透水路面的關(guān)鍵性能及現(xiàn)狀研究*

蘇慧敏

（山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032）

隨著海綿城市、智慧城市、新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人們對(duì)城市道路的要求越來(lái)越高。2018 年交通運(yùn)輸部印發(fā)的《關(guān)于全面深入推進(jìn)綠色交通發(fā)展的意見》中將透水路面作為綠色交通的一項(xiàng)重要指標(biāo)；2019 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《城鄉(xiāng)排水工程項(xiàng)目規(guī)范》（征求意見稿）中強(qiáng)調(diào)了透水路面對(duì)于構(gòu)建城市排澇除險(xiǎn)系統(tǒng)的重要作用。城市透水路面作為新型環(huán)保型、生態(tài)型路面，具有排除積水、降低噪音、抗滑、降溫、緩解城市熱島效應(yīng)等功能[1]，能夠很好地解決城市化進(jìn)程中出現(xiàn)的水道系統(tǒng)排水不及時(shí)、路面積水過(guò)多、居民出行不便等一系列問(wèn)題，具有重要的研究意義。

透水路面的應(yīng)用起源于德國(guó)，在美國(guó)得到廣泛推廣。20 世紀(jì)80 年代，日本引進(jìn)該技術(shù)，側(cè)重于研究透水瀝青路面。隨后，英國(guó)、新加坡、澳大利亞等國(guó)家結(jié)合自身實(shí)際，在提升交通承載力、調(diào)節(jié)儲(chǔ)水層厚度、削減地表徑流量、凈化水質(zhì)等方面對(duì)透水路面開展了相應(yīng)研究[2-3]。我國(guó)對(duì)透水路面的研究主要集中在本世紀(jì)，側(cè)重于路面排除積水、分散徑流量等方面。龔應(yīng)安等[4]通過(guò)對(duì)普通路面和透水路面的對(duì)比研究，表明透水路面能夠有效提高雨水下滲量、降低雨水污染物質(zhì)量濃度；李滿良等[5]通過(guò)開展吸聲系數(shù)試驗(yàn)，證明透水路面空隙率增大、材料粒徑變化對(duì)路面噪音降低具有明顯作用；汪俊松等[6]以透水路面作為研究對(duì)象，闡述其通過(guò)水分蒸發(fā)，降低透水墊層溫度，進(jìn)而緩解城市熱島效應(yīng)的機(jī)理；姜雄[7]的研究指出了透水路面材料孔隙率較大，一方面增大紋理粗糙程度，提升了路面摩擦性能，另一方面在雨雪極端天氣條件下及時(shí)排除積水，有效地提升了路面抗滑性能；沙愛民等[8-10]圍繞透水路面集料粒徑、空隙率、基層厚度等設(shè)計(jì)指標(biāo)，開展性能優(yōu)化研究。然而，目前缺少基于工程應(yīng)用的透水路面關(guān)鍵性能總結(jié)性研究。本文系統(tǒng)地總結(jié)透水路面相關(guān)概念和分類，結(jié)合工程實(shí)際，從降噪、抗滑、降溫等方面，歸納了提升透水路面性能的關(guān)鍵指標(biāo)，總結(jié)了現(xiàn)狀問(wèn)題并提出相應(yīng)的對(duì)策建議，為具體工程實(shí)施提供了一定的指導(dǎo)和幫助。

1 透水路面的概念及分類

透水路面是指具有透水、降噪、吸熱功能的環(huán)保型、生態(tài)型路面結(jié)構(gòu)。透水路面結(jié)構(gòu)包括3 層，一是面層，主要由粗骨料、細(xì)骨料、填料等組成，其中占比最大的是粗骨料（超過(guò)4/5）。材料孔隙率約為20%，該路面滲水能力是普通亞黏土的60 倍。一般通過(guò)添加高黏度改性瀝青與集料，按一定比例拌和，形成特定的路面混合料。二是基層，位于面層下面，承受來(lái)自面層的荷載，一般采用開級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石、透水性良好的級(jí)配碎石、大粒徑透水性瀝青混合料、多孔透水混凝土基層等[11]。三是墊層，位于土基和基層之間，擴(kuò)散基層荷載，一般選用開級(jí)配集料、粗砂、碎石等材料。

