海綿型人行道排水設計及施工參數研究

黃麗萍

摘要 隨著海綿城市建設的推進，能使雨水從面層滲透到基層甚至路基的“透水型人行道”開始推廣。文章通過對目前透水人行道現狀進行研究分析，結果表明目前人行道存在表面堵塞和破損現象，在使用過程中需要經常對透水型人行道進行表面清理，并控制道路荷載，增強道路強度。透水型人行道不僅要保證道路表面強度，而且要有充分的排水特性，必須控制好相關施工參數。該文對相關施工參數進行了論述，結論可以為類似工程提供參考。

關鍵詞 海綿城市;人行道;設計方案;施工參數

中圖分類號 U417 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）07-0148-03

0 引言

隨著城市化加劇，為了方便城市居民出行和物資流通，硬化型路面不斷出現。路面的硬化不僅可以方便交通出行，而且能夠抵抗雨水天氣對路面侵蝕。隨著硬化路面的不斷增多，市區地表下滲能力不斷降低，造成雨水在路面累積。雖然排水井和排水管道的設置能夠滿足日常排水需求，但是對于極端暴雨天氣，特別是在排水口堵塞的情況下，硬化道路無法正常排水造成雨水淤積和水位上漲。

為了解決城市道路排水問題，海綿城市逐漸被接受和運用。海綿城市要求城市具有“海綿”的特性，可以含蓄水源和利用水源。對于海綿型城市，道路排水是非常重要的環節。海綿型道路要求道路具有一定強度，滿足步行和行車的需求，還要滿足雨水下滲的要求。在正常雨水天氣，達到路面干燥的效果;在暴雨天氣起到加速排水的功能。目前大量學者和研究機構對海綿型排水道路進行了研究，徐濤等[1]針對性研究了海綿城市理念在城市道路排水施工中的實際應用;秦成龍和虞潮洋[2]分析了海綿城市建設方法的優勢與傳統排水工程的不足;姚坤發[3]指出必須重視市政道路的排水設計，才能促進城市化建設的有效進行;汪巖[4]介紹了在海綿城市理念下對于市政管網的設計思路和措施優化;廖敏惠[5]分析了海綿城市道路排水系統施工，并指出施工中的要點;任莉莉等[6]通過對道路系統實施創新設計，提出了相應的優化方案。

由目前海綿型道路研究現狀可知，主要研究重點在排水道路的設計和施工方面。人行道是海綿城市的重要組成部分，人行道施工中，既要滿足道路滲水的需求，又要滿足道路強度的需求，同時不影響道路整體的完整性和耐久性。設計方案和施工參數是控制施工質量和人行道透水性能的保證，該文對海綿型人行道的設計方案和施工參數進行研究，為相關海綿型城市排水結構施工提供參考。

1 城市透水型人行道問題研究

海綿城市建設中的人行道多存在透水性能受損和道路破壞的問題，核心原因有兩部分：一是透水空隙和水流道路堵塞;二是自身結構在外力作用下被破壞。通過對人行道透水路面調查、總結得到排水路面主要存在：表層孔隙堵塞、路面破損、功能受損和透水磚斷裂四個問題，如圖1所示。

1.1 孔隙堵塞

透水路面通常采用孔隙率為20%±2%的高黏度改性瀝青混合料鋪裝，表面透水空隙容易被雜質、泥土等堵塞而危害透水路面實際使用效果。如果未專門對面層進行清理，會影響透水路面實際使用效果。

1.2 路面破損

多數建成道路位于開發區，重型車輛占服務交通量比例較大，排水瀝青混合料在重荷載作用下，表面集料發生脫落、掉粒損失的“飛散”現象，導致部分路面出現破損情況。

1.3 道路功能設施影響

在長下坡路段設置的抗滑薄層、普通熱熔標線對上面層透水瀝青混凝土孔隙起到封閉作用。透水道路表面封閉造成其功能無法正常發揮。

1.4 透水磚受損

在海綿城市透水鋪裝的工程實踐中，人行道透水鋪裝是普遍使用的技術手段，尤其以透水磚的使用更為常見，在人行道、公園、廣場、步行街、居住小區均有使用。但在使用過程中出現了以下兩個問題：

（1）透水磚承載能力不足而導致的破損。

（2）找平層及基礎施工工藝技術水平欠缺而導致的透水磚脫空等情況。

2 透水型人行道設計方案

基于人行道出現的問題，制定以下透水型人行道設計方案：

（1）透水型人行道需要注意環境保護，防止垃圾堆放以及周圍施工過程中泥土雜質的遷移聚集;要定期進行清理，采用軟質清掃工具清掃和噴水槍沖洗相結合的方式對人行道表面進行清理。

（2）控制重型車輛進出路線，嚴禁車輛超限超重行駛，對破壞路面集中進行修補。對于設置抗滑薄層路段應減小單塊面積，改為條狀布置加強路面排水設計;對普通熱熔標線可以替換為點狀透水標線或者絮狀透水標線。

（3）相較于單層透水瀝青路面結構，推薦采用雙層路面結構形式：1）高黏度改性透水瀝青混合料PAC-13（腈綸化纖0.2%）（SBS4%）厚40 mm;2）高黏度改性透水瀝青混合料PAC-20（腈綸化纖0.2%）（SBS4%）厚50 mm;3）改性乳化瀝青防水黏結層;4）改性瀝青混凝土;5）乳化瀝青稀漿封層;6）5.0%水泥碎石基層;7）碎石基層。

