一種新型海綿城市道路多孔排水混凝土基層施工技術

吳思聰

(成都建工第三建筑工程有限公司，四川成都610000)

1 海綿城市與透水路面

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在應對環境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的適應性，也可稱之為“水彈性城市”。在目前海綿城市施工建設過程中，大多主要利用道路向兩側的植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等有組織的綠色措施來組織排水，在暴雨等降雨量較大的天氣情況下，往往達不到海綿城市建設“大雨不積水”的要求。這種排水方式忽略了海綿城市最根本的排水方式——豎向排水，即讓雨水通過路面垂直下滲進入管道系統進行排，使得從路面垂直下滲的雨水通過滲透的方式進入地下排水管，這種方法緩解了溢水井的排水和土壤蓄水壓力，能保證在降雨量較大的情況下，路面不產生積水或只有很少量的積水。

為了緩解硬化路面對水資源的負面影響，以及緩解硬化路面對市政排水的影響，多會在硬化路面設置透水基層，現有的透水基層的透水能力主要通過鋪設的填料的孔隙率來調控，當填料的孔隙率越大時，透水基層的透水能力越強，當填料的孔隙率越小時，透水基層的透水能力越弱。填料孔隙率還與透水基層的強度相關，填料的孔隙率越大，透水基層的強度往往越小，透水基層越容易發生沉降、凹陷等不良情況。本文提出一種透水基層及其施工方法，以解決現有技術中基層的透水能力與結構強度不能兼顧的問題。

2 工藝實施流程

2.1 施工準備

在管道施工前，提前對用到的HDPE雙壁波紋管和UPVC塑料管進行開孔，與傳統滲透管開孔方式不同，不需在管身作環形布置開孔，本文中HDPE波紋管僅在管道上部開孔，開孔位置為管道截面0°、90°、180°、45°、135°處，其中45°、135°的孔洞與0°、90°、180°的孔洞在管道波紋的各個波谷上間隔分部，為避免孔洞堵塞故采用條形孔代替圓形孔。HDPE雙壁波紋管根據所用管道管徑大小不同，所開條形孔的大小規格也不一致，見表1。

2.2 作業條件

(1)夯實基礎，確保基礎達到設計地耐力要求，并由項目技術負責人組織有關人員驗收。

表1 HDPE雙壁波紋管開孔尺寸

(2)平整場地，做好排水處理，確保基礎不積水。

(3)清除搭設范圍內的障礙物和雜物。

2.3 鋪設第一透水層

在路基鋪設礫石混凝土層，可選的使第一透水層與路基大致同寬，或可選的使第一透水層略窄于路基，并找平，第一透水層主要承受由道路路面傳力來的載荷，并將載荷分布至路基，隔離及緩和路基對上部的影響，為穩定層施工提供方便，第一透水層可以采用透水能力好、隔離效果好，且易于找平的材料，例如碎石混凝土、礫石混凝土、工業廢渣等，本實例中采用礫石混凝土，礫石混凝土在凝固前具有和易性好、流動性好的特點，便于澆筑并平鋪于路基，以及在其上固定設置網狀結構，且凝固后的礫石混凝土能夠隔離路基，其透水性好，有利于排水。

第一透水層設置于穩定層靠近路基的一側，第一透水層找平路基表面，并將不良路基與穩定層隔離，例如隔離濕軟路基、凍脹路基等，并且為穩定層提供平整的施工面，增大穩定層與路基的接觸面積，提高穩定層抵抗相對于路基滑移的能力。并且，第一透水層還能避免網狀結構的管體直接支設于路基，減少網狀結構產生由于局部應力集中而破壞的情況。

2.4 設置穩定層

在第一透水層凝固成型前，將若干管體以大于小于的預設角度傾斜插設于第一透水層使其固定，將管體交叉的部位固定，例如通過膠粘結，或焊接，或綁扎等方式固定，具體的固定方式以能夠牢靠固定為準，以使管體形成穩固的網狀結構。

并且使上述的若干管體的端部大致均勻分布于穩定層，使網狀結構為空間網狀結構，即從由路面至路基方向以任意角度在穩定層獲取截面時，若干管體均呈網狀結構。

本文所述的透水基層，其包括透水的穩定層，包括透水的穩定層，穩定層包括填料和多根管體，管體至少具有沿軸向的用于容許水流通過的流道，流道至少貫穿管體的端部；任一管體均與路面成預設角度固定設置，預設角度大于0°且小于180°，多個管體相互交叉成網狀，填料填充管體形成的網狀結構的空隙中，管體之間相互連接或通過填料支撐以保持各個管體的預設角度。

通過設置與路面成預設角度固定的多根管體，其預設角度大于0°小于180°，管體與路面不平行，若干管體交叉并連接以形成網狀的結構，將填料填充于管體形成的網狀結構的空隙中最終形成穩定層，或者說將管體以預設角度放置于填料形成的幾何體內，通過填料來支撐管體以保持其預設的角度最終形成穩定層。

在穩定層受到靠近路面一側傳來的壓力時，該穩定層中管體形成的網狀結構能夠沿管體及各管體的連接節點傳遞壓力，使該壓力至少部分轉化為其他方向的力，提高穩定層抵抗沉降變形的能力。通過設置管體形成網狀結構，在填料的孔隙率較大時，能夠彌補穩定層的結構強度、剛度和抗變形能力，以兼顧穩定層的透水能力和結構強度。

