邵玉振

（濟南市市政工程設計研究院有限責任公司，山東濟南250101）

1 概述

透水性路面是由一系列與外部空氣相連的多孔結構形成骨架，能滿足強度和耐久性要求的路面。因其呈多孔構造形式，它的滲水和保濕作用很強，通過太陽輻射作用產生的蒸發(fā)效應，使這種面層兼有良好的降溫、增濕作用，對改善城市熱環(huán)境是很有利的，因此，透水性路面日益受到重視。

透水性路面的研究和應用起源于歐洲，法國最早提出透水性路面的設想，其初衷是改善公園林蔭道樹木的灌溉條件。上世紀60年代首次在德國鋪筑透水性路面，日本在上世紀80年代初推行“雨水滲透計劃”，透水性鋪裝主要用于公園、停車場、運動場及城市道路。據資料統(tǒng)計，東京透水性鋪裝市區(qū)雨水流出率由51.8%降到5.4%。

我國對此研究尚處于起步階段，上世紀末開始對水泥混凝土透水性路面和瀝青混合料透水性路面研究，在國內外研究的基礎上，我們進一步探索研究，并在經十路西段慢車道上采用了瀝青混合料透水路面方案，取得了良好的效果。

2 研究透水性路面的必要性

隨著我國經濟的發(fā)展和城市建設步伐的加快，現(xiàn)代城市的地表逐步被建筑物、硬化的廣場和不透水的路面覆蓋，雨水不能滲入地下，不能形成對地下水的有效補充。便捷的交通設施，平整鋪設的道路給人們的出行帶來了極大的方便，但這些不透水的路面也給城市的生態(tài)環(huán)境帶來諸多負面的影響。由于路面缺乏透水性和透氣性，致使地表植物由于嚴重缺水而難以正常生長；不透氣的路面很難與空氣進行熱量、水分的交換，缺乏對城市地表溫度、濕度的調節(jié)能力，產生所謂的“熱島現(xiàn)象”。此外，不透水的道路表面容易積水，降低道路的舒適性和安全性。當短時間內集中降雨時，雨水只能通過排水設施排入河流，大大加重了排水設施的負擔。

與不透水的路面相比，透水性路面具有諸多生態(tài)方面的優(yōu)點，具體表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）雨水能夠迅速地滲入地表，還原成地下水，使地下水資源得到及時補充。

（2）提高地表的透氣、透水性，保持土壤濕度，改善城市地表生態(tài)平衡。

（3）吸收車輛行駛時產生的噪聲，創(chuàng)造安靜舒適的交通環(huán)境。雨天能防止路面積水和夜間反光，改善車輛行駛、以及行人行走的舒適性與安全性。

（4）透水性路面材料具有較大的空隙率，能蓄積較多的熱量，有利于調節(jié)城市地表的溫度和濕度，消除熱島現(xiàn)象。

由于透水性路面具有以上諸多生態(tài)方面的優(yōu)點，在人類尋求與自然協(xié)調、維護生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的思想指導下，將其應用于廣場、步行街、城市道路、公園內道路以及停車場等，增加城市的透水、透氣空間，對調節(jié)城市微氣候、保持生態(tài)平衡、保護地下水資源將具有重要意義。

3 透水性路面的透水性分析

3.1 透水性能

試驗路路面材料采用透水性瀝青混合料，其特點是有較大的空隙率和較高的大粒經骨料含量，能夠通過其內部較大數(shù)量的連通孔隙，迅速將路表雨水排除。當遇有連續(xù)降雨時，單位時間內從路面可能下滲的最大雨量Q可由式（1）求出：

Q=D·k·I·（3600×10）/L （1）式中：D——瀝青混合料層厚度；

k——透水系數(shù)；

I——水力坡降；

L——下滲距離。

水力坡降在混合料內部有變化，透水系數(shù)也是變化的，水在孔隙中是紊流。對1.2 mm以下的小孔隙材料，透水系數(shù)不變；對最大集料粒經13 mm的混合料，水力坡降一定的情況下，空隙率越大，透水系數(shù)也越大。

對于下小雨（1～10 mm）的情況，設計能滿足透水要求，對于中雨，仍有一部分雨水在路表面排走。不過，小雨在下雨日總數(shù)中所占比例較大，故透水性仍然是能達到預期效果的。

