海绵城市理念下的市政路桥设计研究.pdf

1262023年4 月江西建材规划设计与勘察海绵城市理念下的市政路桥设计研究林朝华科设勘查设计有限公司福州分公司，福建福州350007摘要：文中分析了市政路桥中海绵城市理念的体现要素，以某道路工程为例，从道路材料与形式、生态滞留带、道路结构层次、排水系统等方面，对海绵城市理念的市政路桥设计进行了探讨，为提升市政路桥工程的建设水平提供优化思路。关键词：海绵城市；市政工程；路桥设计中图分类号：TU99文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 12 6-0 3Research on Municipal Road and Bridge Design under the SpongeCity ConceptLin ChaohuaKeshe Exploration and Design Co.Ltd.,Fuzhou Branch,Fuzhou,Fujian 350007Abstract:The article analyzes the elements that reflect the concept of sponge city in municipal roads and bridges,and takes a certain roadproject as an example to analyze the design of municipal roads and bridges with the concept of sponge city from the aspects of road materialsand forms,ecological retention zones,road structure levels,drainage systems,etc.,providing optimization ideas for improving the constructionlevel of municipal road and bridge projects.Key words:Sponge city;Municipal engineering;Road and bridge design0引言市政路桥是城市发展基础设施的重要组成部分，能够满足公众日常的出行需求。本文从海绵城市理念出发，以丰富和完善市政路桥排水能力为主要目标，对市政路桥工程进行设计，能够在一定程度上帮助城市缓解内涝等问题，对促进城市整体的稳定发展具有积极的意义 。市政路桥中海绵城市理念的体现要素1.1海绵城市作用原理海绵城市是一种典型的现代化城市发展理念，能够从城市适应环境变化的角度，以应对雨水对城市环境造成的影响为主要目标，采取合理措施，提升城市的吸水、蓄水、渗水以及净水等方面的能力，在解决城市内涝问题的同时，提升城市水资源的利用率。基于海绵城市的建设目标，应从城市的基础设施和设备入手，在保证城市公共基础设施能够满足居民日常生活需求的前提下，从规划城市绿化、优化排水系统的角度，在城市的地表径流部位种植鸢尾、干屈菜等水生植物，设置溢水口，以便及时排水；在种植土壤层的下部，设置密度为2 0 0 g/cm的透水土工布，在碎石灌砂层，做好透水管与雨水管的有效规划，让雨水管道能够与市政管网之间实现有效连接，以降低雨雪天气对城市排水效果产生的影响，在晴朗天气条件下，也能够通过蓄水和排水设施对地表植物实施灌溉。1.2路桥设计方式的改进将海绵城市的理念应用到市政路桥建设中，需要将提升城作者简介：林朝华（198 7-），男，福建莆田人，本科，工程师，主要研究方向为市政道路设计、交通组织。市蓄水、排水等方面的要求体现于市政路桥的设计内容，以此提升路桥的蓄水排水功能效果。基于海绵城市的理念进行市政路桥建设，能够有效改进路桥设计方法，以分散吸水的模式代替以往的集中排水模式，从而有效提升市政道路的滞水和蓄水能力 2 。市政路桥设计方案的制定，也以加强地面污染源控制和削减地表径流为主要目标，为市政路桥的设计提供更为明确的方向指引。