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    透水鋪裝原理、功能及類型解讀

    透水鋪裝被譽為“會呼吸的”地面鋪裝,本身具有良好的生態效益,并以特有的柔性鋪裝構造為地面的檢修、維護和改造都來帶了便捷。它是海綿城市建設中的一個重要技術,廣泛運用在城市道路、廣場、停車場等。

    一、應用透水鋪裝的必然性

    城市化的重要特征之一,即原有的天然植被不斷被建筑物和非透水性硬化地面取代,從而改變自然土壤及下墊層的天然可滲透性,從而打破大自然中水與氣的平衡,由此產生了許多負面影響。

    1)硬化地面使雨水從地面流失或蒸發掉,阻礙了降水直接補給地下水的途徑,造成城市地下水位下降,也影響地表植物生長。

    2)硬化地面難以與空氣進行熱交流、水分交換,對空氣的濕度、溫度調節都不足。加上高反射率,在大量吸收、儲存太陽輻射熱之后,又將其釋放出來,形成我們常說的“熱島效應”。

    3)硬化地面嚴重破壞城市地表土壤的動植物生存環境,改變大自然原有生態平衡。

    4)暴雨季節,雨量過度造成硬化地面積水、內澇,影響人車出行,甚至造成交通隱患。而我國城市基礎設施發展滯后,使得暴雨時節城市排水設施無法有效滿足排水及防洪需求。雨水即使順利通過地下水設施流入河流,也將路面污染物隨之注入河流,造成二次污染。

    5)硬化路面車輛行駛時噪音較大,雨天易形成積水飛濺,平時容易形成揚塵,對人的危害都很大。

    這一系列問題出現,讓人們認識到探索和應用透水性鋪裝的重要性。日本、德國是發展比較早的國家,而我國也開始應用透水性鋪裝,2007年杭州市鋪設透水路面達到30萬平方米,北京奧運場館建設中用透水材料達10萬平方米,2010年上海世博會也大量采用透水性鋪裝……城市建設已經逐步走出硬化的時代,走向一種全新的,兼顧環保、生態、水資源保護的模式。

    二、透水路面設計原理

    透水路面與傳統路面最大區別就在于“透水”兩個字,它究竟有什么神奇之處?主要因素就是孔隙率。一項關于瀝青混合料的孔隙率和透水性的關系研究表明,8%的孔隙率是瀝青路面透水性急劇增長的拐點;若運用的是不透水的密級+瀝青路面,孔隙率應該小于8%且不能過于接近,最好在4%左右。若設計是透水的開級+大孔隙瀝青路面,孔隙率應大于8%,實際應用中大于15%,才能保證路面透水。

    當然,透水鋪裝也存在一定問題,由于砂土、灰塵、油污等在表面堆積,滲透的雨水同時過濾了空氣中的灰塵、道路上的異物等,長時間的沉積,容易導致孔隙堵塞,降低透水率,對于一些質量一般的材料可能會在短時間內就完全堵塞,失去透水能力。

    因此,對透水鋪裝 的應用要考慮透水率的衰減,并采取相應的養護措施,主要是定期或不定期對地面進行高壓沖洗,將阻塞孔隙的顆粒沖走,恢復透水率。

    透水鋪裝能使雨水迅速下滲,補充地下水,保持土壤濕潤,維護地下水及土壤生態平衡,據測算,5000萬平方米透水地坪,按年降水量600毫米計算,可蓄水3000萬立方米,這相當于一個中型水庫容量,可見,透水鋪裝蓄水功能十分強大。那么它到底還有哪些優勢,成為城市“新寵”呢?

    三、功能效益解析

        1.生態、環保效益

    1)態及環境優勢

        透水鋪裝內部構造是由一系列與外部空氣想通的多孔結構形成骨架,同時又滿足使用及鋪地強度和耐久性要求。有些透水鋪裝還能與綠化相結合,形成半綠化地面。

        2)維護城市土壤生態平衡

        具有良好滲水性及保濕性的透水鋪裝,既滿足人們對于硬化路面的使用要求,又通過自身接近天然草坪和土壤地面的生態優勢,減輕城市硬化路面對環境的破壞。透水鋪裝以下的動植物及微生物都得到有效保護,因而很好實踐“與環境共生”的可持續發展理念。

        3)改善光污染

    透水鋪裝由于孔隙的存在使得投射到表面的光線得到擴散反射,因而避免出現使用光滑地磚或石材造成的眩光。雨天硬化路面容易產生眩光,這種現象在夜間特別嚴重,這也是造成夜晚雨天交通事故多發的重要原因之一。透水鋪裝克服了這一系列問題,對城市交通安全提供更多保障。

