城市改造道路路面设计中海绵城市理念应用实践

城市改造道路路面设计中海绵城市理念应用实践

罗晓

湖南大学设计研究院有限公司，湖南省 长沙市 410000

摘要：随着城市更新建设的不断推进，城市老旧道路更新改造工程越来越多。在传统的市政道路改造规划设计中，基本采用的都是不透水的路面材料，引发了各种各样的城市环境问题，如城市内涝问题严重、水环境质量恶化等。将“海绵城市”理念应用于城市改造道路的路面设计中，建设海绵型路面，选择合理的路面结构材料和组合，使得改造后道路具备吸水、抗涝的能力。本文以长沙市某道路改造工程为例，分析和介绍海绵城市理念在道路改造路面设计中的应用。

关键词：改造道路，路面，海绵城市

当前，我国城市化率已超过60%，城市发展进入城市更新的重要时期——由大规模增量建设转为存量提质改造和增量结构调整并重，从“有没有”转向“好不好”。在此背景下，城市更新既要解决城镇化过程中的问题，还要更加注重解决城市本身所产生的问题。城市更新的四个核心目标，就是要建设宜居城市、绿色城市、人文城市以及智慧城市。

1传统市政道路路面改造中存在的问题

传统城市路面改造采用的不透水材料给城市带来一系列的问题，其主要表现为以下几个方面：

1.不透水的路面阻碍了雨水的下渗，使得雨水对地下水的补充被阻断，雨水未得到合理利用，造成水资源浪费。

2.传统城市路面为不透水结构，雨水通过路表排除，泄流能力有限，当遇到大雨或暴雨时，雨水容易在路面汇集，大量集中在机动车和自行车道上，导致路面大范围积水。

3.传统的密实路表面，轮胎噪声大。车辆高速行驶过程中，轮胎滚进时会将空气压入轮胎和路面间，待轮胎滚过，空气又会迅速膨胀而发出噪声，雨天这种噪声尤为明显。

4.不透水路面使城市空气湿度降低，加速了城市热岛效应的形成。

2海绵型道路路面特点和意义

2.1海绵型道路路面概述

“海绵城市”应该能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，重点解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题，充分考虑水资源、水环境、水生态、水安全、水文化，缓解热岛效应，确保社会水循环能够与自然水循环相互贯通。

海绵城市建设首先要减少道路路面的不透水面积，增加道路的透水性，在车行道以及人行道修建海绵型路面，使雨水径流有效下渗。

2.2海绵型路面的特点和意义

1）提高行车舒适性、安全性。

海绵型路面在下雨时路面积水现象消除较快，防止行车时发生水漂现象，减少交通事故发生，显著提高行车的安全性。

2）消减地表径流洪峰流量，减轻雨水管网压力。

海绵型路面可减少路面约70%的雨水径流量，暴雨时透水路面能减轻城市雨水管道的过水压力，减少雨水管网的建设成本，节约工程造价。

3）补偿地下水。

雨水通过海绵型路面渗入地下，补充了地下水资源，补偿了地下水量，避免因过度开采地下水而引起地面下沉现象。

4）缓解城市热岛效应。

相关研究表明^[2]，海绵型路面夏季温度维持在35℃～40℃，而常规不透水路面温度则在60 ℃左右。海绵型路面可以缓解城市热岛效应。

5）拥有系列色彩配置，更加美观。

海绵型路面可根据周边环境和功能需要，选择合适的颜色搭配和设计图案，有利于提高城市环境品质，装饰性较强。

3 以长沙市某城市道路改造项目为例

3.1工程概况

本次研究以长沙市某道路改造项目为例，全长约5.5km，道路等级为城市主干道，本工程属于改造工程，将原公路改造成城市道路。

本文重点介绍本项目中车行道路面、非机动车道路面、人行道等路面工程中的海绵城市设计理念及应用。

3.2道路横断面设计

设计道路断面组成为：11m（绿化控制带<含3m人行步道>）+3.5m(非机动车道)+8m（机动车道）+3.5m（绿化设施带）+7.75m（机动车道）+0.5m（双黄线）+7.75m（机动车道）+3.5m（绿化设施带）+8m（机动车道）+3.5m(非机动车道)+9m（绿化控制带<含3m人行步道>）=66m。