根據(jù)滲透方式，透水路面分為3 種類型。一是面層滲透型，將隔水性較強(qiáng)的材料設(shè)置于基層表面，地表積水只能滲透至面層，并通過(guò)縱坡、橫坡排出道路。二是面層-基層滲透型，將隔水性較強(qiáng)的材料設(shè)置于路基表面，地表積水經(jīng)過(guò)透水性較好的面層，滲透至基層或墊層后被引流排出道路。三是完全滲透型，地表積水經(jīng)過(guò)透水性較好的面層、基層、墊層這3 個(gè)結(jié)構(gòu)層，最終滲透至路基[11-12]。

3種類型的透水路面具有以下特點(diǎn)：一是面層滲透型透水路面，只有面層為透水層，為了保證足夠厚度的儲(chǔ)水層厚度，一般需要鋪設(shè)2～3 層面層；二是面層-基層滲透型透水路面，其透水層有面層、基層；三是完全滲透型透水路面，其透水層包括面層、基層、墊層，該路面具有很好的儲(chǔ)水能力，土基上方通過(guò)土工網(wǎng)格布來(lái)提高承載能力。完全滲透型透水路面要求路基土的滲透性能高、路面載荷小，該路面目前在國(guó)外的停車場(chǎng)、人行道等交通場(chǎng)所應(yīng)用較多，在國(guó)內(nèi)還未得到廣泛應(yīng)用[11-12]。

2 透水路面的關(guān)鍵性能

1）降噪性能。透水路面的降噪性能通常選用吸聲系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，是指材料吸收的聲能與總聲能之比，通過(guò)對(duì)不同空隙率、鋪裝厚度的吸聲系數(shù)對(duì)比試驗(yàn)，可以獲得相應(yīng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的最優(yōu)取值。

按照空隙率取值，混料分為兩種，閉式混料空隙率低于6%；開式混料空隙率則高于6%。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，吸聲系數(shù)在空隙率取值為22%～24%時(shí)達(dá)到最大值，能夠有效增強(qiáng)透水路面的降噪性能。

取空隙率為21%的不同鋪裝厚度，按照透水路面OGFC-13 的配合比設(shè)計(jì)方案完成吸聲系數(shù)的測(cè)試，測(cè)試方案選擇試驗(yàn)厚度35 mm，45 mm，55 mm 3 個(gè)研究對(duì)象。研究發(fā)現(xiàn)：吸聲系數(shù)的峰值和平均值在35 mm 時(shí)最大，分別為0．792 和0．400，在55 mm 時(shí)最小，分別為0．782 和0．391；在35 mm時(shí)吸聲系數(shù)的頻率達(dá)到最大值1 100 Hz，在55 mm時(shí)吸聲系數(shù)的頻率達(dá)到最小值300 Hz，在45 mm時(shí)介于兩者之間[13]。3 種不同厚度時(shí)的吸聲系數(shù)的峰值和平均值相差不大，但是頻率差別極大。從降噪性能考量，建議盡可能增加鋪裝厚度。

2）抗滑和降溫以及水循環(huán)性能。由于路面空隙率大，透水性路面的紋理程度既較好地提高了路面摩擦力，又提升了空氣摩擦的粘滯阻力，起到較好的抗滑作用。較大的空隙率增加了路面的水循環(huán)性能，及時(shí)排除積水，有助于抗滑性能的提升。

由于空隙率的增大使得地表風(fēng)能夠?qū)⒚鎸訜崃考皶r(shí)帶走，加速了熱量循環(huán)，起到了良好的路面降溫效果。工程應(yīng)用表明，透水路面與普通路面降溫性能相比，可比普通路面多降6～8 ℃[13]。

