生態意義下的城市街道鋪裝材料研究

柳少華

（上海市建工設計研究總院有限公司，上海市 200235）

1 綜述

1.1 研究目的與意義

在人類建造城市與豐富生活空間的同時，生態環境也隨著被徹底改變，大面積的城市廣場與道路取代了原本的耕地，草坪，甚至是河流。一方面這些變化，使得原有平衡被打破，間接導致了城市日益嚴重的雨季內澇、地下水水資源缺乏等問題。普通硬質鋪裝不具有透水性、滲透性等能力。雖然可以通過增加排水口與排水管道減緩，但能力有限，當遭遇較長時間降雨時，部分地區會出現嚴重的內澇，長時間影響交通，造成經濟損失。同時，這些無法滲透雨水的鋪裝也阻斷了城市地下水接受地表水，減小了地下河徑流，打破了整體承載平衡被，最終導致城市路面坍塌，引發一系列的安全問題。

另一方面，城市的廣場與道路鋪裝也在不斷經受自然環境與人類活動的考驗。多數城市廣場與道路對鋪裝的設計要求或實際翻新時間都在10 a以上，經歷如此長時間的風吹日曬與人來車往，傳統的鋪裝材料常受到風化與使用影響，失去顏色、圖案、表層，甚至是發生碎裂，加重了城市揚塵與熱島效應。

1.2 研究內容及研究方法

本文根據生態鋪裝的構造性能，將有利于生態的鋪地分為軟地面、柔地面、硬地面等種類，比較與研究不同種類材料的透水性能，以及降低熱島效應、防止地面起塵與凈化空氣等方面的生態功能及意義。

2 城市街道鋪裝材料概論

2.1 鋪裝的定義與分類

城市街道鋪裝，指城市街道的車行道、人行道、路牙，以及各種休憩活動等場地的地面鋪裝。

城市街道鋪裝的分類可以有很多種，根據面層材料的做法不同，可以分為：

（1）整體路面：常見于通行車輛或部分人流相對集中的出行場所，鋪裝地面用水泥混凝土或瀝青混凝土進行統鋪。其外觀單一，缺乏變化，但平整性，耐壓性，耐磨性較好。

（2）天然塊料：包括天然開采的石塊料、木塊料，常見于商業辦公外道路或沿河道人行道。每一方塊料本身具有獨一無二的細膩紋理，富有詩意。

（3）人工加工或合成磚：包括人工合成鋪裝，如燒結磚。這類鋪裝特點是堅固，平穩，便于行走，圖案的紋樣與色彩豐富，適用于公園步行路，或通行輕型車的地段。

（4）碎料鋪裝：用各種碎石、瓦片、卵石等碎拼，主要用于庭院和各種游憩、散布的小路，經濟、美麗、富有裝飾性。

（5）其他簡易路面：由煤屑、三合土等組成的路面，多用于臨時性或過渡性路面。

按面層鋪裝方式可分為帶圖案的鋪裝、嵌草磚鋪裝和碎料鋪裝三種。

按照強度分類，可分為如下三類：

高級鋪裝：適用于交通量大且多重型車輛通行的道路，常用于城市車行道路路面；簡易鋪裝：適用于交通量小，幾乎無大型車輛通過的道路，常用于次級出入口路面；輕型鋪裝：用于鋪裝機動車交通量小的道路，以及人行道、廣場等地面。

常用材料有磚、石、水泥、混凝土砌塊、混凝土壓模、瀝青結合料等。還有其色澤、質地、紋樣等等。

2.2 城市街道鋪裝材料的相關要素

路面鋪裝是道路施工中相對后期的工作，鋪裝設計能夠充分地體現出道路的尺度與線形特點，并加以突出與強調。在道路施工中，如果因為客觀條件限制，在道路的尺度與構形上有某些缺陷，通過鋪裝進行改善也是最直接，且最有效的辦法。在進行鋪裝設計時，要考慮道路的使用情況，合理選擇鋪裝材料和施工工藝，做到實用性與裝飾性的有效結合。

3 生態與城市街道鋪裝的關系

在城市街道中，無論是廣場、步行道、車行道或者是各種綠地景觀，地面是一個至關重要的景觀設計要素。它不僅承擔著交通行走的道路功能，同時還會對環境起著非常重要的生態意義。地面鋪裝作為城市下墊面的重要組成部分，與其上的大氣層間存在著水分、熱量及其他物質交換與平衡，同時下墊面又是空氣運動的界面。因而，下墊面的性質直接影響著市區氣溫、太陽輻射、空氣濕度、風等氣象要素，對城市局部氣候的形成起著重要的作用[1]。

但隨著經濟的發展和現代化建設進程加快，許多城鎮已經逐步被鋼筋混凝土房屋、大型基礎設施、各種不透水的鋪裝和道路所覆蓋。

根據美國芝加哥、洛杉磯等幾個大城市統計：“市內住宅、工廠及公共建筑占全市總面積的50%，人工鋪設的道路約占全市總面積的22.7%，它們合占全市總面積的72.7%。北京不透水地面比例約為77%，上海不透水面積更是高達80%以上，世界上的主要城市不透水面積大都在80%以上[2]。”

