海綿城市建設(shè)中透水鋪裝和路面的研究與應(yīng)用

羅 江 秦潔鈺 黃雨陽

(西華大學(xué) 土木建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610039）

海綿城市是指指城市具備海綿的蓄水、排水等功能，在城市區(qū)域內(nèi)，將雨水積存、滲透、凈化、利用[1]。目前夏季雨后，國內(nèi)部分城市排水困難，海綿城市建設(shè)可以解決此類問題[1，2]。北京大學(xué)的俞孔堅[2,3]、長安大學(xué)的沙愛民[2，4]、華南理工大學(xué)的張肖寧[2]、同濟大學(xué)的呂偉民[2]、北京建筑大學(xué)的車伍等國內(nèi)科研人員[2]，對海綿城市建設(shè)、透水鋪裝和路面等問題，開展了卓有成效的研究[3]。

本文分析研究了透水鋪裝和透水路面的作用、結(jié)構(gòu)、優(yōu)點、缺點等問題。研究結(jié)論是透水鋪裝和路面是海綿城市建設(shè)的重要組成部分，有不同的適用范圍，因地制宜選用。

1 海綿城市建設(shè)的基本情況

我國大部分地區(qū)氣候?qū)儆诘湫偷拇箨懶约撅L(fēng)氣候[2]。海綿城市建設(shè)首先考慮把有限的雨水留下來，削減洪峰流量，徹底地改變了“以排為主”的理念[1]。建設(shè)海綿城市減少了排水管網(wǎng)的建設(shè)工程量[1]。海綿城市建設(shè)的重要建設(shè)的內(nèi)容是下雨時通過工程和生態(tài)措施,從而實現(xiàn)收集、利用雨水[1-3]。海綿城市建設(shè)同時還具有社會效益、生態(tài)效益[1，2]。因此，目前國家大力地提倡、推進海綿城市建設(shè)[3，4]。

國內(nèi)城市的鋪裝和路面的不透水率較高，這引起了雨后地表徑流急劇的增加、雨水下滲率太低等一系列問題。海綿城市要解決的問題，也是由于不透水鋪裝和路面較多而引起的問題。因此，透水鋪裝和透水路面是海綿城市建設(shè)的一項重要舉措[1，5]。海綿城市建設(shè)過程中，透水鋪裝和透水路面作為對雨水徑流的源頭控制，應(yīng)得到更大的研究與應(yīng)用。

2 透水鋪裝的研究與應(yīng)用

透水鋪裝采用透水良好、孔隙率較高的材，在路面強度和耐久性得到保證的前提下，雨水順利地進入鋪裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部并下滲，從而實現(xiàn)雨水補給地下水、減小乃至于清除地表徑流的目的。通過透水材料在各鋪裝結(jié)構(gòu)層的應(yīng)用，使雨水能夠順暢進入鋪裝結(jié)構(gòu)，并及時下滲，這就是透水鋪裝設(shè)計思路。但是，鋪裝結(jié)構(gòu)較高的空隙率導(dǎo)致透水鋪裝結(jié)構(gòu)的承載力下降，導(dǎo)致其應(yīng)用的范圍限于人行道、廣場、停車場等承載力要求較低的情況。

透水鋪裝有以下幾種形式：

(1)采用透水性地磚等材料鋪裝,此類鋪裝材料的透水效果良好,還兼具景觀性、生態(tài)性。

(2)采用植草格、孔形磚等材料鋪裝,材料并不具備透水性,但是由于制作成品的樣式是孔洞形,因此通常孔洞率可達(dá) 40%以上,還可以用孔洞植草，尤其適合用于停車場等場合。

