化工作会议上正式提出，要重视城镇排水能力，建设“海绵城市”，既要自然蓄水，又要自然净化。接着，海绵城市这一术语开始植根于人们的头脑中。接着于2015 年在萍乡、厦门、济南等试点城市实施海绵城市的建设，同时指出海绵城市的建设应该对70%的雨水进行消化和吸收，减少对生态环境的威胁。同时提出建设目的，到2030 年，消化吸收雨水量应不低于80%。另外，在“十四五”规划中，也明确提出要全面改善城市的质量，加强生态修复的建设，全面整治城市内涝、防洪、排水等问题，所以，海绵城市建设也是“十四五”规划的重要目标之一，承载着“绿色中国梦”。

厦门市是我国海绵城市建设的第一批试点城市，所以，在2015 年4 月，由海沧区政府办召开了“关于海绵城市建设相关事情的报告”，报告中研究并确定了马銮湾海绵城市试点区开发建设的方案。其中新阳大道改造项目作为海沧区的重要项目之一，从灌新路到新阳大桥段，长5183 米、宽43 米，是连接新阳区和海沧区的重要交通路段，更是连接整个海沧区的关键道路，对于今后海沧区的发展具有重要的应用，有利于加快未来新阳片区的建设和发展。[1]

该工程属于改造工程，所以保留了部分之前的建设要求，比如路面、雨水口、人行道等，本次施工主要是针对雨水排水方式的改造，建设植草沟、雨水花园等，以达到雨水收集与存储的目的，此外，还要建设砂滤池、雨水净化系统、LID 树池等净化设施项目，借助传统的雨水系统实现雨水的错峰排放等功能。所以，在此次工程中，在原有道路线行、标高、雨水管道等的基础上，通过改善雨水连接管、侧分带设计、车道的设计，达到海绵城市建设的目的。

3.1 道路横断面的设计

道路设计的基本目的是为了满足城市中人和车的通行能力，道路横断面的设计与人行道、车行道、隔离带有直接关系，会直接影响未来的交通情况。从海绵城市理念来看，隔离带越多，未来吸水能力越强。比如在道路两旁设计宽度适宜的绿化带，雨水流入地下，通过低影响开发设施渗透到地下水层，开始水资源的循环。可见，道路横断面的设计属于此工程的关键一环。

新阳大道原有的设计方案：以灌新路至霞光路段为例：路宽为43 米，从左到右的设计依次为3 米的人行道、1.5 米的绿化带、2.5 米的非机动车道、1.5 米的绿化带、11米的机动车道、4 米的中央绿化带、11 米的机动车道、1.5米的绿化带、2.5 米的非机动车道、1.5 米的绿化带、3 米的人行道。为了迎合海绵城市建设的理念，优化了一些设计因素，将变分带的两个1.5 米的绿化带拓宽，改成了3 米的凹式绿化带。优化后的设计方案如图1 所示。路宽仍是43 米，从左到右依次为3 米的人行道、2.5 米的非机动车道、3 米的下凹式绿化带、11 米的机动车道、4 米的中央绿化带、11 米的机动车道、3 米的下凹式绿化带、2.5 米的非机动车道和3 米的人行道。[2]其中，为了实现路面排水更顺畅的目的，将机动车道的横坡设计为1.5%的外倾坡，新建人行道设计为1.5%的外倾坡。

图1 灌新路至霞光路段调整后设计横断面

3.2 路面结构设计

路面结构的设计，首先应该结合工程建设的要求，按照合理选材、方便施工、具体问题具体分析的理念，采用符合技术要求同时经济最优的方案，确保路面的质量符合设计要求。在此工程中，在原有结构的基础上，只改变了非机动车道的上面层。具体设计思路如下：①机动车道路面结构层不变，仍使用原有的设计方式。②非机动车道路面结构层：路面的总厚度为46 厘米。其中上面层采用4 厘米的细粒式透水彩色沥青砼PAC-13 铺装；
封水层采用1 厘米的稀浆封层ES-3；
下面层使用6 厘米的中粒式沥青混凝土AC-16；
透层厚采用“透层+铺设土工格栅+单层沥青表面处治”的方法；
上基层采用20 厘米5%的水泥稳定碎石；
下基层采用，15cm 的级配碎石。③人行道路面结构层：面层使用6 厘米的透水人行道砖进行铺装；
调平层使用3 里面的中粗砂进行铺装。