這些不透水的生硬路面給城市的生態環境帶來了許多負面影響。城市街道、生態環境、鋪裝三方面是相互聯結、相互滲透和影響的，“就像一個鏈條連接著三者，而設計最終的目的都是為人而服務的”。

因此，研究探討科學合理的地面鋪裝設計對生態環境的改善無疑是非常重要的[3]。綜合一些已有研究的觀點，城市鋪裝環境涉及到的生態問題主要反映在以下四點：

（1）城市小氣候的影響，包括聲、光、熱等方面；（2）水的利用及循環；（3）鋪裝的路用性能；（4）自然界中人、植物、微生物之間的共生關系。

4 生態鋪裝詳述

4.1 生態鋪裝的分類與性能

現代鋪裝設計不僅在分隔組織空間等方面發揮著積極的作用，同時，隨著生態建設的倡導，鋪裝的生態性功能也逐漸被應用于現代化城市的建設中。建成具有生態意義的鋪裝可以從多方面進行構筑，如：采用滲水性鋪面材料作面層；利用具有透水性的材料作鋪裝的構造或墊層、結合層；選擇熱輻射較小的鋪面材料，表面光滑、耐磨、不吸塵的鋪面材料等方法鋪設成具有生態意義的鋪裝[4]。

4.1.1.1 草坪

景觀中最為常見的軟地面是草坪。它適用于城市公共空間中的眾多場所。其對于城市公共空間的生態功能的涉及主要體現在以下幾個方面：

（1）生態保護功能。可以根據不同的綠化目的和要求，加種適宜的植物品種。

（2）凈化空氣。通過植物葉面積和降低風速的功能，把道路上的粉塵、煙塵等截留在綠帶之中和綠帶附近。

（3）吸收有害氣體。植物葉片的吸收能力很大，當被植物吸收后，便形成亞硫酸及亞硫酸鹽，然后隨著植物葉片的衰老凋落，它所吸收的硫也一同落到地上[5]。

4.1.1.2 礫石

材料價格較低，規格與顏色種類多，并且在施工角度上礫石的鋪設工作簡單，適宜在現場使用。它本身具有一定的吸水性能，符合粗粒料的透水性能標準（見圖1）。

CT組患者接受超聲檢查，采用西門子64排雙源CT儀器，患者保持平臥位，探頭頻率3.5～10.0MHz，膝關節患處涂抹耦合劑，常規方法檢測，觀察比對膝關節雙側上方。

4.1.1.3 環氧膠結礫石

由礫石與環氧樹脂組成的材料中間存在一定的孔隙，具有一定的透水作用。常用于親近自然的街道休閑空間（見圖2）。

4.1.1.4 植草墊

植草墊常用于停車場鋪地，在提高綠化面積的同時，具有良好的耐踏壓性能，比自然草坪耐久性高。

圖1 小粒徑礫石之實景

圖2 環氧膠結礫石之實景

4.1.2 柔地面

這里所說的柔性是相對于地面的底基層而言。用砂和石填料做地面的基層會改善底基層的柔性，而混凝土基底是和混凝土路面同樣的堅硬。一般習慣上，要根據每個特定設計問題的限制因素決定用柔性路面還是用硬性路面。如底土良好可能表明可用較為經濟的柔性路面；而如底土較弱則表明可能以用硬性構造為宜。一些其它工程需要考慮的因素包括：預期承載頻繁度和荷載量，還有路面的設計壽命、材料造價、維護費用也是考慮其構造形成的因素[6]。

4.1.2.1 卵石

常用于街道樹池的鋪面用料，可以做成很好看的護樹鋪面，阻礙人們和車輛靠近，以免傷害樹根。

同時，在生態公園的小徑中也常用散置的卵石，能夠中和環境中的野趣與硬質鋪地的人工痕跡。

4.1.2.2 花崗巖

在城市道路中，花崗巖十分常見，其材料自身堅硬密實，易于加工成不同規格，有很好的質感。并且，對于環境的各種不利影響，有著突出耐久性與很好的承重能力。因此常被用于活動廣場、人行街道、交通量不大的路面上，如隱形消防通道與高檔停車場等（見圖3）。

4.1.3 硬地面

圖3 花崗巖鋪裝之實景

隨著人們對景觀空間效果關注度的提高，顏色多彩，圖案豐富的預制裝飾型混凝土板和磚鋪面十分常見。

4.1.3.1 透水性混凝土

透水性混凝土作為一種新的環保型、生態型的道路材料，由混凝土、粉煤灰、水渣等工業廢料加工成的。它有利于地表水的滲入，提高地表的透氣、透水性，具有調節城市地表溫度和濕度、減輕市政排水設施負擔等優點[7]。