1.3提升城市绿地空间对雨水的吸收和滞留能力从城市绿地空间规划的角度，将市政路桥工程施工范围内的绿地以及生态空间纳入路桥设计当中。路桥绿化隔离带设计部分，可以基于工程的具体要求，选择合适的生物滞留地、下沉式绿地等，也可以设置开孔侧石，实现路面雨水的及时引流排放；在市政路桥的人行道以及停车场等处，需要以提升整体的透水性为主要目标，选择透水性和渗水性较强的路面材料；市政路桥连接的广场部分，可以通过下沉式结构配合市政路桥实现蓄水和滞水的功能 3。这一过程对海绵城市理念要素的体现应与市政路桥和城市发展规划相适应。2海海绵城市理念下市政路桥工程实例设计分析为探讨市政路桥工程设计中海绵城市理念的表现形式，本文在明确海绵城市理念和作用的基础上，结合具体的市政路桥工程案例，对基于海绵城市理念的市政路桥工程设计情况进行分析。2.1工程概况某道路工程为城市主干路，总长约13.5 km，道路红线设计宽度为10 0 m。以融入海绵城市的理念为主要目标，将该道路工程划分为海绵城市建设的IV区。在此基础上，该项目所在地的平均降雨量在2 0 mm左右，因此，当地地表年径流空置率依据127规划设计与勘察2023年4 月江西建材70%的标准来确定。分析该项目所在区域的环境情况，发现该区域整体处于雨季较长的气候条件下，且区域环境中的道路较为集中，雨水渗透性较差，大量雨水很容易被阻隔在地面，引发城市内涝，不仅影响城市居民的日常生活，也会对城市整体发展产生较大影响。基于此，需要对该区域的路桥进行优化设计，重点解决由于城市建设发展导致的内涝和水环境污染问题。2.2道路材料与形式设计（1）该工程在实际的建设中，从道路材料和形式设计的角度入手，在道路材料选择方面，基于车行道和人行道的使用功能不同，考虑车行道在使用中会受到车辆荷载的长时间作用，选择具有较高孔隙率的透水沥青混凝土作为车行道路面的主要施工材料。应用这种材料，能够直接让雨水下渗流人地下水，但考虑到雨的汇入会对地下水造成污染，故该工程最终应用常规不透水路面材料，并在机动车道与非机动车道采用不同的路面组合形式。（2）在机动车道的设计中，该工程选择应用4 cm沥青混凝土+PC-3乳化沥青黏层油+6 cm中粒式沥青混凝土AC-20+乳化沥青透层油+18 cm石灰粉煤灰稳定碎石层的组合方式。在非机动车道部分，该工程选择应用2.5 cm细粒式沥青混凝土AC-20+PC-3乳化沥青黏层油+4 cm中粒式沥青混凝土AC-16+乳化沥青透层油PC-2等材料的组合方式。（3）在路桥人行道的设计中，该工程主要选择具有良好防渗水性能的水土工布，并保证相邻水土工布的搭接长度超过2m。在水土工布上方铺设厚度不超过2 2.5 mm、压碎值在2 5%以下、直径小于8 mm的碎石层。碎石层铺设完成后，再选择高分子树脂材料设置排水管。然后，通过浇筑透水性混凝土的方式，提升和强化道路性能，以保证道路排水系统的抗腐蚀性，有效提升整体的排水效果。2.3生态滞留带设计（1）市政路桥中生态滞留带的设计，是有效体现海绵城市理念的重要内容。本文研究的道路工程在进行生态滞留带设计时，考虑到绿化隔离带会对道路的蓄水效果产生直接影响，故选择降低隔离带高度的方式，设计下凹式过滤带更好地提升集水效果。同时，该工程选择具有良好吸水性和亲水性的植物，进一步强化提升滞留带整体的集水效果。（2）该工程在设计生态滞留带时，设定下凹深度为2 0 cm，通过4 0 cm种植土+30 cm填料层+30 cm砾石层的组合方式，对隔离带内的土层进行改造，在隔离带最下方，应用防渗土工布，提升生态滞留带整体的防渗漏效果。经过改造之后，雨水能够通过层层过滤的方式最终流入地下，在保证雨水下渗需求的同时，也能有效降低对地下水水质造成的污染。（3）生态滞留带植被类型以大叶黄杨球为主，这类植物具有一定的耐寒性，1m左右的生长高度也不会对车辆驾驶员和行人的视线造成影响，能有效满足市政路桥整体的设计和建造要求。（4）基于生态滞留带的工程建设部分，该道路工程从道路整体结构出发，设计3个10 m小型雨水花园，对汇集到生态滞留带的雨水进行调蓄，同时以植物代替以往应用的粗粒河卵石，在增加地表径流的同时，有效促进雨水和地表径流中各类悬浮物的沉淀。