道路横断面设计图

3.3道路开口侧石设计

本次设计通过降低绿化带标高、路缘石处设置开口的方式将道路径流引到绿化空间雨水控制利用设施，溢流接入原有市政排水管线。

采用100cm长标准麻石侧石，对边角按尺寸进行切割后，两两相接，与100cm长麻石平石对应每200cm形成上底50cm，下底60cm，高5cm的梯形开口。

侧石开口设计图

3.4机动车道路面的海绵设计

车行道采用海绵型透水路面，提高其透水性，有利于从源头上削减雨水径流总量，回补地下水资源。透水型沥青混凝土路面结构一般由细粒式沥青混凝土层、中粒式沥青混凝土层及水泥稳定碎石基层组成，为了保护水泥稳定碎石基层，确保透水型沥青路面的总体承载强度及耐久性满足设计及运营要求，在中粒式沥青混凝土层与细粒式沥青混凝土层间应增设封层，以阻隔水分下渗，保证水分仅能够在上面层间渗透流动。雨水进入路面结构层后，从不透水顶面沿横坡排至盲沟中，最终排入雨水管道系统。

透水沥青路面的沥青混合料施工完成后有20%的空隙率，远超常规沥青混合料的空隙率，属于开级配沥青混合料，空隙部分能够在路面内部形成排水通道，结构是单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构。

本工程设计非机动车道路面结构为：3cm厚细粒式开级配沥青磨耗层OGFC-10+5cm厚中粒式密级配沥青混合料AC-16+7cm厚粗粒式密级配沥青混合料AC-25+1cm厚同步碎石封层+20cm厚水泥稳定碎石(抗压强度≥3.5MPa)+ 20cm厚水泥稳定碎石(抗压强度≥2.0MPa)。

3.5非机动车道路面的海绵设计

非机动车道海绵型路面主要采用透水混凝土的方式，透水型水泥混凝土路面主要解决“海绵化”改造过程中的渗透问题，透水混凝土路面面层的孔隙率可达20%，级配碎石层的孔隙率可达36%，雨水也可以透过地表空隙蒸发。本工程设计非机动车道路面结构为：6cm 厚彩色 C30 透水水泥混凝土(有效空隙率≥10%)+18cm 厚 C20 透水水泥混凝土(有效空隙率≥10%)+15cm 厚透水级配碎石(有效空隙率≥10%)。在级配碎石层中铺设透水管，将多余透水引至雨水排水系统。

3.6人行道铺装海绵设计

海绵型人行道路面主要采用透水性铺装的方式，也是降低地表径流的重要措施之一。透水性铺装主要采用新材料或者传统材料改变铺设形式，增大空隙率，增强透水性，达到路面透水的效果^[3]。透水铺装面层材料有透水性水泥混凝土、透水性路面砖、透水性沥青混合料等。

本次道路设计海绵型人行道结构形式为：6cm厚透水烧结砖(有效空隙率≥15%)+3cm厚中粗砂调平层(有效空隙率≥10%)+15cm厚C20透水水泥混凝土(有效空隙率≥10%)+15cm厚透水级配碎石(有效空隙率≥10%)。

4结语

在保障道路基本功能及结构稳定性的前提下，在城市改造道路中应用海绵城市理念，建设海绵型道路路面，能够补给地下水，缓解排水系统压力，减少径流污染，提高道路安全舒适度，改善城市气候，是实现城市可持续发展的需求。

参考文献

[1]王见.基于“海绵城市”理念的城市道路设计[J].人民交通,2020(5):88-89.

[2]沙爱民 环保型路面材料与结构［M］．北京:科学出版社，2012:2．

[3]尉淑珍,靳晓军. 基于“海绵城市”理念的透水性铺装的应用研究[J]. 运城学院学报,2019,37(06):13-16.