    4)改善城市熱、濕環境透水鋪裝下墊層土壤中豐富的毛細水,通過太陽輻射作用下自然蒸發蒸騰,吸收大量的顯熱和潛熱,使其地表溫度降低,從而緩解“熱島效應”。北方城市在少雨季節常見的風沙起塵現象,根本原因是地表的濕度及蒸發量減少,濕度過小導致空氣日益干燥,若使用透水鋪裝,可有效增加空氣濕度,緩解“城市干燥化”現象。

        2.保護城市環境

    1)大孔隙透水鋪裝能吸附城市污染物,如粉塵,減少揚塵污染,對地表污水起到過濾作用。而且在雨天可以有效防止地表徑流現象,這樣也可以防止環境垃圾隨著地表徑流隨處擴散,造成到處是污水。

    2)城市河道污染是一個普遍的問題,透水鋪裝用于河道護坡中,可防止因水流對河堤的沖刷產生水土流失,有利于植物扎根生長。杭州市實施的”運河申遺“計劃,就已大規模將透水混凝土運用到城市河岸堤岸、護坡工程,很好實現了“水清、岸綠、景美”的預期目標,讓河道成為市民休閑游樂的公共場所。

    3)防洪排水作用我國城市基礎設施嚴重滯后,使得在暴雨時節城市排水設施不能有效滿足排水及防洪要求。透水鋪裝由于自身良好的透水性能,有效緩解城市排水系統的泄洪壓力,這對于城市防洪意義重大,因此,透水鋪裝是城市防澇的積極措施。

    4)吸音作用城市高層建筑及高架道路不斷增加,加上穿過市區的飛機噪音,讓城市噪音污染嚴重。透水鋪裝有獨特的降噪機理,對城市聲環境起到明顯的改善作用,普通硬化路面只能將聲波重新反射。另一方面,透水鋪裝的多孔結構使行駛車輛的輪胎噪音降低,能有效降低路面噪音6~10分貝。

    3.美化環境

    混凝土路面顏色可以是豐富多彩的,只要在粘結劑中滲入各種色料。同時也可以形成各種圖案,做到結合周邊景觀進行設計,擺脫了原先以黑色調鋪裝為主,單一、凝重、壓制的感覺,起到美化城市景觀效果的作用。現在國內已經研究出透水性生態彩色藝術地坪,不但生態環保,且質感、色彩、樣式多變。

    4.經濟效益

        這里以數據說明問題,南京市可改造為透水鋪裝面積為370萬平方米,如果全部改造完成,可實現蓄水69萬立方米,相當于70臺水泵的排水量。2007年,北京改造了玉泉西街、體育場北路等9天奧運市政道路兩側不到,鋪設步道總長5500米,覆蓋面積2.5萬平方米,年節水1.2萬立方米。

        透水鋪裝發展如此迅速,已然是一種趨勢。既然透水鋪裝優勢巨多,那實際應用中,如何選擇呢?即透水鋪裝有哪些常用類型,各有什么特色,我們應用中應該注意什么?

    四、透水路面類型

    透水鋪裝作為一種新興的城市鋪裝形式,通過采用大孔隙結構層或排水滲透設施,使得雨水能夠通過鋪裝結構就地下滲,從而控制地表徑流、雨水利用等目的。下面通過三種常用的透水路面材料。

    1.透水混凝土路面

    透水混凝土是多孔、輕質、無細骨料的混凝土,由水泥、特殊添加劑、骨料、水用特殊配比混合而成。比其它地面鋪裝材料更為優良、生態、環保,屬于全透水類型,特點就是:透水性、保水性、透氣性。

    透水混凝土作為環境負荷減少型混凝土,除卻透水效果良好、雨水收集充足等功能外,兼具吸聲降噪、抗洪澇災害、緩解城市“熱島效應”等作用。透水路面結構形式從上而下依次為素土夯實、級配碎石、60~120mm透水混凝土,具體如下:


    透水混凝土施工:主要包括攤鋪、成型、表面處理、接縫處理等。1)攤鋪:機械或人工方式均可;2)成型:可采用平板振動器、振動整平輥、手動推拉輥、振動整平梁等進行施工;3)表面處理:主要是為提高表面觀感,對已成型的透水混凝土表面進行修整或清洗;4)透水混凝土路面接縫的設置與普通混凝土基本相同,縮縫等距布設,間距不宜超過6m。

    施工后采用覆蓋進行保護,灑水保濕養護至少需要7天,養護期間防止混凝土表面空隙被泥沙污染。

    2.透水瀝青路面

    透水瀝青路面是“排水降噪路面”,是一種新型路面結構,屬于半透水類型,道路結構形式與普通瀝青路面相同。原料中混入特制改良性瀝青、消石灰、纖維,能有效降低高速行駛的車輛與路面摩擦引起的爆破聲。透水性瀝青路面只是在表面層采用透水瀝青,底層依舊是普通瀝青。具體結構可參見下圖:


    透水瀝青路面讓路面積水、反光問題不再發生,雨天機動車打滑的現象也大幅度減少,大幅度提高雨天行車的安全性。此外,其大空隙表面結構讓路面溫度比一般路面溫度更低,還能改善城市熱島效應。這樣就要求底面層施工時一定要控制好道路的橫坡,否則瀝青路面會有層間水長期存在,加快道路的破損。

    3.透水磚

    起源于荷蘭,是荷蘭人在圍海造城過程中,為了使地面不再下沉,而制造的一種小型路面磚,并使磚與磚之間預留2mm縫隙,又稱荷蘭磚。特點是不積水、排水快、抗壓性強。適用于對路基承載能力要求不高的人行道、步行街、休閑廣場、非機動車道、居住區道路及停車場等。

    從材料和生產工藝角度考慮,主要有兩種類型:

    1)陶瓷透水磚:以固體工業廢料、生活垃圾、建筑垃圾為原料,通過粉碎、高溫燒制制成。特點:高透水性;主要原料是工業廢料,因此減輕對環境的污染;裝飾效果非常好;由于其使用的工業廢料都要經過高溫煅燒,燒制過程中除燃料本身排放氣體外,很少產生有害氣體,減輕廢氣污染;孔隙率高,吸音防噪效果好。

    2)非陶瓷透水磚:以無機非金屬材料為主要材料,利用有機或無機粘結劑,通過成形、固化制成,但是無須煅燒。

    透水磚的路面結構可參見下圖:


    那么透水鋪裝面層、基層材料與傳統路面相比,到底有何獨特?

    五、材料選擇

    園林鋪裝從結構上分為面層、基層和墊層,其中面層與基層間為了結合及找平設有找平層。讓雨水通過,直接滲入路基的透水鋪裝,究其原理,即鋪裝面層結構具有良好的滲水性,同時基層也有相應透水性。對透水鋪裝面層材料及基層材料的要求如下。

    1.透水鋪裝面層材料

    1)整體型透水鋪裝面層通過材料的特殊級配,讓面層具有相互連通的多孔結構,為雨水下滲及下墊層蓄水蒸發提供通道,但由于多孔結構,降低骨料的連接強度,進而降低路面強度及耐久性。鑒于此,通常會使用添加劑改善面層粘結材料的強度。

    2)塊料型透水鋪裝面層其透水性主要通過兩種方式實現,即本身具有的多孔透水結構和鋪裝間接縫的透水通道。

    2.透水鋪裝基層材料

    用做透水鋪裝的基層材料,除了具備適當強度外,必須有較好的透水性,因此。基層材料一般采用透水性好的級配礫石。采用級配碎石做基層時,碎石的最大顆粒徑應小于0.7倍基層厚度,且不能超過53mm。同時為了工程應用,基層材料均采取工程上常用的集料,即粒徑5~25mm連續級配碎石,孔隙率46%。根據基層厚度、溢流及排水方式的不同,透水路面可分為以下幾種結構:

    1)具有較小蓄水能力的透水基層

        這種路面基層主要有找平層、透水基層組成,透水基層有很大的空隙率,但是厚度不大,因此透水性強,適用于降水量較少、墊層透水能力很強且具有較高承載力的區域。主要用于人行道、非機動車道、廣場、停車場及步行街等場所。

    2)具有較大蓄水能力的透水基層

    一般由找平層、蓄水基層、土工織物構成,蓄水層厚度較大,且空隙率較小,當降雨量較大不能及時排出時,一部分雨水就儲存在基層中,避免路面積水。這種基層適合雨量較大的區域,邊蓄水、邊排水。蓄水層下面為土工織物,其作用是保持墊層承載力。

    3)內部具有溢流結構的透水路面


        4)周邊溢流結構

    透水路面周邊溢流結構:已經廣泛應用于停車場,因此要求這種透水路面具有一定荷載能力,但是增加強度的同時,透水能力有所下降,當雨水量大,無法及時排掉雨水,容易造成路面積水,因此采用周邊溢流結構。

    具體做法即采用一定厚度開級配碎石做面層,下面直接由有一定坡度的墊層支撐,墊層上面有土工織物,整個基層猶如一個蓄水池。如此一來,當降雨大時,雨水可以直接從周邊溢流進基層蓄水池,再排出路外。

    非透水路面的溢流結構:傳統路面沒有透水作用,溢流結構采用透水路面磚做面層,且與非透水路面具有相同設計標高,不僅美觀,而且具有一定承受輕型荷載能力,但不能承受重型交通,這個結構類似邊溝,具有非常理想的排水能力。

    隨著城市化進度加快,城市生態化問題日益嚴峻,而透水鋪裝突出的生態性很好地解決了這一矛盾,使城市得到更好的綜合效益,達到城市生態化建設的目的。海綿城市建設工作的不斷深入,相信我們會看到透水鋪裝在城市建設中越來越多的應用。

    來源:本站   編輯:普通管理員
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