基于海綿城市理念的透水性城市道路路面應(yīng)用研究★

何定舉 王世槐* 高亞雄 王文奇 王寵惠

(1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081； 2.陜西榆林神佳米高速公路有限公司，陜西 榆林 719000；3.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039； 4.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610039；5.長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西 西安 710064)

基于海綿城市理念的透水性城市道路路面應(yīng)用研究★

何定舉1王世槐1*高亞雄2王文奇3,4王寵惠5

(1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081； 2.陜西榆林神佳米高速公路有限公司，陜西 榆林 719000；
3.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039； 4.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 610039；
5.長安大學(xué)公路學(xué)院,陜西 西安 710064)

為了解決城市道路排水和儲(chǔ)水問題，研究了建設(shè)海綿城市的意義及透水性瀝青路面的應(yīng)用意義，并對(duì)透水性路面結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了分析，探索了該路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景等，指出透水性瀝青路面環(huán)境和社會(huì)效益突出，推廣應(yīng)用前景良好。

透水性，路面，效益，方案，前景

0 引言

海綿城市是指能夠在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，像海綿一樣，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要用水時(shí)將蓄存的水釋放的城市[1]。目前逢大雨我國部分城市必澇，這跟城市地面和路面的過度硬化和管網(wǎng)建設(shè)不足有著密切的關(guān)系[2]。透水性路面有助于解決排水問題，有助于建設(shè)可持續(xù)灌溉的城市綠色空間[3]。

透水性路面是一種解決洪峰流量過大導(dǎo)致城市排水系統(tǒng)癱瘓，平時(shí)城市水資源匱乏等問題的有效措施[4]。本文提出海綿城市的建設(shè)意義，研究透水性瀝青路面的應(yīng)用意義、結(jié)構(gòu)方案等，在國家大力提倡建設(shè)海綿城市的背景下，推廣應(yīng)用透水性瀝青路面前景良好。

1 建設(shè)海綿城市意義

1.1 現(xiàn)代城市的排水和儲(chǔ)水困境

1)排水困境。我國是大陸性季風(fēng)氣候，每到夏季城市就頻頻遭受大暴雨的襲擊，暴雨過后，各城市均發(fā)生嚴(yán)重的積水現(xiàn)象。例如：成都市區(qū)積水，如圖1所示。造成積水的主要原因是我國城市排水管網(wǎng)容量不足、路面不透水，雨后短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的地表徑流。

2)儲(chǔ)水困境。在許多城市建設(shè)過程中，大量采用的瀝青混凝土造成了地表的封閉，對(duì)城市生態(tài)和氣候環(huán)境產(chǎn)生顯著的不利影響。

現(xiàn)代化的城市地表難覓土壤，水分下滲困難，雨水直接排到河道，地表植物生長困難，有的樹木甚至因根系缺水死亡。

大量城市尤其是北方城市的生活和工業(yè)用水仍以地下水為主，地下水補(bǔ)給路徑受阻，城市地下水抽取后沒有機(jī)會(huì)恢復(fù)，進(jìn)而引發(fā)地面沉降，天津等地還出現(xiàn)過海水倒灌的問題。

1.2 海綿城市的特點(diǎn)及意義

海綿城市模式改變了“以排為主”的傳統(tǒng)的城市雨水管理理念，通過生態(tài)化的滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術(shù)，有益于城市水生態(tài)環(huán)境和綜合生態(tài)環(huán)境。

透水路面使得雨水可以滲透入地下，提高地下水位，有利于城市綠化。與密閉性地面相比，透水地面能通透“地氣”，使城市居民居住更加舒適。

2 透水性路面的特點(diǎn)和效益

城市道路是徑流雨水產(chǎn)生的一個(gè)主要場所，同時(shí)匯集屋面雨水，因此，控制城市道路路面徑流雨水非常重要[5]。從20世紀(jì)70年代開始，一些發(fā)達(dá)國家把透水路面應(yīng)用于車行道、停車場等。

1)減少地表徑流洪峰流量，減輕排水壓力。由于透水性瀝青路面可減少地面70%～80%的徑流量[6]，所以設(shè)置簡單的路側(cè)排水溝即可滿足排水要求，如圖2所示。

集中降雨時(shí)透水路面能減輕城市排水管線的泄洪壓力，減少地下的排水設(shè)施的建設(shè)投入。

2)提高行車安全性、舒適性。透水路面下雨時(shí)能較快消除道路的積水現(xiàn)象，防止發(fā)生水漂現(xiàn)象，減少交通事故發(fā)生率，大大提高行車安全性。

消除路面水膜后，把光線的鏡面反射變成漫反射，如圖3所示。圖下半部分的透水路面的水膜和鏡面反射情況明顯好于圖上半部分的常規(guī)路面形式。反光現(xiàn)象減少后行車更加安全和舒適，尤其是在夜間，效果突出。

3)環(huán)保效益良好。透水路面具有良好的生態(tài)環(huán)境效益，主要體現(xiàn)在：可將雨水滲入地下，自然補(bǔ)充地下水資源，有利于植物的生長[6]，維護(hù)地下水，能避免因過度開采地下水而引起地基下沉。

