邵玉振

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東濟(jì)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(jié)構(gòu)形成骨架，能滿足強(qiáng)度和耐久性要求的路面。因其呈多孔構(gòu)造形式，它的滲水和保濕作用很強(qiáng)，通過太陽輻射作用產(chǎn)生的蒸發(fā)效應(yīng)，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(yīng)用起源于歐洲，法國最早提出透水性路面的設(shè)想，其初衷是改善公園林蔭道樹木的灌溉條件。上世紀(jì)60年代首次在德國鋪筑透水性路面，日本在上世紀(jì)80年代初推行“雨水滲透計(jì)劃”，透水性鋪裝主要用于公園、停車場、運(yùn)動(dòng)場及城市道路。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，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(jì)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(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步探索研究，并在經(jīng)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(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)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(bǔ)充。便捷的交通設(shè)施，平整鋪設(shè)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(fù)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(yán)重缺水而難以正常生長；不透氣的路面很難與空氣進(jìn)行熱量、水分的交換，缺乏對城市地表溫度、濕度的調(diào)節(jié)能力，產(chǎn)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(dāng)短時(shí)間內(nèi)集中降雨時(shí)，雨水只能通過排水設(shè)施排入河流，大大加重了排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)。

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(diǎn)，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(shí)補(bǔ)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(shí)產(chǎn)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(diào)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(diǎn)，在人類尋求與自然協(xié)調(diào)、維護(hù)生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的思想指導(dǎo)下，將其應(yīng)用于廣場、步行街、城市道路、公園內(nèi)道路以及停車場等，增加城市的透水、透氣空間，對調(diào)節(jié)城市微氣候、保持生態(tài)平衡、保護(hù)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(yàn)路路面材料采用透水性瀝青混合料，其特點(diǎn)是有較大的空隙率和較高的大粒經(jīng)骨料含量，能夠通過其內(nèi)部較大數(shù)量的連通孔隙，迅速將路表雨水排除。當(dāng)遇有連續(xù)降雨時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)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(nèi)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(jīng)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(shè)計(jì)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(dá)到預(yù)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(nèi)貯存，并向路基土滲透、排除，則路面本身不僅應(yīng)具有透水的性能，還應(yīng)有適應(yīng)路基土滲透能力的厚度。亦即要求在路面厚度內(nèi)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(shè)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(shí)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(qiáng)度i（mm/h）按濟(jì)南暴雨強(qiáng)度q（L/s/104m2）計(jì)算，根據(jù)不同的降雨強(qiáng)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(jì)算表

結(jié)果表明，短時(shí)間的降雨，路面厚度不太受路基土滲透能力的影響；但長時(shí)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(shí)60min、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期2 a、路基土的平均滲透速度為0.0005時(shí)，路面結(jié)構(gòu)需16 cm厚。但當(dāng)路基土的平均滲透速度提高到0.001時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)在路表面溢流的現(xiàn)象。

雨水向地下滲透時(shí)，由于毛細(xì)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(shí)間的延長，就會(huì)漫漫降低。

3.3 透水機(jī)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(nèi)的孔隙，造成透水性路面孔隙機(jī)能的降低，從而影響到其透水性。要把原有的機(jī)能恢復(fù)，國外普遍采用真空吸塵車對透水性路面的表面進(jìn)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(nèi)軟化堵塞物，隨即再將污泥水吸取，恢復(fù)排水機(jī)能，吸取的污水經(jīng)過濾后再循環(huán)利用，節(jié)約用水。

4 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

透水性路面除了要求面層及基層材料具有所需的強(qiáng)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(jì)的大雨能在路面本身內(nèi)貯存，并向路基土滲透。當(dāng)遇到雨水有從道路表面溢流時(shí)，要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，再確定是調(diào)整路面厚度，還是增加排水設(shè)施。

透水性路面結(jié)構(gòu)從下向上按照過濾層、墊層、基層和面層的順序構(gòu)成，層間不設(shè)透層瀝青和粘層瀝青。過濾層在雨水向路基土滲透時(shí)，起過濾的作用，并能防止路基土進(jìn)入基層。

經(jīng)多方案分析比較，最終選定路面結(jié)構(gòu)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(jīng)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(jié)構(gòu)層總厚度53 cm，滿足慢車道和輕交通的強(qiáng)度要求。

OGFC混合料的配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾試件的體積設(shè)計(jì)方法，并以空隙率作為配合比設(shè)計(jì)主要指標(biāo)。對設(shè)計(jì)瀝青用量進(jìn)行析漏試驗(yàn)及肯特堡飛散試驗(yàn)，對混合料進(jìn)行高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等檢驗(yàn)。瀝青采用MAC改性瀝青，設(shè)計(jì)時(shí)加入0.3%的木質(zhì)纖維素。

5 結(jié)語

（1）在進(jìn)行研究和工程實(shí)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(bǔ)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(shè)計(jì)透水性路面時(shí)，應(yīng)首先調(diào)查清楚降雨量及路基土的滲透速度等基礎(chǔ)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(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)透水性路面的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（4）在建設(shè)透水性路面時(shí)，還應(yīng)充分了解其不利的一面。首先我國透水性路面的建設(shè)數(shù)量有限，設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)不足；其次透水性路面經(jīng)過多年使用后，表面孔隙易被堵塞，其排水性會(huì)明顯降低，導(dǎo)致透水性路面性能降低。因此應(yīng)對透水性路面采取必要的養(yǎng)護(hù)措施，以延長透水性能的壽命。

[1]JTJ014-97,公路瀝青路面設(shè)計(jì)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(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.