在非机动车道的上面层的PAC-13 材料属于高粘度的改性沥青，其中，改性材料使用的SBS 类热塑性弹性材料；
改性沥青的基质沥青使用的是70 号A 级道路石油沥青。[3]所有材料的选取都应该严格遵守相关技术规范的要求。

面层粗集料粘附性如不满足规范及设计要求，施工时可掺加磨细消石灰、水泥或其他耐热、具有良好长期性能的抗剥离剂等抗剥离措施，参加抗剥材料的类型及剂量根据沥青混合料水稳定试验确定。

3.3 排水系统设计

海绵城市建设的理念就是要减轻当前市政排水的压力，还原原本的生态环境，所以做好排水系统的设计是最关键的环节。在新阳大道项目中，排水系统主要包含植草沟、雨水花园等，雨水净化设施主要包含砂滤池、雨水净化系统和LID树池等。其中，路面排水采用渗透吸收、溢流雨水管道相结合方式，本工程工主要使用的是路缘石进行收集雨水，间距为30 米，宽度为80 厘米；
桥梁段、公交车站段和绿化岛等地都是采用的排水路缘石进行收水。

3.4 植草沟设计

新阳大道植草沟设置在3m 侧分带中间及红线外绿化带，其中红线外绿化带中的植草沟为近期人行道路面雨水的蓄水、排水通道，等两侧的绿化带、公园等设计方案确定后，才能进行改造。

此处植草沟的沟底宽1 米，沟底的高程要比机动车道的外侧标高矮25 厘米，其纵坡设计跟主线的设计相符，包块20 厘米的种植土、10 厘米的粗砂和30 厘米的碎石层。在粗砂和碎石层的接触面以及碎石层的底面要铺设过滤土布，目的是为了最大程度避免雨水带走粗砂和碎石。另外，为了保证植草沟具有良好的蓄水能力和水量的均匀分布能力，会在其底部放置合适的连接管，实现和溢流井的相连。关于植草沟的设计方案如图2 所示。

图2 植草沟设计图

3.5 雨水花园设计

此项目中将雨水花园设计在了侧分带里。其设计由40 厘米的种植土、10 厘米的粗砂和30 厘米的碎石层组成。与植草沟的设计思路类似，需要在粗砂和碎石层的接触面，以及碎石层的底面铺放过滤土布，也是为了减少砂石被冲走。为了确保雨水花园具有很强的储水能力，同时要求其水量均匀分布，因此在其底部30 厘米的位置放置了连接管，并与溢流井相连。

3.6 砂滤池设计

砂滤池的位置一般设计在路缘石的开口末端，为的是实现雨水的净化、沉砂的功能。因此此改造项目的主要设计参数如图3 所示。

图3 砂滤池结构设计图

3.7 溢流井设计

溢流井的设计目的是为了提高雨水的排放能力，尤其是在降雨量很大，海绵城市的收纳能力不足时，就可以从溢流井位置排出过多的雨水到市政管网系统。[4]在此工程中，溢流井放置在植草沟的中间，具体的设计方案如图4所示。

图4 LID 树池结构设计图

3.8 LID 树池设计图

LID 树池的设计目的是为了净化和汲取早期的雨水，也是海绵城市建设中的关键一环。在此项目中设置了长0.9 米款0.9 米高0.95 米的树池，内部由40 厘米的种植土层、30 厘米的砾石层组成，在砾石层增设穿孔管，并设计了溢流口，使多余的雨水流入碎石沟，进而进入市政管网。（见图5）

图5 雨水净化系统结构设计图

3.9 雨水净化系统设计

雨水净化系统的设计是为了排出雨水中的杂物和污染物，让雨水最大程度地得到良好利用，一般是设计为综合性的低冲击开发技术设施。降落到地面的雨水通过道牙和立篦流入系统，其中夹杂的杂物及污染物等会被阻挡，只允许干净的雨水流入市政管网中。在本工程中雨水净化系统的设计参数如图6 所示。

图6 雨水净化系统结构设计图

海绵城市建设已经开始如火如荼的推进了，在厦门等多个试点城市已经得到了验证，能有效缓解城市“雨后看海”问题，还原天然的生态环境，促进水资源的循环利用，解决“吃水难”的问题。当然，在进行道路设计时，也要具体问题具体分析，充分结合当地天时、地利各方面的情况，科学选择建筑材料、设计方法，统一规划市政道路的建设。