透水磚在濟南海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用

殷志奎，于　苗，張　杰（山東綠景水土保持工程設(shè)計咨詢有限公司，山東 濟南 250101）

透水磚在濟南海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用

殷志奎，于苗，張杰
（山東綠景水土保持工程設(shè)計咨詢有限公司，山東 濟南 250101）

【摘要】以濟南為例，采用透水磚作為海綿城市建設(shè)的典型雨水促滲措施，對其種類、鋪裝要點、生態(tài)優(yōu)勢等方面進行分析與總結(jié)，并將透水磚鋪裝地面與常規(guī)硬化地面保水效益進行對比，結(jié)果顯示，相同條件下透水磚地面比混凝土硬化地面下滲雨水量高出3～4倍，對于減輕地面徑流效果明顯。因此，透水磚是城市地面雨水下滲的良好材料。

【關(guān)鍵詞】透水磚；雨水促滲；海綿城市；泉城；水生態(tài)文明

泉城濟南，一座與“泉”息息相關(guān)的城市，隨著城市的發(fā)展和進步，建設(shè)海綿城市、水生態(tài)文明城市逐漸成為“泉城”發(fā)展的主題。海綿城市要求在城建過程中，應(yīng)用低影響開發(fā)模式，優(yōu)先采用各類生態(tài)型措施，加強對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使城市開發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開發(fā)前，有效緩解城市內(nèi)澇、消減城市徑流污染負(fù)荷、節(jié)約水資源、保護和改善城市生態(tài)環(huán)境，進而建設(shè)成具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿型城市。然而，隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷推進、城市建設(shè)硬化面積的大幅增加，直接導(dǎo)致地面雨水下滲量減少、徑流量增加。

據(jù)了解，建筑區(qū)占地占據(jù)著城區(qū)近70%的土地面積，是城市雨水排水系統(tǒng)的起端，更是建設(shè)海綿城市，采取雨水促滲措施重點區(qū)域。目前，有效雨水蓄滲已在很多地區(qū)投入試點工程，比如屋頂綠化、生態(tài)樹池、立面綠化、雨水花園、滲透管溝、下滲井、雨水收集等措施，本文以透水磚為例，分析雨水促滲措施在海綿城市建設(shè)中的巨大作用。

1　透水磚的分類

透水磚最早起源于荷蘭，在荷蘭人圍海造城的過程中，發(fā)現(xiàn)排開海水后的地面會因為長期接觸不到水分而造成持續(xù)不斷的地面沉降，為了使地面不再下沉，荷蘭人制造了一種小型路面磚鋪設(shè)在街道路面上，并于磚之間預(yù)留了2mm的縫隙，使雨水從縫隙中滲入地下，所以透水磚也叫荷蘭磚。目前已在德國、法國、日本、美國等廣泛應(yīng)用，并發(fā)展出越來越多的種類。

常用的透水磚類型很多，根據(jù)透水磚的制作工藝可分為水泥混凝土磚、陶瓷磚以及砂基磚。水泥混凝土磚是通過水泥膠結(jié)、壓制成型；陶瓷磚是通過高溫煅燒成型；砂基磚是以天然硅砂為原料，通過高分子粘結(jié)劑、常溫下固結(jié)成形。

在透水性能方面，陶瓷磚＞砂基磚＞水泥混凝土磚，在制作成本方面與透水性能的排序相同。透水磚在使用過程中，應(yīng)緊跟海綿城市的建設(shè)宗旨，在滿足抗壓強度的基礎(chǔ)上，盡可能的采用透水性能佳的透水磚，而不是單純的考慮成本。

2　透水磚的鋪裝

透水磚可應(yīng)用于小區(qū)人行道、景觀道路、廣場、步行街等區(qū)域。一般如果使用透水磚，下層也會采用隔水層，主要是為了人行道上不積水，如果底層還采用透水層，一般人行道的基礎(chǔ)就是薄薄一層沙礫，徹底透水之后會引起沉降不均。

因此，透水磚地面應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)程進行鋪設(shè)，一是滿足荷載、透水、防滑等使用功能及抗凍脹等耐久性要求，二是要根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)、氣候等條件，并結(jié)合區(qū)域雨水排放規(guī)劃和雨洪利用要求來確定。

透水磚路面結(jié)構(gòu)層由透水磚面層、找平層、基層、墊層組成，透水磚各結(jié)構(gòu)層的要求分述如下：1）面層。透水磚的透水系數(shù)不小于1.0×10-2cm/s，防滑性能不小于60，耐磨系數(shù)不大于35mm；道路類型為人行道、步行街的透水磚抗壓強度為40.0MPa，抗折強度為5.0MPa，磚縫間接縫寬度為3mm。2）找平層。面層與基層之間應(yīng)設(shè)置找平層，該層透水性能不宜低于面層所采用的透水磚，一般采用中砂或透水干硬性砂漿，厚度為30mm。3）基層。基層采用級配碎石形式，基層頂面壓實度按重型擊實標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)達到95%以上，級配碎石集料基層壓碎值應(yīng)小于26%，公稱最大粒徑不宜大于26.5mm，集料中小于或等于0.075mm顆粒含量不應(yīng)超過3%；基層厚度為200mm。4）墊層。當(dāng)透水磚路面土基為黏性土?xí)r，宜設(shè)置墊層，當(dāng)土基為砂性土或底基層為級配碎、礫石時，可不設(shè)置墊層。