(3)采用實心磚、石塊等材料鋪裝,實心磚、石塊間留有空隙,填充泥等自然材料，尤其適合用于公園等場合。

(4)采用細(xì)碎石、鵝卵石等材料鋪裝,用大小一致的碎石、卵石散落地完成鋪筑。該鋪裝方式特點是地面的透水性好,但是并不能提供長草的條件。

(5)采用孔型磚以及碎石等材料鋪裝,在帶孔的地磚的孔洞中間放入小卵石以及碎石完成鋪裝,鋪裝透水率明顯高于全硬化鋪裝。

依據(jù)鋪裝所在地的地質(zhì)構(gòu)造、土壤類型、地下工程情況,透水鋪裝分為兩種類型：排水型鋪裝和透水型鋪裝。

排水型鋪裝的鋪裝材料是透水的,但是墊層或基層是不透水層。這就意味著雨水通過透水鋪裝，不能繼續(xù)下滲到基層，而是沿基層上方排到路體兩側(cè),再排到雨水井，最終還是排到城市雨水管網(wǎng)，因此有學(xué)者將其稱之為“半透水鋪裝”。排水型鋪裝主要適用于地下空間（如車庫等）以上的地面。透水型鋪裝采用透水墊層或者粘結(jié)層,雨水可以滲入路基土,并儲存于土壤的內(nèi)部。但是，較一般鋪裝或排水型鋪裝，透水性鋪裝強度更低，適用于人行道和園林鋪裝等。由于實現(xiàn)雨水的就地解決,減輕了排水的壓力,還可以補給地下水,值得推廣，也是符合海綿城市建設(shè)理念的鋪裝方式。透水鋪裝因其多孔結(jié)構(gòu)特性，不僅能夠使雨水快速下滲還能夠凈化雨水，因此透水性鋪裝的環(huán)境效益顯著。總體上，透水鋪裝的環(huán)境和社會效益突出，推廣應(yīng)用前景良好。

3 透水路面的研究與應(yīng)用

在長安大學(xué)沙愛民教授的專著《環(huán)保型路面材料與結(jié)構(gòu)》[4，5]，對透水路面做了重點研究和集中闡述。上世紀(jì)80年代，透水路面就已經(jīng)在美國的費城應(yīng)用[4，5]。2010年，我國透水混凝土已經(jīng)大面積應(yīng)用在上海世博會館區(qū)。從透水鋪裝的各種形式來看,孔型磚及石子路等應(yīng)用范圍有限,主要是停車場、園路等。但是大面積的車行道、人行道、廣場都需要無縫隙的鋪面形式：透水混凝土路面,這也是現(xiàn)在透水路面研究的重點。不同于傳統(tǒng)的路面形式單純的要求結(jié)構(gòu)滿足承載力的要求，透水路面結(jié)構(gòu)需要兼顧透水性以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

透水性混凝土、透水性多孔瀝青混合料等透水路面材料主要應(yīng)用于車行道、自行車道、商業(yè)街道等[6，7]。要實現(xiàn)透水路面的滲水目的，不能只靠路面面層材料的透水功能，對路面其他結(jié)構(gòu)層也有要求。

透水混凝土路面自上而下的結(jié)構(gòu)一般為透水混凝土面層、透水基層、路基。四川省成都市的中環(huán)路全線長約42公里，融入海綿城市理念完成建設(shè)。在五層結(jié)構(gòu)中，自上而下采用了碎石層、滲水土工布、透水混凝土、級配碎石層等不同材料。這使得雨水一旦流入地下，就可以快速下滲。透水路面就是建設(shè)海綿城市一個重要環(huán)節(jié)，透水混凝土路面可以讓大部分雨水滲入地下。因此透水路面可以有效減少地表徑流，減輕城市排水管網(wǎng)的負(fù)荷。

透水瀝青混合料路面自上而下的結(jié)構(gòu)一般為透水瀝青面層、透水基層、透水墊層、反慮隔離層、路基[6，7]。透水基層一般采用級配碎石、骨架空隙型水泥穩(wěn)定碎石、大粒徑透水性瀝青混合料等材料。透水墊層一般選用砂礫、碎石、粗砂等的粒料類材料。另外值得注意的是，路基頂面一般還需要設(shè)置反濾隔離層，可選用粒料類材料、土工織物。透水瀝青混合料路面也獲得了相當(dāng)規(guī)模的工程應(yīng)用。

因為透水路面多孔結(jié)構(gòu)特性，不僅能夠使雨水快速下滲，減少城市熱島效應(yīng)，還能減少行車噪音。總體上，透水路面的環(huán)境和社會效益突出，推廣應(yīng)用前景良好。

4 結(jié)語

通過研究,得出如下本文結(jié)論：

(1)海綿城市建設(shè)很有必要，透水鋪裝和路面是海綿城市建設(shè)的一個重要舉措。

(2)透水鋪裝應(yīng)用范圍主要是停車場、園路等。車行道、人行道、廣場，更適合采用透水混凝土路面和瀝青混合料路面。

(3)透水鋪裝和透水路面,環(huán)境和社會效益突出，推廣應(yīng)用前景良好。