透水鋪裝應(yīng)用于海綿城市建設(shè)中的若干問題探究

賈剛龍 彭汝江 劉愛花

摘要：在城鎮(zhèn)化進(jìn)程日益加快、城鎮(zhèn)內(nèi)澇頻發(fā)的境況下，國家大力倡導(dǎo)低影響開發(fā)理念，構(gòu)建與自然相適應(yīng)的排水系統(tǒng)，透水鋪裝在海綿城市中的透水能力備受關(guān)注。本文針對透水鋪裝在海綿城市建設(shè)中常見問題進(jìn)行探究分析。

Absrtact： Under the circumstances of accelerating urbanization and frequent waterlogging in cities and towns， the country vigorously advocates the concept of low-impact development， and builds a drainage system that adapts to nature. The water-permeable ability of permeable pavement in sponge cities has attracted much attention.This paper explores and analyzes the common problems of permeable pavement in sponge city construction.

關(guān)鍵詞：透水鋪裝；結(jié)構(gòu)層；耐久性；穩(wěn)定性；景觀效果

Key words： permeable pavement；structural layer；durability；stability；landscape effect

中圖分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0119-03

0 引言

2011年，中國城鎮(zhèn)化率首次超過50%，標(biāo)志著我國從一個農(nóng)業(yè)大國邁入一個城市化工業(yè)大國。城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展使得城市群落的快速壯大，人口迅速向城鎮(zhèn)聚攏，原有城市區(qū)域迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致當(dāng)今城市面臨的城市內(nèi)澇、空氣污染、地下水位下降、原有生物棲息地喪失等一系列突出矛盾，在這種形勢下低影響開發(fā)（LID）理念開始被人們重視。

近幾年，在國家政策引導(dǎo)下，海綿城市建設(shè)在全國范圍內(nèi)逐步推廣，城市的低影響開發(fā)建設(shè)凸顯顯著成效。滲透型鋪裝在海綿體城市建設(shè)中的功效日益顯著，以下根據(jù)透水鋪裝在施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討。

1 滲透型鋪裝優(yōu)點(diǎn)

滲透型鋪裝也稱透水鋪裝，工程建設(shè)中常用的主要類型主要包括：透水水泥混凝土路面、透水瀝青混凝土路面及透水磚路面等，根據(jù)結(jié)構(gòu)層功能不同分為蓄水型和轉(zhuǎn)輸型兩大類，因其特有的大空隙、高滲透性等功能，被廣泛用于公園、廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路。

1.1 有效減小地表徑流

透水鋪裝路面一般由土基、基層、找平層及面層構(gòu)成，基層一般采用級配碎石或無砂透水混凝土，找平層一般采用水泥砂漿或中粗砂，面層根據(jù)景觀效果不同一般采用大空隙的透水磚、透水水泥（或?yàn)r青）混凝土混凝土等材料鋪面。利用其空隙結(jié)構(gòu)將降雨產(chǎn)生的地表徑流滲透入土基中，對徑流削減比率在30%～80%，洪峰削減比率在7%～70%。透水鋪裝的高滲透性能有效的降低降雨產(chǎn)生的地表徑流，以減小暴雨引起的城市內(nèi)澇問題。

1.2 有效的防止地表徑流對土壤的污染

因人口、車輛及工業(yè)在城市的集中度較高，使得路面的地表徑流中含有大量的大氣懸浮物、車輛和工廠排放物及油污等污染物，傳統(tǒng)硬化路面在徑流形成過程中，這些污染物通過排水管道被帶入公共水域或土壤中，對水體造成不可估量的破壞。而透水鋪裝路面結(jié)構(gòu)特有的空隙結(jié)構(gòu)能夠吸附部分顆粒物，減少城鎮(zhèn)效應(yīng)對土壤及水體的污染，相關(guān)研究表明：透水性路面對徑流雨水中金屬元素Cu、Pb、Zn、FCa的去除率分別為20%～99%，74%～99%，73%～99%，98%～99%。因此，透水鋪裝能對地表徑流起到良好過濾作用，進(jìn)而保護(hù)城市土壤及水體。

1.3 維持城鎮(zhèn)良好的居住生態(tài)環(huán)境

傳統(tǒng)城鎮(zhèn)建設(shè)以防水為主，阻隔雨水對路面及其結(jié)構(gòu)層的浸蝕，導(dǎo)致原有自然生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。在低影響開發(fā)理念引導(dǎo)下，建設(shè)的透水鋪裝路面在滿足道路一般承載力要求的前提下，具有良好的透水透氣性，透水鋪裝的空隙結(jié)構(gòu)中儲存的水分能夠保持土壤的濕度，加強(qiáng)地上、地下水分及熱量的交換，調(diào)節(jié)城鎮(zhèn)區(qū)域氣候，以緩解城鎮(zhèn)的“熱島效應(yīng)”，有研究表明透水鋪裝路面比傳統(tǒng)路面溫度低約3～5℃。

2 滲透型鋪裝應(yīng)用過程中存在的問題

2.1 透水性能耐久性差

透水鋪裝的面層為多孔材料。首先，在保證滲透性的同時，其面層空隙易被灰塵、砂土、油污及有機(jī)物顆粒等堵塞，隨著使用年限的增長，透水性逐漸下降。透水瀝青路面實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，透水排水能力在投入使用2年后降低了60%以上，4年后基本喪失透水能力。其次，透水鋪裝面層為開級配的多孔結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)粗集料支撐-細(xì)集料填縫-膠凝材料粘結(jié)的連續(xù)級配結(jié)構(gòu)相比，承受水平荷載的能力降低，面層更易損壞，長期使用后會出現(xiàn)面層磨損，色澤鮮亮度降低等問題。

