透水鋪裝在城市道路中的應(yīng)用研究

劉海江

(保定市張石高速公路籌建處)

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，汽車擁有量與日俱增，城市積水問題的日益嚴(yán)重及人們對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的重視，生活在大都市中的人們?cè)絹碓揭蕾囉诔鞘械缆方煌?。透水性道路以其良好的透水性能受到?guó)內(nèi)外道路工程和材料工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。我國(guó)透水鋪面也已經(jīng)在多個(gè)工程中有過嘗試性的應(yīng)用，如鹽通高速公路、杭州體育場(chǎng)路等。由于透水性路面內(nèi)部空隙率很大，表面粗糙，具有雨天抗滑、減少水膜滑溜、提高雨季夜晚行車標(biāo)線的識(shí)別能力和降低行車噪音等特點(diǎn)，受到越來越多道路工作者的重視。

1 透水路面工作原理

透水路面將滲入路面內(nèi)部的水分通過側(cè)向流動(dòng)，把雨水透過結(jié)構(gòu)層后排出路面，排入道路邊緣設(shè)置排水設(shè)施，利用自然和人工營(yíng)造集流面把雨水徑流收集到特定場(chǎng)所，然后充分結(jié)合地形優(yōu)勢(shì)，對(duì)水資源進(jìn)行高效利用。此外，透水性路面在雨水滲透過程中同時(shí)起到過濾凈化作用，節(jié)省污水處理成本，節(jié)約甚至取消地下水管線;含水降溫，起到調(diào)溫、調(diào)濕、減塵的作用。如圖1所示。

圖1 透水性路面工作原理

2 透水性路面的功能及特點(diǎn)

(1)排水性:排水性路面的空隙率＞18％，雨水可以透過面層，通過排水設(shè)施迅速排出路表，減少路面積水;同時(shí)消除行車濺起的水霧，改善能見度，提高路面行車安全性。

(2)抗滑性:排水性路面孔隙率較大，使得路面具有粗糙的宏觀紋理，從而提高摩擦性能，使汽車在高速行駛時(shí)有較高的抗滑能力，提高車輛行駛的安全性，大大的降低交通事故率。

(3)降噪性:排水性路面的面層具有大量互相連通的孔隙，輪胎與路面接觸時(shí)表面花紋槽的空氣通過孔隙傳播，聲能轉(zhuǎn)化為熱能被不斷削弱，減小了空氣壓縮爆破產(chǎn)生的噪聲。另外，排水性路面的表面宏觀構(gòu)造產(chǎn)生漫反射效應(yīng)，也可以顯著降低行車噪聲，同時(shí)排水性路面還可以吸收相當(dāng)一部分的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。

(4)降溫性:排水性路面具有降低路面溫度的功能。其路面中面層的降溫值比普通密級(jí)配瀝青路面或SMA路面高6～8℃。這是因?yàn)榈乇盹L(fēng)可以通過排水性路面的孔隙將中面層的熱量帶走，所以可以降低中面層的溫度。

(5)水的循環(huán)利用性:借助排水性路面的排水特性，可以達(dá)到水的循環(huán)利用效果，從而模擬與恢復(fù)自然的水生態(tài)系統(tǒng)。雨水透過排水面層后由導(dǎo)流管引入集水井，經(jīng)初級(jí)過濾后，可以進(jìn)行再次利用。

透水性路面在路用性能等方面均可滿足使用要求，可廣泛應(yīng)用于城市道路、快速路及高速公路;而在強(qiáng)度要求不是太高和交通負(fù)荷不是太大的區(qū)域可以鋪設(shè)透水性路面，包括人行道、步行街、公園內(nèi)道路及公共廣場(chǎng)等。

3 道路透水路面鋪面材料分類

3.1 透水瀝青混合料

透水瀝青混合料常用于路表磨耗層，兼具磨耗與排水功能，加之所用集料級(jí)配為空隙率較高的開級(jí)配，故常稱開級(jí)配磨耗層瀝青混合料(OGFC)。透水瀝青混合料所用粗集料為單一粒級(jí)且用量較大，而細(xì)集料與礦粉填料用量很少，從而形成骨架-空隙結(jié)構(gòu)，空隙率可大于20％。透水瀝青混合料的設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，其排水、降噪等功能發(fā)揮的關(guān)鍵在于空隙率，故設(shè)計(jì)的首要工作在于確定目標(biāo)空隙率，據(jù)日本經(jīng)驗(yàn)，目標(biāo)空隙率一般為17％～20％;然后，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)確定適中、偏粗、偏細(xì)的3條級(jí)配曲線，據(jù)此計(jì)算瀝青用量，成型試件后進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，驗(yàn)證空隙率并調(diào)整級(jí)配。透水瀝青混合料最佳瀝青用量的確定以功能性檢驗(yàn)為主，選擇既保證目標(biāo)空隙率又具有較高耐久性的最大容許瀝青膜厚度來確定瀝青用量，以謝倫堡析漏試驗(yàn)中瀝青混合料不致流淌的瀝青用量作為上限，以肯塔堡飛散試驗(yàn)粒料不致松散、脫落、飛散時(shí)的瀝青用量作為下限，綜合確定透水瀝青混合料的最佳瀝青用量。