4.1.3.2 透水性瀝青

透水性瀝青的特色是多孔表面層由一種“無級配”的粒料構成，粒料內部的大顆粒之間的空隙將雨水滲透到下層土壤。在城市道路中，透水瀝青具有良好的摩擦力，同時材料本身能夠降噪，并減少城市眩光（見圖4）。

圖4 透水性瀝青之實景

現今道路中使用較為廣泛的是透水性瀝青與瀝青馬蹄脂碎石混合料，它是一種由改性瀝青、礦粉、纖維穩定劑組成的結合料填充于間斷級配的粗集料骨架中所形成的瀝青混合料[8]。

在使用功能上，具有較強的抗車轍能力和抗滑能力較高的抗永久變形能力和透水能力，并且使路面不易積水，能降低路面的噪音及反光[9]。

4.1.4 木鋪面

木質材料是一種常用的天然材料，其自身具有吸熱、吸聲的性能，但耐久度與抗壓性不佳，需要通過后期處理與維護進行改善。

4.1.5 其他材料鋪面

4.1.5.1 透水性高分子混合物鋪裝

作為一種透水性鋪裝，面層是由無著色環氧樹脂及聚氨酷樹脂等高分子材料為膠合劑與細砂粒混合，用金屬抹子鋪設透水性面層的做法；墊層使用碎石和透水性瀝青混凝土鋪設。因為它們之間留有孔隙，不僅不會積水，并且當人們在其上行走時，還能體驗到一種自然砂礫的柔軟感覺[10]。

4.1.5.2 丙烯酸類樹脂鋪裝

以分散顆粒狀的液體為原材料再摻入一些硅砂及顏色等添加劑，作為彩色鋪裝使用，并以透水性瀝青混凝土為基層[10]。

4.2 生態鋪裝材料的來源及生產控制

（1）建設材料在考慮滿足景觀的美觀、功能、與耐用性的同時，盡量采用自然材料，減少人為加工，或對生態環境有利的材料。

（2）減少風景園林材料的污染排放。《建設工程安全生產管理條例》規定施工單位應遵守有關環境保護法律、法規，防止或者減少粉塵、廢氣、廢水、固體廢物、噪聲、振動和施工照明對人和環境的危害和污染[11]。

2014年，北京市住房和城鄉建設委員會公布的《北京市推廣、限制、禁止使用的建筑材料目錄》，對于生產過程毀壞耕地、污染環境的黏土磚，破壞耕地和植被的黏土和頁巖陶粒及以黏土和頁巖陶粒為原料的建材制品，以及可能危害人體健康的以角閃石石棉（即藍石棉）為原料的石棉瓦等一批能耗高、安全性能低的建筑材料，明確列入禁止使用范圍。同時，積極推廣泡沫混凝土、再生骨料、透水磚等一批能耗低、無污染，有利于提升城市建筑品質、節約資源、保護地下水質的建筑材料[12]、[13]。

5 結語

因此，在城市的鋪裝設計中，要結合生態的理念，考慮鋪裝材料的特性，根據場所的實地環境、氣候、溫濕度選擇有利于生態設計的原材料和適宜的構造技術手段。

好的城市環境不應局限于對景觀視覺效果好壞的評價上，而更應該同時考慮對環境的影響，考慮物理的降溫降噪降塵效果及生態的透水效果，為人們提供舒適的戶外環境。這才是人們將來發展的道路。

[1]劉平.城市道路平面交叉口景觀設計研究[D].福建：福建農林大學,2010.

[2]苗展堂.微循環理念下的城市雨水生態系統規劃方法研究[D].天津：天津大學，2013.

[3]陳家明.城市公共開放空間中生態意義的鋪裝環境設計研究[D].西安：西安建筑科技大學，2007.

[4]徐瑞萍,鄭寶俊.公園和風景區道路鋪裝技術的探討[J].科協論壇（下半月）,2009,12（2）：110.

[5]申勇.城市道路綠地景觀設計研究[D].湖南：中南林業科技大學，2006.

[6]陳家明.城市公共開放空間中生態意義的鋪地環境設計研究[D].西安：西安建筑科技大學,2007.

[7]姚武.綠色混凝土[M].北京：化學工業出版社，2005.

[8]袁紅.SMA路面施工質量控制[J].筑路機械與施工機械化,2001,6（6）：37-39.

[9]陳鈺皓.廣東城市森林公園服務設施生態設計探索[D].廣東：華南理工大學碩士論文，2009.

[10]陳家明.城市公共開放空間中生態意義的鋪地環境設計研究[D].西安：西安建筑科技大學,2007.

[11]393-2003，建設工程安全生產管理條例[S].

[12]86-2014，北京市推廣、限制、禁止使用的建筑材料[S].

[13]董麗，王向榮.低干預·低消耗·低維護·低排放---低成本風景園林的設計策略研究[J].中國園林,2013,12（5）：61-65.