園林工程中透水鋪裝的應(yīng)用研究

[摘 要] 隨著國(guó)家海綿城市建設(shè)的進(jìn)行，透水鋪裝在生態(tài)園林建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，一些新型透水鋪裝材料相繼出現(xiàn)。本文對(duì)透水混凝土、透水磚、植草磚、高承載植草地坪、植草格、JW生態(tài)工法以及透水膠粘石等常見透水鋪裝材料的性能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)其在園林建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析總結(jié)。

[關(guān)鍵詞] 生態(tài)園林;透水鋪裝;鋪裝材料

[中圖分類號(hào)] TU992 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2019）23-71-4

園林鋪裝工程是園林工程的重要分項(xiàng)工程，包括園路、廣場(chǎng)以及建筑地坪等。園林建設(shè)中大量傳統(tǒng)的不透水鋪裝取代了原有地被，從而改變了地面的天然可滲透性，造成水體污染、地下水位下降、城市內(nèi)澇以及熱島效應(yīng)等城市問題。2004年，建設(shè)部在《國(guó)家生態(tài)園林城市標(biāo)準(zhǔn)（暫行）》中要求，建成區(qū)道路廣場(chǎng)用地中透水性地面應(yīng)不少于50%。可見，透水鋪裝在園林建設(shè)中的作用。因此，推廣透水鋪裝勢(shì)在必行。

1 透水鋪裝的應(yīng)用概況

透水鋪裝是指鋪裝材料和其下部基層具有良好的透水性，能夠使雨水滲入地下土壤，明顯降低地表雨水徑流系數(shù)的一種鋪裝工藝。

20世紀(jì)60年代，法國(guó)為了改善林蔭路上樹木的灌溉問題，開始了透水路面的研究和實(shí)踐。隨后，美國(guó)出現(xiàn)了專門的“透水性混凝土攪拌站”和“透水性混凝土路面材料協(xié)會(huì)”;日本申請(qǐng)了透水性混凝土路面材料專利。

我國(guó)對(duì)透水混凝土與透水性混凝土路面磚的研究開始于1993年。2007年，北京市路政局出臺(tái)了《北京市透水人行道設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》，深圳市出臺(tái)了《彩色環(huán)保透水透氣混凝土和透水透氣瀝青路面（地坪）》[1]。2009年，CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》和標(biāo)準(zhǔn)圖集10MR204《城市道路—透水人行道鋪設(shè)》等相繼出臺(tái)。其實(shí)，中國(guó)古典園林中的花街鋪地就是典型的透水鋪裝。由于路面承載力要求提高，目前的花街鋪地只強(qiáng)調(diào)面層效果而忽略了其透水性能。

透水鋪裝在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)的側(cè)重點(diǎn)與常規(guī)鋪裝有很大不同，出發(fā)點(diǎn)在于水分下滲，強(qiáng)調(diào)在滿足適當(dāng)承載要求的前提下最大限度地提高其透水保水效率。透水鋪裝的結(jié)構(gòu)分為土基、墊層、基層、找平結(jié)合層和面層。結(jié)構(gòu)層中，土基的滲透能力最差，是影響透水鋪裝最終透水效率的瓶頸;墊層作為反濾層，起著防止土基顆粒反滲入基層，堵塞基層空隙的作用;基層是透水鋪裝實(shí)現(xiàn)蓄水功能的關(guān)鍵，其空隙率很高，細(xì)料用量少;找平結(jié)合層位于基層頂面，整平基層頂面為面層提供良好的平臺(tái)，但結(jié)合層的穩(wěn)固性和透水性存在一定的對(duì)立矛盾，故此則失彼，因此工程中常常出現(xiàn)為了保證結(jié)構(gòu)牢固將結(jié)合層由中粗砂改為1∶3水泥砂漿，從而失去整個(gè)道路的透水功能。新版國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集中將結(jié)合層改為1∶6干硬性水泥砂漿，是為了保證透水性的同時(shí)提高結(jié)合層的強(qiáng)度。北京仁創(chuàng)集團(tuán)獨(dú)創(chuàng)了一種特殊的粘結(jié)劑PZG，與砂子按一定比例加少量水混合制成找平結(jié)合層，滲透系數(shù)不小于2.5×10-2 cm/s。面層材料或結(jié)構(gòu)的好壞，則直接影響整個(gè)鋪面的生態(tài)效果和使用性能[2]。

2 透水鋪裝的作用與類型

2.1 透水鋪裝的作用

透水鋪裝具有減少水體污染、改善下墊面生態(tài)環(huán)境、緩解熱島效應(yīng)、降噪以及吸塵等作用。

2.1.1 減小雨水地表徑流系數(shù)。由于城市生產(chǎn)生活需要，硬化面積不斷增加，雨水落到地面后不能滲入地下，匯聚成徑流從城市排水系統(tǒng)排出。一方面，地下水得不到供給，水位連年下降;另一方面，排水設(shè)施不堪重負(fù)，城市內(nèi)澇日益嚴(yán)重。為了緩解這種現(xiàn)象，國(guó)家大力提倡海綿城市建設(shè)，而透水鋪裝是海綿城市建設(shè)中的重要措施。由于地表徑流減小，對(duì)道路及周邊土地的沖刷相應(yīng)變小，粉塵等污染物隨雨水滲入地下，依靠土壤的自凈能力分解凈化，水土得以保持，減少了對(duì)下游水體的污染。