2.2 整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差

目前透水鋪裝主要應(yīng)用于公園、廣場、停車場、人行道等小荷載場所，主要原因是由于土基滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于透水基層的滲透系數(shù)，在透水鋪裝在飽水情況下，土基與基層接觸面的土壤易達(dá)到土壤液限，使土壤呈現(xiàn)流態(tài)，造成基層不穩(wěn)，承載力嚴(yán)重下降，主要反映：面層脫空，出現(xiàn)凹凸不平，影響美觀和使用年限。

2.3 景觀效果受限

人行空間作為通行空間的重要功能空間，要求人行空間與立體空間的充分融合，傳統(tǒng)花崗巖石材鋪裝能夠體現(xiàn)厚重、沉穩(wěn)的公共空間格局，營造典雅、精致的空間氛圍，花崗巖的高硬度性、耐磨性能夠經(jīng)受高人流量的踩踏，比較適用于能體現(xiàn)厚重歷史底蘊(yùn)的公眾場合和商務(wù)區(qū)域。而透水鋪裝面層材料存在空隙大、反光性低、耐磨性差等問題，在立體環(huán)境氛圍的塑造上更多體現(xiàn)出的休閑、陽光的氛圍，適用于生態(tài)公園、濕地公園、中小學(xué)校園等。

3 針對應(yīng)用過程中問題的討論與分析

3.1 透水性能耐久性討論

首先，針對透水性能下降問題，應(yīng)在使用過程中加強(qiáng)路面維護(hù)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，主要采取的方法有：一是用真空吸塵器對透水鋪裝表層孔隙清掃至少4次/年，其恢復(fù)效果比較理想而且管理成本與傳統(tǒng)鋪裝相當(dāng)；二是采用高壓沖洗，能較好的恢復(fù)滲透能力；三是采用壓力吹掃的方法。其次，目前透水及不透水鋪裝均采用C30強(qiáng)度等級的面磚，而透水鋪裝面層的多孔特性導(dǎo)致其表面易損壞，可在今后設(shè)計和使用過程中適當(dāng)提高透水面層強(qiáng)度。

3.2 結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定性討論

透水結(jié)構(gòu)層發(fā)生局部不均勻沉降主要由于土基飽水失穩(wěn)造成，在問題分析過程中應(yīng)主要從結(jié)構(gòu)層透水系數(shù)入手，不同結(jié)構(gòu)層透水系數(shù)如表1所示。

從表1分析可以看出透水結(jié)構(gòu)層失穩(wěn)主要原因：土基滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)層的滲透系數(shù)。土工布垂直滲透系數(shù)一般為1×10-5～1×10-3m/s，與砂性土滲透系數(shù)接近，因此，建議在設(shè)計與施工過程中，在土基與結(jié)構(gòu)層接觸面增設(shè)滲透系數(shù)與土基相近的土工布，一方面可以讓土基從浸水狀態(tài)變?yōu)槁凉B狀態(tài)，以防止土基頂層出現(xiàn)的飽水失穩(wěn)情況發(fā)生；另一面方保證土基受力的整體均衡性，從而達(dá)到保持土基穩(wěn)定的目的。

3.3 景觀效果討論

在需要營造莊嚴(yán)、肅穆或典雅、精致的場所，須大量使用花崗巖石材鋪面，透水鋪裝面積不得不減少。試驗(yàn)表明，透水鋪裝面積在整體硬化面中所占比例不宜小于1/2，當(dāng)透水鋪裝比例小于1/3時，硬化鋪裝地面對降雨徑流的控制能力會明顯下降。在設(shè)計及施工中可通過以下幾種方式結(jié)合使用，將傳統(tǒng)豎向滲水方式改為水平轉(zhuǎn)蓄滲水：

方法一：首先，可增設(shè)縫隙式排水溝，溝側(cè)壁增加滲水孔；其次，在整體鋪裝中以點(diǎn)式或線式的方式嵌入透水鋪，以達(dá)到不影響景觀效果而減小透水鋪裝的目的；第三，花崗巖石材基層采用透水混凝土，保證縫隙式排水溝及透水鋪裝中存儲的水能夠及時在水平方向排開，以達(dá)到控制降雨徑流的效果。

方法二：在不影響景觀效果的情況下，每隔一定距離采用縫隙式盲溝實(shí)現(xiàn)雨水的入滲，在盲溝末端收集雨水。

4 結(jié)束語

自2015年國家首批海綿城市試點(diǎn)至今，海綿城市建設(shè)力度不斷加大，各地政府、企業(yè)積極響應(yīng)，海綿城市對城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境改善效果顯著。隨著建設(shè)面積不斷增大、使用年限不斷增長，城市的低影響開發(fā)仍存在一些問題，如材料技術(shù)仍不是很成熟，管理上存在重建設(shè)、輕維護(hù)等問題。隨著新技術(shù)不斷革新、施工經(jīng)驗(yàn)的不斷累積，透水鋪裝在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用亦會愈加成熟。

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