透水鋪裝在城市道路中的應用研究

劉海江

(保定市張石高速公路籌建處)

隨著經濟快速發展和社會進步，汽車擁有量與日俱增，城市積水問題的日益嚴重及人們對城市生態系統的重視，生活在大都市中的人們越來越依賴于城市道路交通。透水性道路以其良好的透水性能受到國內外道路工程和材料工程領域的廣泛關注。我國透水鋪面也已經在多個工程中有過嘗試性的應用，如鹽通高速公路、杭州體育場路等。由于透水性路面內部空隙率很大，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線的識別能力和降低行車噪音等特點，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部的水分通過側向流動，把雨水透過結構層后排出路面，排入道路邊緣設置排水設施，利用自然和人工營造集流面把雨水徑流收集到特定場所，然后充分結合地形優勢，對水資源進行高效利用。此外，透水性路面在雨水滲透過程中同時起到過濾凈化作用，節省污水處理成本，節約甚至取消地下水管線;含水降溫，起到調溫、調濕、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

(1)排水性:排水性路面的空隙率＞18％，雨水可以透過面層，通過排水設施迅速排出路表，減少路面積水;同時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，輪胎與路面接觸時表面花紋槽的空氣通過孔隙傳播，聲能轉化為熱能被不斷削弱，減小了空氣壓縮爆破產生的噪聲。另外，排水性路面的表面宏觀構造產生漫反射效應，也可以顯著降低行車噪聲，同時排水性路面還可以吸收相當一部分的車輛發動機噪聲。

(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配瀝青路面或SMA路面高6～8℃。這是因為地表風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)水的循環利用性:借助排水性路面的排水特性，可以達到水的循環利用效果，從而模擬與恢復自然的水生態系統。雨水透過排水面層后由導流管引入集水井，經初級過濾后，可以進行再次利用。

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

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，加之所用集料級配為空隙率較高的開級配，故常稱開級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且用量較大，而細集料與礦粉填料用量很少，從而形成骨架-空隙結構，空隙率可大于20％。透水瀝青混合料的設計以經驗設計為主，其排水、降噪等功能發揮的關鍵在于空隙率，故設計的首要工作在于確定目標空隙率，據日本經驗，目標空隙率一般為17％～20％;然后，根據以往工程經驗確定適中、偏粗、偏細的3條級配曲線，據此計算瀝青用量，成型試件后進行馬歇爾試驗，驗證空隙率并調整級配。透水瀝青混合料最佳瀝青用量的確定以功能性檢驗為主，選擇既保證目標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，以肯塔堡飛散試驗粒料不致松散、脫落、飛散時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，它采用單一粒級的粗集料，同時嚴格控制水泥漿用量，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度。在原材料具體用量設計時則依靠經驗-粗集料用量通常在混凝土原材料總量的20％以內;水泥用量受粗集料粒徑的影響，粗集料粒徑較小時比表面積大，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，而不致流淌時的用水量。

3.3 透水路面磚

目前我國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，其設計、生產方法不盡相同。混凝土透水路面磚和自然砂透水路面磚是將粒徑相近的砂、石顆粒用無機膠凝材料或有機粘結劑攪拌混合后壓制成型，形成帶有通道孔的磚坯，再經養護而成;陶瓷透水路面磚是將粒徑相近的陶瓷碎粒經配料壓制成型，并預留通道孔，燒結而成。多用于城市廣場道路、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、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帶有空氣浮塵、道路沖洗用水會帶有地表泥砂等雜質，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生泥砂吸附與沉淀現象，隨著時間的延長，透水通道孔發生阻塞，導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致路面透水能力下降是其共同病害。筆者認為，這一病害在我國北方經常遭遇沙塵暴的地區將更加嚴重，故當地在建設透水性路面時應考慮到這一問題，加強日常維護工作。

4.2 各類鋪面材料病害的維護與維修

透水性路面不僅需具備承擔相應交通荷載的能力、也應長期保持良好的透水功能，結構強度、透水功能的下降，均應視為透水路面性能的下降，但目前國內透水路面工程存在“重建設、輕養護”的不良現象。相對于強度而言，透水路面的功能性下降問題更易發生，不僅影響到透水路面的實際使用效果，更關系到透水性路面在工程中的長遠推廣應用。

對于透水瀝青混合料、透水水泥混凝土鋪面常見的孔隙阻塞問題，國外一般利用高壓清洗車進行維護，該車可在高壓清洗的同時進行吸塵清潔，目前國內在設備受限的情況下亦可采用簡便的高壓水柱沖洗法進行清潔，以恢復透水路面的透水性能。

5 結語

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，可廣泛應用于城市道路、快速路及高速公路;而在強度要求不是太高和交通負荷不是太大的區域可以鋪設透水性路面，包括人行道、步行街、公園內道路及公共廣場等。盡管在迅速發展和推廣的過程中產生了諸多問題，但是整體進步明顯加快，無論從形式格局、材料運用以及結構處理上都在不斷創新中。

[1] 丁楚志，周建國，薛東峰，等.排水路面材料組成設計與應用[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].四川建筑科學研究，2010，(2).

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