2.1.2 改善地下生態(tài)系統(tǒng)。由于透水鋪裝具有良好的透水性和通氣性，多孔構(gòu)造能夠滿足鋪裝下動(dòng)植物、微生物對(duì)水分、氧氣的需求，有效改善了地下生態(tài)系統(tǒng)，減小了普通鋪裝對(duì)生態(tài)的破壞。

2.1.3 緩解熱島效應(yīng)。透水鋪裝相對(duì)于一般鋪裝保水量大，蒸發(fā)效率高，能夠有效減少城區(qū)地下潛熱，降低地面溫度，緩解城市熱島效應(yīng)。研究表明，地面每蒸發(fā)1 g水，地下墊層失去2.5 kJ的潛熱，透水性水泥混凝土路面可降低路面溫度約5 ℃。

2.1.4 降噪、吸塵、減少光污染和大氣污染、防滑。透水鋪裝面層的多孔結(jié)構(gòu)能夠減少光波、聲波反射，增加地面摩擦系數(shù)，同時(shí)緩解地面積水造成的眩光、飛濺以及漂滑現(xiàn)象，改善道路交通狀況。由于透水鋪裝下的墊層與基層富含水分，微生物活躍，可以將有害物質(zhì)吸附或溶解，分解轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)成分。

2.2 透水鋪裝的類型

2.2.1 透水混凝土。透水混凝土是由膠凝材料、粗骨料、少量或無細(xì)骨料、水、外加劑和摻合料按照一定比例拌制而成的一種多孔混凝土。當(dāng)膠凝材料為水泥時(shí)，稱為水泥透水混凝土，簡(jiǎn)稱透水混凝土[3]。由于骨料的特殊性，將不摻入任何細(xì)骨料的透水混凝土又稱為無砂透水混凝土?？紤]到強(qiáng)度和透水效果，透水混凝土在無砂混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展了細(xì)集料混凝土，以提高其荷載能力。透水混凝土在機(jī)動(dòng)車道路、園路以及廣場(chǎng)等應(yīng)用廣泛，能夠降低并吸收行車噪升，增大摩擦力，有效減少車輛在行駛過程中發(fā)生的側(cè)滑現(xiàn)象。

2.2.2 透水磚。透水磚起源于荷蘭，是荷蘭人圍海造城過程中發(fā)明的一種磚。雨水從磚與磚之間預(yù)留了縫隙滲入地下。根據(jù)材料及制作工藝不同，透水磚分為多孔陶粒混凝土透水磚、荷蘭磚、舒布洛克磚、瓷質(zhì)透水磚、建菱磚以及沙基透水磚等。

2.2.3 植草磚。植草磚一般由混凝土、建筑廢料、陶粒以及河沙等經(jīng)高壓磚機(jī)壓制而成。磚體中間或組合后留有種植穴，可種植耐踐踏草坪。植草磚具有透水、透氣性，易與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，主要應(yīng)用于停車場(chǎng)的鋪裝，如圖1所示。

2.2.4 高承載植草地坪。高承載植草地坪是一種現(xiàn)場(chǎng)澆筑的鋼筋混凝土鋪裝，在留足草坪種植空間的同時(shí)，根據(jù)承重要求確定鋼筋和水泥配置。這種鋪裝終結(jié)了草坪磚強(qiáng)度不高、容易斑禿等缺點(diǎn)，具有良好的結(jié)構(gòu)整體性和草皮連續(xù)性，如圖2所示。

2.2.5 植草格。植草格以HDPE為原料，能夠提供超過95%的植草面積，完美實(shí)現(xiàn)了草坪與鋪裝二合一。植草格抗壓能力最高200 t/m2，且性能穩(wěn)定，抗紫外線、耐酸堿腐蝕、抗磨壓，耐候-40～90 ℃。植草格5 kg/m2，極其輕便。獨(dú)特的平插式搭接可調(diào)節(jié)伸縮縫，安裝快捷，能夠節(jié)約人工，縮短施工周期。

2.2.6 結(jié)構(gòu)性空調(diào)導(dǎo)水鋪面。臺(tái)灣品岱公司陳瑞文博土發(fā)明的JW生態(tài)工法之結(jié)構(gòu)性空調(diào)導(dǎo)水鋪面，如圖3所示。面層利用導(dǎo)水透氣塑膠架構(gòu)為骨架，混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑而成，基層和墊層選用具有儲(chǔ)水和保水作用的級(jí)配碎石。圖4為結(jié)構(gòu)性空調(diào)導(dǎo)水鋪面工法剖面。