除以上結(jié)構(gòu)層外，還要求土基應(yīng)穩(wěn)定、密實、均質(zhì)，其中路槽底面土基回彈模量值不宜小于20MPa，壓實度不應(yīng)低于90%且不大于93%。

3　透水磚與常規(guī)硬化保水效益對比

透水磚以豐富多彩的顏色、多種多樣的造型、以及“雨天不濕鞋”的特性，在城市中得到了越來越多的應(yīng)用，但通過調(diào)查濟南東部及南部的部分新建小區(qū)，大理石鋪砌地面、瀝青地面或混凝土地面的比重仍然較大，透水磚的使用率和使用面積仍有較大的提升空間。

參照《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014）和《雨水控制與利用工程設(shè)計規(guī)范》（DB11/685），混凝土、瀝青地面雨水徑流系數(shù)為0.8~0.9，大理石等鋪砌地面雨水徑流系數(shù)為0.5~0.6，但透水磚地面雨水徑流系數(shù)僅為0.08~0.45。

水的流失量計算采用的經(jīng)驗公式為：

式中：Ls為項目建成后由于地面擾動每年損失的水量，m3；A為項目區(qū)地面擾動面積，m2；ψ1為地面擾動前徑流系數(shù)；ψ2為地面擾動后徑流系數(shù)；H為多年平均降雨量，mm。

針對上述幾種地面形式保水效益的簡單對此如表1示：

表1不同形式路面保水效益對比表

分析表1可知，透水磚地面的透水性能遠比傳統(tǒng)地面優(yōu)越，下滲量可增加1～4倍，而濟南市新建小區(qū)綠化率一般在35%左右，建筑密度在20%左右 （高層住宅），道路廣場占地比重可達45%。因此，若能保證透水磚鋪裝率，盡可能的使徑流量不超過開發(fā)前的水平，可有效避免因城市建設(shè)造成的排洪壓力，透水磚將成為濟南市創(chuàng)建海綿城市和水生態(tài)文明城市的有力助推劑。

4　透水磚路面的優(yōu)點

“海綿城市”以“海綿”一詞極其形象地反應(yīng)了對“吸水、滯水、吐水”的要求，而透水磚地面的很多生態(tài)優(yōu)點與其相吻合。

一是對地下水資源的保護作用，雨水可以通過透水磚與地面下墊層相通的滲水路徑滲入下部土壤，因而對于地下水資源保護起到積極的作用，因為市區(qū)硬化地面占總面積的比例較大，因此，可以有效緩解硬化地面對于城市地下水資源的負(fù)面影響。

二是吸聲降噪，當(dāng)聲波打在透水磚表面時，聲波引起小孔或間隙的空氣運動，通過摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而使聲波衰減。

三是對城市熱環(huán)境的改善作用，雨過天晴以后，下墊層中豐富的毛細(xì)水通過自然蒸發(fā)和太陽輻射作用下的蒸騰作用使地表的溫度降低，從而有效地緩解了“熱島現(xiàn)象”。

四是緩解地表徑流的作用，市區(qū)硬化地面常常出現(xiàn)雨水蓄積和漫流現(xiàn)象，這種情況無疑會加重城市排水系統(tǒng)的壓力，而透水磚地面由于自身良好的透水性能，能有效地緩解城市排水系統(tǒng)的泄洪壓力，徑流曲線平緩，其峰值較低，并且流量也是緩升緩降，這對于城市防洪無疑是有利的。

5　透水磚應(yīng)用中存在的問題

通過調(diào)查，濟南市海信慧園、明湖白鷺郡、中建鳳棲第等新建小區(qū)采用人車分流的形式，車輛通過小區(qū)外車輛入口全部進入地下車庫，因此，小區(qū)內(nèi)地面道路廣場荷載要求較低，幾乎全部采用了透水磚措施。新東方花園、盛世花城、新生活家園等小區(qū)設(shè)置有地面停車位，區(qū)內(nèi)道路荷載要求較高，因此，采用了瀝青路面，而廣場及景觀道路等荷載要求低的區(qū)域采取了透水磚措施。另外，泉城廣場、國際會展中心等人流量較大，因此，從美觀、耐用性等角度考慮，大部分采用了大理石地面，僅在部分綠化斑塊或廣場四周采取了透水磚措施。但是，仍有一些項目未綜合考慮雨水蓄滲要求，即使適宜布設(shè)透水磚的區(qū)域，亦未采取相應(yīng)措施。通過對比，透水鋪裝率高的小區(qū)，植物成活率更高，地面徑流明顯更低，夏季人體感受也更清涼，因此亟需人們更多的重視透水鋪裝率問題。

6　結(jié)語

在海綿城市的創(chuàng)建中，透水磚不是唯一的方式，但其具有廣泛地適用性和實用性，小區(qū)人行道、景觀道路、廣場、步行街等區(qū)域均可采用，相同條件下透水磚地面比混凝土硬化地面下滲雨水量可高出3～4倍，對于減輕地面徑流效果明顯，同時，可改善區(qū)域小環(huán)境，緩解“熱島現(xiàn)象”、吸聲降噪，是創(chuàng)海綿城市的有力助推劑。

（責(zé)任編輯張玉燕）

【中圖分類號】TU522.1

【文獻標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-05-0067-02

作者簡介：殷志奎（1985—），男，助理工程師