3.2 貯水能力分析

要使降落的雨水一滴也不從路面流走，在路面內貯存，并向路基土滲透、排除，則路面本身不僅應具有透水的性能，還應有適應路基土滲透能力的厚度。亦即要求在路面厚度內的孔隙中足以貯存降雨量減去路基土滲透量之后的水量。

設透水性路面的平均空隙率為VV（%），路基土的平均滲透速度為f（cm/s），降雨的持續(xù)時間為t（min），則所需路面厚度H（cm）可用式（2）求出：

H=（0.1i-3600f）100t/（60VV）（2）

降雨強度i（mm/h）按濟南暴雨強度q（L/s/104m2）計算，根據不同的降雨強度、平均滲透系數(shù)，求出不同的透水路面厚度，見表1。

表1 透水路面厚度計算表

結果表明，短時間的降雨，路面厚度不太受路基土滲透能力的影響；但長時間的降雨，路面厚度則受路基土的滲透能力所支配。按降雨歷時60min、設計重現(xiàn)期2 a、路基土的平均滲透速度為0.0005時，路面結構需16 cm厚。但當路基土的平均滲透速度提高到0.001時，就不會出現(xiàn)在路表面溢流的現(xiàn)象。

雨水向地下滲透時，由于毛細作用和吸著力，通常在降雨初期，其滲透速度較快，但隨著降雨時間的延長，就會漫漫降低。

3.3 透水機能的維持

行駛中車輛的滾壓、道路環(huán)境的沙塵及其他雜物易堵塞透水性路面內的孔隙，造成透水性路面孔隙機能的降低，從而影響到其透水性。要把原有的機能恢復，國外普遍采用真空吸塵車對透水性路面的表面進行“吸塵”清理，或采用“高壓清洗+吸引”的方式，將高壓水噴射入孔隙內軟化堵塞物，隨即再將污泥水吸取，恢復排水機能，吸取的污水經過濾后再循環(huán)利用，節(jié)約用水。

4 路面結構組合設計

透水性路面除了要求面層及基層材料具有所需的強度以滿足車輛行駛外，還須有透水性能，還要考慮路基土的CBR值和滲透速度、降雨量等。路面要有足夠的厚度，以便使估計的大雨能在路面本身內貯存，并向路基土滲透。當遇到雨水有從道路表面溢流時，要進行經濟技術比較，再確定是調整路面厚度，還是增加排水設施。

透水性路面結構從下向上按照過濾層、墊層、基層和面層的順序構成，層間不設透層瀝青和粘層瀝青。過濾層在雨水向路基土滲透時，起過濾的作用，并能防止路基土進入基層。

經多方案分析比較，最終選定路面結構方案為：上面層采用OGFC-10，厚3 cm，空隙率19%；下面層采用OGFC-16，厚5 cm，空隙率19%；基層采用開級配大粒經瀝青混合料ATPB-25，厚15 cm，空隙率20%；墊層采用干壓級配碎石，厚20cm；過濾層采用粗砂，厚10 cm。路面結構層總厚度53 cm，滿足慢車道和輕交通的強度要求。

OGFC混合料的配合比設計采用馬歇爾試件的體積設計方法，并以空隙率作為配合比設計主要指標。對設計瀝青用量進行析漏試驗及肯特堡飛散試驗，對混合料進行高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等檢驗。瀝青采用MAC改性瀝青，設計時加入0.3%的木質纖維素。

5 結語

（1）在進行研究和工程實踐中取得一些成果表明，透水性路面可有效地解決路表積水問題，在一定程度上緩解了城市排水系統(tǒng)的壓力，另一方面有效地補充了對地下水的消耗，改善植物的生長環(huán)境，以利環(huán)保。

（2）在設計透水性路面時，應首先調查清楚降雨量及路基土的滲透速度等基礎資料，確定任意降雨量的透水路面的性能，以及道路表面是否有雨水溢流現(xiàn)象。

（3）排水系統(tǒng)與透水性路面相配套，在實際工程中應根據透水性路面的特點進行設計。

（4）在建設透水性路面時，還應充分了解其不利的一面。首先我國透水性路面的建設數(shù)量有限，設計與施工經驗不足；其次透水性路面經過多年使用后，表面孔隙易被堵塞，其排水性會明顯降低，導致透水性路面性能降低。因此應對透水性路面采取必要的養(yǎng)護措施，以延長透水性能的壽命。

[1]JTJ014-97,公路瀝青路面設計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,1997.

[2]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.