2.2.7 透水膠粘石。透水膠粘石是以專用膠與天然彩色石子膠結(jié)震壓而成，具有透水、透氣性能，是一種會(huì)呼吸的生態(tài)地面。在行道樹樹穴采用透水膠粘石，可以及時(shí)將雨水滲入地下，改善行道樹生長(zhǎng)環(huán)境。目前，透水膠粘石已廣泛應(yīng)用于園林廣場(chǎng)和園路鋪裝。

3 透水鋪裝對(duì)比分析

透水鋪裝材料本身具有透水性，同時(shí)其找平結(jié)合層和基層也應(yīng)具有良好的透水性，以保證雨水順利滲入基層下土壤，降低地表雨水徑流系數(shù)。

清華大學(xué)韓建國(guó)博士通過對(duì)比證實(shí)，透水混凝土路面雖然透水效果顯而易見，但其相對(duì)于普通混凝土強(qiáng)度低，使用過程中易出現(xiàn)開裂和車轍現(xiàn)象[4]。

北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)以荒漠中的風(fēng)積沙為原料加工成沙基透水磚，通過破壞水的表面張力來達(dá)到透水目的。相對(duì)于傳統(tǒng)透水磚，沙基透水磚磚體表面像鏡面一樣致密，不易被灰塵堵死，保證了長(zhǎng)時(shí)效的透水性能。

植草磚前期景觀效果良好，但在車輛的碾壓下，3個(gè)月左右開始出現(xiàn)斑禿，嚴(yán)重影響景觀效果，主要是植草磚種植穴中土壤貧瘠造成的。當(dāng)土層厚度達(dá)到200～300 mm時(shí)，使結(jié)合層采用30 mm厚1∶3水泥砂漿，完全可以滿足草皮的根系生長(zhǎng)和盤結(jié)需求。雖然同樣受到車輛的碾壓，草皮根系生長(zhǎng)依然健壯旺盛[5]。

高承載植草地坪在實(shí)現(xiàn)高綠地率的同時(shí)滿足高承載要求，綠化率可以達(dá)到60%～100%，最高承載重量達(dá)60 t，綜合性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)植草磚。高承載植草地坪的植草孔彼此相連，大大提高了草皮成活率，滲透能力強(qiáng)，很好地解決了暴雨沖刷一般植被造成的水土流失問題。但是，高承載植草地坪制作工藝較為復(fù)雜，分為級(jí)配碎石基層鋪設(shè)、鋼筋連接綁扎、模具擺放、混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)、種植土回填和草籽撒播培育等環(huán)節(jié)。模具目前較為單一，多為600 mm見方。

臺(tái)灣品岱公司陳瑞文博土發(fā)明的JW生態(tài)工法系列之結(jié)構(gòu)性空調(diào)導(dǎo)水鋪裝的特點(diǎn)是兼顧城市美觀與土壤生態(tài)、抗壓及抗彎等[6]。透水率可達(dá)12 500 mm/h，能有效利用雨洪資源回補(bǔ)地下水，避免地面下陷。

透水膠粘石市場(chǎng)上專用膠的質(zhì)量參差不齊。一些劣質(zhì)膠不僅粘結(jié)力差，易造成石子脫落，還散發(fā)出有毒氣體，危害人體健康。目前，市場(chǎng)上有一種發(fā)光型透水膠粘石路面，不僅可增加停車場(chǎng)夜間景觀效果，還能對(duì)車輛起到引導(dǎo)作用。

透水鋪裝在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)的側(cè)重點(diǎn)與常規(guī)鋪裝不同，對(duì)比結(jié)果如表1所示。普通道路注重結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和較高的承載力。透水鋪裝強(qiáng)調(diào)在滿足荷載要求的前提下提高其透水性能，其中硅砂透水磚的透水速率≥1.5 mL/（min·cm2），澆筑透水石的透水率≥3.0×102 cm/s，透水瀝青混凝土的孔隙率為18%～25%。排水過程中，水流所攜帶的粉塵會(huì)堵塞透水鋪裝的孔隙，導(dǎo)致其排水能力下降。因此，要定期維護(hù)透水鋪裝的通透性。保持鋪裝透水性能的措施有高壓水沖洗和大功率真空吸塵。

4 結(jié)論

本文針對(duì)不同類型的透水鋪裝進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：

①透水鋪裝不僅面層要具有透水性，其找平結(jié)合層和基層也應(yīng)具有良好的透水性，才能保證雨水順利下滲;

②沙基透水磚的透水性、高承載植草地坪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、JW生態(tài)功法的生態(tài)性要優(yōu)于透水混凝土、膠粘石以及植草格等透水鋪裝材料，但也存在著模具單一、造價(jià)高等問題;

③透水鋪裝存在養(yǎng)護(hù)難、養(yǎng)護(hù)成本高、強(qiáng)度低以及缺乏系統(tǒng)化綜合評(píng)價(jià)體系等問題。

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