在水循環(huán)性能方面，普通路面一般采用“兩邊低、中間高”的施工方式。通過(guò)道路兩邊的排水溝渠進(jìn)行積水排除，無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的水循環(huán)效果。透水路面通過(guò)空隙率達(dá)到很好的透水性，補(bǔ)充地下水，極大地改善了地表生態(tài)平衡[13]。

3 透水路面的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

1）國(guó)家政策支持力度提升，但配套制度、行業(yè)規(guī)范不健全。隨著國(guó)家生態(tài)建設(shè)的導(dǎo)向性不斷增強(qiáng)，政府對(duì)透水路面、海綿城市的政策支持力度逐步提升。透水路面的生態(tài)環(huán)保效應(yīng)得到了一定程度的普及和宣傳，公眾對(duì)其認(rèn)可度也得以加強(qiáng)。但是由于透水路面在我國(guó)的推廣應(yīng)用起步較晚且造價(jià)較高，導(dǎo)致政府在資金投入、配套制度的制定上仍不健全，缺少鼓勵(lì)其普及、推廣、實(shí)施的具體措施。

目前我國(guó)雖然已經(jīng)實(shí)施了由交通運(yùn)輸部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)技術(shù)規(guī)范以及上海市和杭州市的地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是結(jié)合工程實(shí)際分析可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有透水路面性能指標(biāo)遠(yuǎn)大于這些行業(yè)技術(shù)規(guī)范和地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求值，當(dāng)前這些行業(yè)技術(shù)規(guī)范和地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺少具體規(guī)范作用[11]。而且，因?yàn)橥杆访鎸?duì)于抗塵、承載力等方面有特殊要求，所以不同地區(qū)必須因地制宜，現(xiàn)有行業(yè)技術(shù)規(guī)范和地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難以為透水路面設(shè)計(jì)、施工提供具體依據(jù)，行業(yè)技術(shù)規(guī)范仍不健全。

2）基礎(chǔ)研究逐步加強(qiáng)，但應(yīng)用研究、專業(yè)人才嚴(yán)重欠缺。近年來(lái)，長(zhǎng)安大學(xué)、山東大學(xué)等在透水路面施工參數(shù)設(shè)計(jì)、材料組成優(yōu)化、生命周期維護(hù)等方面開展了大量的基礎(chǔ)研究。但是與國(guó)外研究相比，國(guó)內(nèi)工程應(yīng)用研究較為薄弱，在滲水蓄水等級(jí)、材料耐久程度、結(jié)構(gòu)承載能力等方面缺少深入的技術(shù)研究，整體尚未形成完整的理論體系。

隨著生態(tài)道路、環(huán)保道路的要求不斷提高，設(shè)計(jì)單位、施工單位在透水路面材料選型、設(shè)計(jì)施工、維護(hù)修整等方面缺少專業(yè)人才儲(chǔ)備，在實(shí)際操作過(guò)程中缺少具體指導(dǎo)，經(jīng)常通過(guò)工程類比、經(jīng)驗(yàn)公式等方法施工作業(yè)，道路開裂、骨料脫粒等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。

3）工程應(yīng)用陸續(xù)加大，但道路養(yǎng)護(hù)、修復(fù)工作不足。隨著透水路面對(duì)于城市建設(shè)的作用逐步顯現(xiàn)，國(guó)內(nèi)透水路面的建設(shè)案例不斷增加，在上海、江蘇鎮(zhèn)江等地先后出現(xiàn)透水路面樣板工程，一大批透水路面材料加工、設(shè)計(jì)施工企業(yè)發(fā)展壯大，極大地推動(dòng)了透水路面在國(guó)內(nèi)道路建設(shè)的推廣應(yīng)用。