在此基础上，生态滞留带工程还通过配套附属设施的设计，保证平缘石与地面平齐，从而构成一体化的路面结构。但考虑到采取这一措施会导致部分垃圾伴随雨水下渗造成环境污染，该工程主要选择应用4 9.5 cm12cm30cm开口式立缘石，并在缘石的中央位置设置2 5 cm12cm10cm的开孔，在确定缘石埋深为10 cm的前提下，将道路工程所在的横坡改为朝向道路内侧，以解决机动车道路积水问题，有效避免污染物流人地下而影响地下水和城市整体环境质量。2.4道路结构层次设计基于海绵城市理念的市政路桥，还应注重道路结构层次的设计。本文研究的道路工程渗透系数在7.0 10 m/s以上，在明确这一标准的前提下，选择应用透水铺装的设计方法，从下到上按照素土夯实层、10 15 cm的级配碎石、10 15 cm透水水泥混凝土、3cm中砂、8 cm透水砖的顺序进行铺装，保证雨水下渗的过滤效果。2.5排水系统设计（1）市政路桥工程排水系统的设计，在明确下凹式绿地空间的基础上，该工程对机动车道路两侧的绿化带结构进行优化，将绿化带结构也调整为下凹式，让结构标高始终处在路面平均高度的标准之下，让路面雨水能够快速向绿化带部分聚集。在这一过程中，工程通过增设雨水口的方式，直接让聚集的雨水通过雨水口汇人市政管网，在满足绿化带植被用水基本需求的同时，达到净化雨水的目的。（2）该工程排水系统设计，具体尝试了多种方案。首先，应用自然排水系统代替绿化带 4 。该工程的自然排水系统主要指道路两侧长约6 0 0 m、宽3.5 m、深0.2 m的生态植草沟，植草沟沿道路纵向布置，分别设置2 个高点与2 个低点，并保证2 个低点相交，汇聚形成出水口。植草沟构成以碎石、水洗砂、灌木、草等材料和植物为主，通过开孔汇集积水。（3）考虑到积水较多会导致蓄水量超标，进而产生雨水外溢的情况，该工程铺设盲管，并将集水管直接与集水井连接，在沿草沟的边缘位置铺设沥青层。（4）该工程还应用透水混凝土代替以往人行道应用的铺装材料，应用可渗透混凝土材料配合盲管的方式，在保证积水快速下渗的同时，避免因路面雨水聚积而影响行人行走。（5）该工程主要应用开口路牙取代常规路牙。在路桥设计中，每隔30 5 0 cm的位置设置1个开口路牙，促进雨水的汇集和积水流通。3海绵城市理桥工程的启示海绵城市理念的提出，有利于提升城市整体的蓄水排水能力，进而为居民提供质量更高、更便利的生活环境。基于这一理念对市政路桥工程进行设计，需要以提高城市居民生活质量为主要目标，在遵循城市整体建设发展规律和规划设计要求的基础上，明确城市的降雨量，考虑多种因素，包括市政路桥在内的城市排水系统的设计 5 。海绵城市本身也是现代化城市建设发展的主要方向和趋势，基于海绵城市的理念进行市政路桥的设计，需要从城市的基础设施建设情况和现有资源人手，在保证市政路桥基本功能的基础上，通过更科学合理的设计，发挥路桥的排水和积水功能，从而不断提升城市基础设施的实用性，推动城市整体的可持续发展，促进城市基础设施的建设 6 。4结语综上所述，海绵城市理念在市政路桥工程中应用，能够有效提升市政路桥工程的质量和效益，减少城市流域水环境的污染。基于海绵城市建设理念，市政路桥工程建设应注重选择合适的道路路面施工材料，从生态滞留带、道路结构层次以及排水系统三个方面提升市政路桥对雨水的吸附和排解能力，进而提升城市的基础设施建设水平。（下转第132 页）132上接第12 9页）上接第12 7 页）2023年4 月江西建材规划设计与勘察（续表）监测周B1桩 B7桩C6桩监测周B1桩B7桩C6桩期/周/mm/mm/mm期/周/mm/mm/mm102.201.712.48268.766.488.49112.342.092.70279.186.798.62123.122.412.72289.597.118.73133.842.513.122910.007.448.94144.452.773.523010.377.699.18155.243.253.883110.777.909.39在预测过程中，将前2 7 期数据作为训练样本，后4 期数据作为验证样本，并经预测统计，得到3个监测点的预测结果见表2。