（4）在人行道兩側設置隱蔽排水溝，及時排出從人行道積累的水體。該方案不僅可以防止人行道底部水體淤積，造成排水不暢，而且可以防止水體侵蝕人行道地基，造成人行道承載力下降。

（5）對采用透水磚鋪裝的人行道應嚴禁機動車、非機動車停靠。推薦如下透水磚鋪裝結構層：1）人行道透水磚20 cm×10 cm×6 cm;2）找平層厚;3）C20無砂大孔混凝土基層厚;4）碎石墊層;5）碾壓密實土路基。

3 人行道施工參數

目前透水型人行道的主要施工材料有：透水水泥混凝土基層、聚氨酯彩色碎石透水路面、C20透水混凝土面層和彩色透水瀝青路面。準確合適的施工參數是施工質量也是材料性能的保證，為此該節就四個主要材料的特性進行分析。

3.1 透水水泥混凝土基層

（1）水泥混凝土的性能要求應符合現行行業標準《透水水泥混凝土路面技術規程》的規定。集料尺寸應該適中，否則不僅影響整體粘合性，而且影響基層排水性。水泥比重應在規定范圍之內，否則會影響其強度和透水性，造成路面不能滿足人行道功能需求。

（2）基層集料壓碎值不應大于26%;集料中小于或等于2.36 mm顆粒含量不應超過7%。透水水泥混凝土基層集料級配可按表1采用。

（3）透水水泥混凝土基層應滿足強度和透水性要求，需要說明的是人行道相對于主干道，強度性能要求標準會降低;人行道外表面積小，接觸雨水少，透水性能相對于主干道要求標準也會降低。

3.2 聚氨酯彩色碎石透水路面

聚氨酯彩色碎石透水路面是利用聚氨酯優異的物理性能，將一般的碎石粘結形成堅固穩定的開放空隙結構，具有開孔的表面及孔洞相互連接的內部，可用來替代密實硬化路面。

采用聚氨酯彩色碎石透水路面的透水系數應該大于2.0×10-2 cm/s，抗折強度應大于4.0 MPa。聚氨酯碎石透水路面性能主要由兩部分決定：聚氨酯和碎石。其中碎石決定了路面強度，聚氨酯決定了路面透水性。聚氨酯含量不宜過高，防止路面承載力不足。碎石粒徑不宜過大，影響行人出行舒適感，需要結合實際路面情況和要求設置相應的級配。聚氨酯碎石面層建議鋪設2 cm厚，采用聚氨酯路用膠黏劑+天然彩色石現場攪拌攤鋪，彩石為4～6 mm的打磨洗石。碎石宜使用質地堅硬、耐久、潔凈的巖石。

3.3 C20透水混凝土面層

面層是透水型人行道的關鍵結構，應該保證光滑，以方便人們出行;面層透水性要好，方便雨水快速排放到基層。BPN防滑性能應≥60、磨坑長度應<30 mm，以增加其自身耐久性。其他力學性能、變形性能、物理性能、外觀質量應符合《透水水泥混凝土路面技術規程》。

透水路面的集料必須滿足干凈、耐久性強、強度高、圓潤、級配密集的要求，粒徑推薦為3～5 mm，集料中含泥量應小于0.5%，并符合其他集料的性能指標要求。同時透水整體路面的抗拆強度應≥20 MPa。

3.4 透水瀝青路面

瀝青路面在人行道中被大量使用，瀝青路面由于自身的伸縮性能能夠滿足外界變形需求而不至于斷裂破壞。透水瀝青路面的透水系數不應≤2.0×10-2 cm/s，路面的技術要求可參照《透水瀝青路面技術規程》。高性能改性瀝青需要滿足三個條件：一定的變形能力，以適應外界地形變化和荷載作用;一定的強度，以滿足承載力需求;一定的孔隙率，以滿足透水性能，其性能指標需要符合表2要求。

4 結論

透水型人行道是海綿城市的重要組成部分。雨水滲入透水型人行道內部并橫向排出，起到消除人行道雨水徑流、路表水膜從而提高雨天出行安全的作用，在居民生活區起到降低人行道噪聲作用。該文通過對目前透水型人行道現狀進行研究，指出了海綿城市中透水型人行道存在的問題。根據所提出問題提出了設計方案，并對透水道路主要結構的施工參數進行研究，可以得到以下結論：

（1）目前透水型人行道存在表面堵塞和破損現象，在使用過程中需要及時對道路表面進行清理，同時要控制道路荷載，增強道路強度。

（2）透水道路不僅要保證道路表面強度，同時要有充分的排水性，因此在施工過程中需要嚴格按照相關參數范圍進行施工。

參考文獻

[1]徐濤， 王芳鵬， 牛佳薇. 海綿城市理念在城市道路排水施工中的應用[J]. 建筑技術開發， 2021（23）： 53-54.

[2]秦成龍， 虞潮洋. 海綿城市理念在市政道路排水施工中的應用分析[J]. 智能建筑與智慧城市， 2021（9）： 166-167.

[3]姚坤發. 海綿城市理念視域下的市政道路排水設計研究[J]. 磚瓦， 2021（9）： 65-66.

[4]汪巖. 基于海綿城市概念的市政道路排水優化[J]. 清洗世界， 2021（6）： 87-88.

[5]廖敏惠. 海綿城市道路排水系統施工要點分析[J]. 建筑安全， 2021（5）： 69-71.

[6]任莉莉， 陸崇贊， 劉晗軒， 等. 基于海綿城市理念下的城市道路排水優化方案研究[J]. 江西建材， 2021（2）： 190-191.