相較于傳統(tǒng)道路，一方面，透水路面空隙率較大，污染物更容易進(jìn)入道路內(nèi)部，導(dǎo)致路面材料侵蝕破壞；另一方面，長(zhǎng)期雨水作用會(huì)導(dǎo)致透水路面內(nèi)部材料出現(xiàn)問(wèn)題，再加上氣溫下降、雨水結(jié)冰，直接造成路面脹裂破壞。透水路面養(yǎng)護(hù)工作要求較高，需要定期使用高壓水槍等設(shè)備對(duì)路面進(jìn)行沖洗維護(hù)，并及時(shí)修復(fù)路面出現(xiàn)的坑槽、集料脫落等問(wèn)題。我國(guó)道路建設(shè)中長(zhǎng)期存在的“重建設(shè)、輕維護(hù)”問(wèn)題不利于透水路面養(yǎng)護(hù)、修復(fù)工作。

4 推動(dòng)透水路面建設(shè)的對(duì)策建議

1）政策落地，加快制定配套政策和行業(yè)規(guī)范。政府部門明確城市道路生態(tài)建設(shè)、環(huán)保建設(shè)理念，制定資金支持、政策扶持等具體措施，將建設(shè)生態(tài)宜居城市、提升居民生活品質(zhì)作為重要抓手。落實(shí)透水路面建設(shè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、城市規(guī)范，因地制宜，得到經(jīng)濟(jì)實(shí)力、道路建設(shè)、環(huán)境要求三方適宜的建設(shè)模式和途徑，為透水路面建設(shè)提供基礎(chǔ)保證。

2）扎實(shí)研究，加速應(yīng)用技術(shù)研發(fā)和專業(yè)人才培養(yǎng)。透水路面作為道路建設(shè)的一種新興結(jié)構(gòu)，需要在材料強(qiáng)度優(yōu)化、結(jié)構(gòu)承載能力提升等方面進(jìn)行扎實(shí)技術(shù)研究，構(gòu)建理論體系，指導(dǎo)工程實(shí)際，助力我國(guó)智慧城市發(fā)展。加緊培養(yǎng)一批專業(yè)技術(shù)嫻熟、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)的透水路面專業(yè)人才，成為該技術(shù)推廣應(yīng)用的有力支撐。建議各級(jí)政府及相關(guān)企業(yè)積極開展此類技術(shù)培訓(xùn)，設(shè)立專項(xiàng)研發(fā)、獎(jiǎng)勵(lì)基金，鼓勵(lì)更多從業(yè)人員投身透水路面設(shè)計(jì)、建造工作。

3）完善體制，加強(qiáng)道路養(yǎng)護(hù)、修復(fù)工作。維護(hù)工作是根本保證，十分有必要結(jié)合路面自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定專門的養(yǎng)護(hù)手冊(cè)、落實(shí)護(hù)理體制。建議政府有關(guān)部門根據(jù)我國(guó)南北方氣候差異性大的特殊情況，制定適用于不同地區(qū)的養(yǎng)護(hù)規(guī)范，填補(bǔ)體制空白。如按照不同環(huán)境要求，規(guī)定具體養(yǎng)護(hù)周期；按照承載力要求，制定不同維護(hù)方法。通過(guò)體制約束，為透水路面養(yǎng)護(hù)、修復(fù)工作提供牢固保障。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文歸納了透水路面的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類，結(jié)合工程應(yīng)用，梳理了透水路面在降噪、抗滑、降溫、水循環(huán)方面的性能要求及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，建議在保證道路強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)要求的情況下盡可能增大空隙率和鋪設(shè)厚度?？偨Y(jié)了當(dāng)前存在的配套政策和行業(yè)規(guī)范不健全、應(yīng)用研究和專業(yè)人才嚴(yán)重欠缺、道路養(yǎng)護(hù)和修復(fù)工作不足等問(wèn)題并提出了對(duì)策建議。唯有多措并舉，扎實(shí)推進(jìn)，透水路面對(duì)于海綿城市、智慧城市的建設(shè)作用才會(huì)更加顯著。