现代城市透水路面透水铺装结构组合设计

现代城市透水路面透水铺装结构组合设计

摘要：透水性铺装作为一种特殊的铺装类型，从铺装顶面至土基的各个结构层都要具有较高的透水性能，才能达到其功能性的要求，同时又要保证其具有较好的承载能力和稳定性，这就从结构组合和材料设计两方面对透水铺装提出了较为特殊的要求。透水性铺装的材料组成设计与使用性能的优劣，直接关系到合理结构方案的确定，因此，选择合理的透水性材料用于透水铺装结构十分重要。以下总结国内外常用的透水性铺装材料及其用于不同结构层时应满足的要求。

关键词：市政道路；透水路面；透水性混凝土；强度；刚度；耐久性；抗弯性能；经济性

1引言

透水铺装是指将透水良好，空隙率较高的材料应用于面层、基层甚至土基，在保证一定的路用强度和耐久性的前提下，使雨水能够顺利进入铺面结构内部，通过具有临时贮水能力的基层，直接下渗入土基或进入铺面内部排水管排除，从而达到雨水还原地下和消除地表径流等目的的铺装型式。

2透水铺装常用材料

2.1透水性联锁块

透水性联锁块是目前人行道、广场、停车场等城市公共铺装应用最为广泛的面层材料类型，如透水砖、植草砖等。这类面层材料主要利用自身空隙、块体间的接缝、砖体的镂空部分等渗透雨水，从

而获得较为理想的透水效果;面层由块体相互拼接咬合形成，借助于块体之间的嵌锁作用来抵抗一部分的永久变形。同时块体间的相互作用能将竖向应力变为水平推力，这种作用被称为”拱效应”，这使得联锁块层具有一定的扩散荷载能力。

联锁块类铺面整体性差、表面接缝多、平整度不好，不利于车辆顺畅行驶，但由于其经济性好、适应变形能力强，施工与维作方便、且其透水性容易保持，故在透水铺装中的应用前景良好。

块体类透水铺装材料在应用时应注意选择合适的类型、拼接方式以及块体自身渗透系数以保证足够的透水性，还应控制块体的抗压强度和抗折强度等指标以保证块体不因自身强度不足而出现断块

或破损。

2.2透水性沥青混合料

目前国内对透水性沥青混合料的应用较为成熟，主要是将其应用于高等级公路上面层，以及为解决路面水损坏问题在路面结构内部设置沥青稳定碎石排水基层。此类材料系骨架空隙结构沥青混合料，其空隙率可达到25%甚至更高，混合料内部的空隙呈连通状态，从而为水分提供下渗和排出的路径。

透水性沥青混合料应用于透水性铺面，主要是在对透水铺面承载力有较高要求的场合，如在停车场和行车道中将其作为铺装结构的面层或基层。因此，除需保证沥青混合料具有足够的空隙率或渗透性，以使雨水能及时下渗并具有足够的临时贮存水分的空间外，还要保证材料的承载能力，利用沥青混合料较高的抗压回弹模量避郊

铺面在车辆作用下过早出现沉陷、开裂、推移等破坏。此外，沥青混合料在水浸湿和动水冲击下的水稳定性也十分重要。

2.3透水性混凝土

透水性混凝土，也称多孔混凝土，是介于水泥稳定碎石和普通混凝土之间的一种贫混凝土，采用开级配组成和较水泥稳定碎石更高的水泥用量，以保证形成大孔隙和获得较高弹性模量。透水性混凝土由于有较高的水泥用量，其强度和抗剥落能力都要强于大空隙水泥稳定碎石材料。由于其整体性较强、强度较高，在透水铺面中被用作面层材料，并可获得很好的使用效果。在某些特殊场合，透水性混凝土也被用作透水基层，以期大幅度提高铺面结构整体刚度。透水性混凝土作为透水面层，铺面强度得到很大的提高，但应注意保持透水混凝土长期具有较高的渗透能力。此外，由于透水性混凝土属刚性整体类材料，而其细集料用量很少或没有，导致其抗折强度降低，故应注意其下基层的设计，防止面层发生断裂。

2.4大空隙水泥稳定碎石

在大空隙级配粒料中掺加少量水泥，可以弥补级配碎石粒料排水基层在施工时不易整平压实、强度低、抗变形能力差的缺点。由于水泥细料占据少量的空隙，水泥处治后的碎石粒料的透水性有所下降。但由于水泥稳定类材料具有较强的整体性和刚度，使其成为透水铺面一种具有优势的基层材料。

在应用大空隙水泥稳定碎石基层的场合，主要目的应在于为铺面提供坚强的承载平台，使铺装结构整体不因车辆荷载作用出现较大

的变形影响使用性能。因此，透水铺装对于大空隙水泥稳定碎石的要求在于保证一定的空隙率的同时，必须具有较高的承载能力，以提高结构整体承受车辆荷载的能力。

2.5级配碎石

级配碎石是透水性铺装基层材料的主要类型。透水铺装对于级配碎石基层的要求，主要在于使其具有足够的连通空隙率以满足临时贮水的功能，同时应尽量使及具有良好的变形稳定性以保证铺面结构的使用性能。为达到以上目的，要对级配碎石材料进行合理的级配组成设计，研究表明，单粒级或开级配级料的透水性远大于密级配，而随着集料粒径的减小，渗透系数下降。另外，也可通过剔除部分细集料来获得较高透水性和连通空隙率。在保证渗透能力和空隙率的基础上，还应重视级配碎石基层的承载力和抗变形能力，通过级配设计和优选提高材料的剪切强度。

2.6砂(砂浆)

在使用联锁块体材料时，应在其下铺设找平层。为避免对透水铺面的强度和透水能力造成较大的影响，找平层应使用粗、中砂而避免使用细砂。砖体类铺面的找平层也可使用较少干硬性水泥剂量胶结粗、中砂形成砂浆，这样可使面层更为稳定和坚固。在透水铺装结构的基层底部，有时为防止基层在水分作用下受下垫土路基的侵入干扰并保护路基土不流失，也要在路基上铺设砂垫层。

砂或砂浆的组成重点在于限制细砂的使用、水泥和砂的比例以及水泥的性质、用水量等，以使其达到良好的透水性能。

3透水铺装结构型式分析

透水性铺装在设计和应用时的侧重点较常规铺面有很大不同，如普通的非透水城市道路、硬地、公路等，注重的是保证结构体长期具有较高的承载能力和良好的稳定性。然而，透水性铺装因其出发点在于水分下渗且应用的场合对承载能力要求一般较低，而强调在满足适当承载要求的前提下最大程度地提高其透水保水效率，这样才能更好的实现透水性铺装的生态意义与价值。

4结束语

透水铺装对于雨水的处理方式，从根本上颠覆了一般公路或城市道路设计中将水损坏视为主要的破坏形式的理念。一般的公路与城市道路设计，为了保证路面结构的承载能力维持在较高的水平，都尽量将外部水分阻隔于路面结构以外;而透水铺装这种特殊的铺面型式，为了实现城市下垫层与大气进行水、气的交换，以达到营造良好生态环境的目的，其设计思想是通过透水材料在铺装各结构层的应用，使雨水能够顺畅进入铺面结构并及时下渗。然而，由于水分进入到铺面结构内部，使铺面材料处于潮湿甚至饱和状态，势必会造成铺面材料的性能变差，导到结构整体的承载能力下降。因此，透水性铺装目前主要被应用于人行道、广场、停车场以及轻交通量车道等对铺面承载力要求较低的场合。

参考文献：

[1] 张爱江.北京城镇透水性步道结构型式与相关性能研究[d].北京市市政工程研究院，2007