同時，在填料的孔隙率較小，不足以應付突然增大的瞬時排水需求時，管體設置的流道還能夠提高穩定層的臨時蓄水能力，提高路面即時排水的速率。在同一填料情況下，填料孔隙率較小時，則其排水率較小而強度較大，管體在進一步提高穩定層抗變形能力的同時，其流道還能提高即時排水的需求，從而使穩定層能夠進一步兼顧排水能力和結構強度。

2.5 填充填料

向網狀結構的空隙中填充填料，填料為礫石混凝土，將拌和好的礫石混凝土填入網狀結構的空隙中，使用搗棒在網狀結構的空隙中插搗，排除氣泡和空隙，使填料均勻填充密實。

穩定層的寬度小于第一透水層的寬度，穩定層的寬度方向的邊緣與第一透水層寬度方向的邊緣的距離為20～40 mm，以便于應力擴散，及便于穩定層施工，降低施工難度，加快施工進度。

上述的固定管體工序和填充填料工序可以調換，如先固定管體，再填充填料。或者，先在第一透水層鋪設礫石混凝土，然后將預先采用管體制作完成的網狀結構沉入礫石混凝土中，為了內部成型考慮，可以使用搗棒插搗以排出空氣。上述的管體，也可以是單獨傾斜插入第一透水層中，形成如礫石混凝土等填料或膠凝材料固定而成的網狀結構，而非直接固定連接的網狀結構。

填料形成多孔固體結構的同時，管體的流道中也設有膠凝材料。通過在管體的流道中設置膠凝材料填充管體，膠凝材料可以輔助支撐管體的管壁，增強管壁的幾何穩定性，提高管體的承載能力；管體的管壁可以對膠凝材料提供側向約束，能夠緩解膠凝材料由于受力而致使內部發生微裂紋或內部微裂紋發展的情況。管體與膠凝材料結合，既提高了膠凝材料的塑性和韌性，又提高了管體強度，延緩或避免管體局部變形或屈曲，起到大幅提高網狀結構的承載能力和結構強度的作用，進一步兼顧穩定層透水能力和結構強度的作用，緩解或避免沉降變形。

將管體的管壁開設允許膠凝材料流出的出漿孔，讓出漿孔與流道連通，使得管體流道內的膠凝材料能夠與填料更好接觸，凝固后二者的膠結在一起，增大了管體與填料的連接強度，增強了穩定層的整體性，進一步提高了穩定層抵抗沉降變形的能力。

2.6 固定拉結絲

如上節所述在增強穩定層強度方面，在管體外壁固定若干拉結絲，每根拉結絲至少固定連接2個管體。本實例中采用鋼絲綁扎于管體外壁。

一方面，拉結絲連接于管體之間，增加網狀結構的多余約束，進一步防止網狀結構失效，提高網狀結構的結構強度和受力能力；另一方面，拉結絲分布于填料中間，提高填料的抗拉強度、抗彎剪強度及抗沖擊強度，使穩定層的韌性得以提高，進一步提高穩定層抵抗沉降變形的能力。因此拉結絲進一步彌補填料孔隙導致的穩定層強度降低，使其能進一步兼顧透水能力和結構強度(圖1～圖3)。

圖1 管道與拉結絲固定示意

圖2 多孔排水混凝土基層斷面示意

圖3 多孔排水混凝土基層平面示意

2.7 鋪設第二透水層

在穩定層表面鋪設第二透水層，將拌和好的透水混凝土鋪設于穩定層表面，并找平。

設置第二透水層的寬度小于穩定層的寬度，第二透水層的寬度方向的邊緣與穩定層寬度方向的邊緣的距離為10～30 mm，以便于應力擴散，及便于穩定層施工，降低施工難度，加快施工進度。

第二透水層采用透水性好且強度較大的材料，例如碎石、石灰、砂礫、工業廢渣或其他穩定的粒料，或者，采用上述一種材料或多種材料混合作為骨料的混凝土，本文研究過程中采用透水混凝土，透水混凝土凝固成型后具有良好的抗凍融性，并且耐磨、易維護，可以有效保護穩定層。透水混凝土中粗骨料的量大于細骨料的量，其透水性、水穩性和強度較好，承載力高，有利于傳遞荷載和路面排水，并且礫石混凝土還能起到膠結穩定層和路面的作用，減少穩定層與路面之間出現空鼓的情況，減少路面由于空鼓而凹陷或沉降的情況，延長路面耐久性，提高路面質量，還能增強穩定層與路面的整體性，消除路面與穩定層相對滑移的問題。

上述的工序中，在前一工序設置的結構層尚未完全凝固時，即可進行下一結構層設置，以使相鄰結構層相互膠結，加強其連接強度，增強整體性。

3 結束語

使用新型海綿城市道路多孔排水混凝土基層組成的排水系統，提高收集、疏導、排放城鎮住宅小區路面上雨水的效率。在有效減少路面積水概率的同時，地下土壤中的多余水分通過滲透進入排水管，可緩解土壤蓄水壓力，降低地下水位，環境效益明顯。地下開孔雨水管包裹專用滲水土工布，加上雨水通過透水路面、透水墊層、砂石層后滲透土工布排入管道，使得雨水進入排水管道已經過多次過濾，便于其回收利用，具有較高的經濟效益。