經(jīng)過路面和路基的截留、吸附、物降解等作用[6]，凈化徑流，使其水質(zhì)更好。

透水路面的孔隙率較大，具有吸音作用，與常規(guī)路面相比可減少行車噪聲。

4)緩解城市熱島效應(yīng)。透水路面可以起到隔熱層的作用[4]，因而緩解熱島效應(yīng)。據(jù)文獻(xiàn)[4]的報(bào)告，透水路面溫度維持在35 ℃～40 ℃，而常規(guī)密級(jí)配瀝青路面溫度則在60 ℃左右。

5)擁有系列色彩配置，更加美觀。透水路面顏色中較豐富，根據(jù)環(huán)境以及功能需求設(shè)計(jì)圖案，能夠體現(xiàn)設(shè)計(jì)師獨(dú)特創(chuàng)意，有利于提高城市市容市貌[2]，可以根據(jù)周圍環(huán)境需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的裝飾性。

3 透水性路面的結(jié)構(gòu)

透水路面結(jié)構(gòu)層次如圖4所示。其中多孔瀝青層為面層，過濾層為基層，儲(chǔ)水層為墊層。

透水瀝青路面面層材料一般采用多孔瀝青混合料，由高粘度的改性瀝青、粗集料、細(xì)集料、填料和添加劑組成。最大特點(diǎn)是粗集料約占集料總質(zhì)量的85%。

透水基層材料可選用級(jí)配碎石，或者選用多孔水泥穩(wěn)定碎石等材料。

墊層材料可選用開級(jí)配集料，除了隔離地基和基層，同時(shí)可以傳遞荷載、擴(kuò)散應(yīng)力。

路基材料應(yīng)該選用砂性土，如果是粘性土應(yīng)該換填。

除了上述經(jīng)典路面結(jié)構(gòu)形式，透水路面現(xiàn)在通常的做法是引入土工織物等材料做隔離層，結(jié)構(gòu)類型更加多樣。

4 透水性路面的應(yīng)用前景

2005年杭州市在城市市政建設(shè)中開始采用透水路面材料。至2007年鋪設(shè)面積達(dá)30萬m2。2008年北京奧運(yùn)會(huì)場館建設(shè)中鋪裝透水材料達(dá)10多萬平方米。上海世博會(huì)也大量采用了透水路面[7]。

城市未來主要發(fā)展方向，不僅要節(jié)能節(jié)水，還要維護(hù)生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)低沖擊開發(fā)[8]，其中采用透水路面是個(gè)很好的選擇。

從長遠(yuǎn)意義上看，保護(hù)城市水文環(huán)境、減少市政雨水設(shè)施規(guī)模建設(shè)，有利于雨水管網(wǎng)的長期運(yùn)行，其節(jié)約的資金和提供舒適的城市環(huán)境意義重大[8]，其環(huán)境效益和社會(huì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)成本。

透水路面也越來越被人們重視與接受，更多地應(yīng)用于城市道路的建設(shè)中。

透水性瀝青路面環(huán)境和社會(huì)效益突出，推廣應(yīng)用前景良好。

[1] 王國榮，李正榮，張文中.海綿城市理論及其在城市規(guī)劃中的實(shí)踐構(gòu)想[J].山西建筑，2014，40(36):5-7.

[2] 張美華.彩色透水路面探討[J].山西建筑，2013，39(21):162-163.

[3] Fatemeh Kazemi,Kelly Hill.Effect of permeable pavement base course aggregates on storm water quality for irrigation reuse[J].Ecological Engineering,2015(77):189-195.

[4] 沙愛民.環(huán)保型路面材料與結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2012:2.

[5] 柯善北.破解“城中看海”的良方——《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》解讀[J].中華建設(shè)，2015(1):22-25.

[6] 王德密，姜 迪，狄升貫.透水路面設(shè)計(jì)與材料應(yīng)用綜述[J].城市道橋與防洪,2013(9):35-39.

[7] 宋建平.透水路面在眉山城區(qū)的推廣應(yīng)用研究[J].綠色科技,2012(4):110-111.

[8] 許道坤，呂偉婭.低沖擊開發(fā)模式應(yīng)用——透水路面發(fā)展綜述[J].新型建筑材料,2012(3):31-34.

Research on application urban road pervious pavement based on the concept of sponge city★

He Dingju1Wang Shihuai1*Gao Yaxiong2Wang Wenqi3,4Wang Chonghui5

(1.SichuanForestryInventoryandPlanningInstitute,Chengdu610081,China; 2.Shaanxi
Yulin-MizhiHighwayCo.,Ltd,Yulin719000,China; 3.InstituteofArchitectureandCivil
Engineering,XihuaUniversity,Chengdu610039,China; 4.InstituteofCivilEngineering,Southwest
JiaotongUniversity,Chengdu610039,China; 5.InstituteofHighway,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China)

In order to solve drainage and water storage on urban roads, the paper researches the importance of constructing the sponge city and water permeability asphalt pavement, analyzes the water permeability roadbed structure scheme, explores the application of the roadbed structure, and points out the roadbed has evident environmental and social benefits, so it has better application future.

water permeability, roadbed, benefits, scheme, prospect

2015-04-08★:四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：15206569);西華大學(xué)重點(diǎn)科研基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：THJ10-03);西華大學(xué)科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：14206107)

何定舉(1975- )，男，工程師

王世槐(1977- )，女，工程師

1009-6825(2015)17-0112-02

U416

A