据表2,B1桩预测结果中的平均相对误差为2.17%,B7桩预测结果中的平均相对误差为2.0 9%，C6桩预测结果中的平均相对误差为2.0 6%，3个监测点的预测精度均较高。表2 3个监测点的预测结果B1桩的预测结果B7桩的预测结果C6桩的预测结果监测周期/周变形值/mm预测值/mm相对误差1%变形值/mm预测值/mm相对误差/%变形值/mm预测值/mm相对误差/%289.599.382.237.116.972.048.738.561.992910.009.792.157.447.282.168.948.762.063010.3710.142.177.697.542.009.188.982.133110.7710.532.217.907.732.119.399.202.043210.927.989.523311.188.229.743411.388.509.863511.728.8110.01据外推预测结果可知，滑坡后续累计变形还会继续增加，但增加速率相对有限。其中,B1桩的后续增加速率均值为0.30mm/期，B7桩的后续增加速率均值为0.2 7 mm/期，C6桩的后续增加速率均值为0.2 0 mm/期，三者的后续增加速率均值均较小，充分说明变形趋于稳定，进一步验证了防治措施的有效性。3结语本文结合滑坡区实际情况，将此滑坡的防治措施设计为“抗滑桩板墙”，并设计两种桩型及挡土板。通过变形监测及后续预测，得出防治措施实施后的变形值相对较小，均在可控范围内，且后续变形速率较小，充分验证了防治措施的有效性。参考文献1徐永福，程岩，肖杰，等。膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术参考文献【1】黎婧.海绵城市理念在市政路桥设计中的渗透J.城市建设理论研究：电子版，2 0 2 2（32）：4 6-4 8.2张绪斌.基于海绵城市理念的市政路桥设计分析【J.运输经理世界，2 0 2 2(9):5 8-6 0.【3】管文中.海绵城市理念在市政路桥设计中的渗透【J】.中华建设，2022（3):12 1-12 3.5】蒋江生，杨元兴，三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用【J.地矿测绘，2 0 14（3）：38-4 0，4 7.6 徐凯，郝洪美，郭亚兴.基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立J】.北京测绘，2 0 14（4）：12 0-12 2.7张平，黄承亮，朱清海，等。基于三维激光扫描技术的异型建筑物建筑面积工测量J】.测绘与空间地理信息，2 0 14（5）：222-224.8】李德江，董明清，孙凤.三维激光扫描仪在城市外立面采集成图中的应用J.测绘与空间地理信息，2 0 14（9）：2 9-31.研究J.岩土工程学报，2 0 2 2，4 4（7）：12 8 1-12 9 4.2董建华，吴晓磊，连博，等.预应力锚索抗滑桩滑坡防治结构的动力计算方法研究J：土木工程学报，2 0 2 2，5 5（11）：7 2-82.3 李思德，李远耀，段坤龙，等.基于物理模型试验的杆塔基础滑坡防护措施效果研究【J.地质科技通报，2 0 2 2，4 1（2）：2 0 9-218.4陈婷，李雪。滑坡防治原则分析及实例论证J.江西建材，2023（1):9 9-10 0,10 3.5文刘志强。滑坡勘察难点分析及防治措施研究J.江西建材，2023（1):12 5-12 6，131.6 拉换才让，栗桑，陈强，等.基于多重约束优化的滑坡变形组合预测研究J】人民长江，2 0 17，4 8（6）：4 7-5 1.【4 王国建.海绵城市建设理念在市政路桥设计施工中的体现【J】.四川水泥，2 0 2 1（8）：2 6 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