3.2 透水水泥混凝土

透水水泥混凝土屬大孔混凝土，它采用單一粒級(jí)的粗集料，同時(shí)嚴(yán)格控制水泥漿用量，使其恰好包裹粗集料表面、但不致流淌填充其間空隙，這樣便在粗集料顆粒間形成可透水的較大空隙。透水水泥混凝土通常不加砂，但也可加入少量砂以增加強(qiáng)度。在原材料具體用量設(shè)計(jì)時(shí)則依靠經(jīng)驗(yàn)-粗集料用量通常在混凝土原材料總量的20％以內(nèi);水泥用量受粗集料粒徑的影響，粗集料粒徑較小時(shí)比表面積大，需包裹其表面的水泥較多，通常1m3透水混凝土的水泥用量為300～400kg。透水水泥混凝土單位用水量的確定主要不是控制水灰比，而是通過混凝土試拌確定出使水泥漿恰好包裹粗集料表面，而不致流淌時(shí)的用水量。

3.3 透水路面磚

目前我國(guó)透水路面磚品種較為繁雜，常見的有混凝土透水路面磚、自然砂透水路面磚、陶瓷透水路面磚等，其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方法不盡相同?；炷镣杆访娲u和自然砂透水路面磚是將粒徑相近的砂、石顆粒用無機(jī)膠凝材料或有機(jī)粘結(jié)劑攪拌混合后壓制成型，形成帶有通道孔的磚坯，再經(jīng)養(yǎng)護(hù)而成;陶瓷透水路面磚是將粒徑相近的陶瓷碎粒經(jīng)配料壓制成型，并預(yù)留通道孔，燒結(jié)而成。多用于城市廣場(chǎng)道路、公園道路以及園林綠化等工程中。

4 各類鋪面材料的病害與維護(hù)、維修

4.1 各類鋪面材料的共同病害

在使用過程中，接觸透水性路面的水多為大氣降雨、道路沖洗用水甚至是各種污水。雨水在下落過程中會(huì)帶有空氣浮塵、道路沖洗用水會(huì)帶有地表泥砂等雜質(zhì)，故通過透水性路面的水并非潔凈水，而是含有泥土、砂粒等的泥漿，它們會(huì)在透水性鋪面材料的通道孔中或透水面層與基層的界面上產(chǎn)生泥砂吸附與沉淀現(xiàn)象，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，透水通道孔發(fā)生阻塞，導(dǎo)致透水性路面透水效果的逐漸下降甚至是完全喪失。由此可見，無論是對(duì)于透水瀝青混合料還是透水水泥混凝土，由于透水通道孔阻塞而導(dǎo)致路面透水能力下降是其共同病害。筆者認(rèn)為，這一病害在我國(guó)北方經(jīng)常遭遇沙塵暴的地區(qū)將更加嚴(yán)重，故當(dāng)?shù)卦诮ㄔO(shè)透水性路面時(shí)應(yīng)考慮到這一問題，加強(qiáng)日常維護(hù)工作。

4.2 各類鋪面材料病害的維護(hù)與維修

透水性路面不僅需具備承擔(dān)相應(yīng)交通荷載的能力、也應(yīng)長(zhǎng)期保持良好的透水功能，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、透水功能的下降，均應(yīng)視為透水路面性能的下降，但目前國(guó)內(nèi)透水路面工程存在“重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)”的不良現(xiàn)象。相對(duì)于強(qiáng)度而言，透水路面的功能性下降問題更易發(fā)生，不僅影響到透水路面的實(shí)際使用效果，更關(guān)系到透水性路面在工程中的長(zhǎng)遠(yuǎn)推廣應(yīng)用。

對(duì)于透水瀝青混合料、透水水泥混凝土鋪面常見的孔隙阻塞問題，國(guó)外一般利用高壓清洗車進(jìn)行維護(hù)，該車可在高壓清洗的同時(shí)進(jìn)行吸塵清潔，目前國(guó)內(nèi)在設(shè)備受限的情況下亦可采用簡(jiǎn)便的高壓水柱沖洗法進(jìn)行清潔，以恢復(fù)透水路面的透水性能。

5 結(jié)語(yǔ)

作為城市公共開放空間中的重要組成部分，透水路面越來越受到人們的重視。透水性路面在路用性能等方面均可滿足使用要求，可廣泛應(yīng)用于城市道路、快速路及高速公路;而在強(qiáng)度要求不是太高和交通負(fù)荷不是太大的區(qū)域可以鋪設(shè)透水性路面，包括人行道、步行街、公園內(nèi)道路及公共廣場(chǎng)等。盡管在迅速發(fā)展和推廣的過程中產(chǎn)生了諸多問題，但是整體進(jìn)步明顯加快，無論從形式格局、材料運(yùn)用以及結(jié)構(gòu)處理上都在不斷創(chuàng)新中。

[1] 丁楚志，周建國(guó)，薛東峰，等.排水路面材料組成設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中外公路，2007，(1).

[2] 董祥，何培玲，李磊.道路透水路面及其鋪面材料研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2010，(2).

[3] 張忠岐.城市道路降噪排水路面設(shè)計(jì)與施工[J].公路，2009，(8).