李麗霞，王俊嶺，張雅君，馮萃敏，許 萍，李俊奇

(1.北京建筑大學(xué) 城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044; 2.北京鑫旺路橋建設(shè)有限公司，北京 101405)

透水磚鋪裝在西長(zhǎng)安街人行道翻建工程中的應(yīng)用

李麗霞1,2，王俊嶺1，張雅君1，馮萃敏1，許 萍1，李俊奇1

(1.北京建筑大學(xué) 城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044; 2.北京鑫旺路橋建設(shè)有限公司，北京 101405)

結(jié)合西長(zhǎng)安街大修工程中透水磚鋪裝在人行道翻建工程的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)透水磚鋪裝翻建工程的結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)、透水材料選擇、施工技術(shù)要求、工程完工后的透水效果、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了分析、研究和總結(jié)，并與傳統(tǒng)步道磚進(jìn)行了施工成本對(duì)比分析。為人行道翻建使用透水磚鋪裝改造工程提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒，同時(shí)促進(jìn)在海綿城市建設(shè)中透水鋪裝技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

人行道；透水磚；西長(zhǎng)安街；改造

0 引言

2014年10月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部出臺(tái)了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》(試行)[1]，指南中提出要充分發(fā)揮城市綠地、道路、水系等對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使城市開發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開發(fā)前，有效緩解城市內(nèi)澇、削減城市徑流污染負(fù)荷、節(jié)約水資源、保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境。其中，透水磚鋪裝技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用是建設(shè)海綿城市的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。對(duì)其應(yīng)用效果及特性[2]進(jìn)行研究并改進(jìn)有助于推動(dòng)城市雨水的治理。

近年來(lái)，在人行道翻建工程中大量使用了透水磚，但透水的效果參差不齊，總結(jié)其原因，其中90%的原因是基層的不透水，10%為透水磚不符合透水要求?；鶎硬煌杆谋憩F(xiàn)形式主要為[3]：①拆除原舊磚后，基層稍作平整后即在其上鋪設(shè)透水磚；②拆除舊磚和基層后，在基層處鋪設(shè)普通混凝土或其他不透水材料，在其上鋪設(shè)透水磚。這兩種結(jié)構(gòu)均未考慮基層的透水性[4]，不能體現(xiàn)透水鋪裝“透水”的真正作用。同時(shí)，因透水磚透過(guò)的雨水不能及時(shí)滲透，基層被水浸泡后強(qiáng)度降低，且在冬季低溫時(shí)易發(fā)生凍融破壞，春季春融翻漿等，導(dǎo)致透水磚鋪裝的使用壽命大大縮減。

鑒于此，在西長(zhǎng)安街大修工程中，對(duì)人行道翻建工程提出了從面層到基層都采用透水結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到涵養(yǎng)地下水，改善生態(tài)環(huán)境的目的。本文對(duì)西長(zhǎng)安街透水性人行道翻建工程從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到透水材料選擇、工程技術(shù)要求、工程效果以及施工成本等方面進(jìn)行了總結(jié)，論述了改造施工過(guò)程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，為以后的人行道翻建成透水鋪裝工程提供一些借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

長(zhǎng)安街是北京東西向的軸線，西起石景山區(qū)，東至通州區(qū)，道路全長(zhǎng)40.4 km，擔(dān)負(fù)著首都政治、經(jīng)濟(jì)、文化以及外事活動(dòng)服務(wù)的重要功能。2014年為做好APEC峰會(huì)的交通保障工作，啟動(dòng)了西長(zhǎng)安街大修工程，范圍為五棵松～南禮士路，工程總長(zhǎng)6.89 km，見圖1。在本次大修工程中，始終堅(jiān)持“生態(tài)、環(huán)保、和諧、可持續(xù)性發(fā)展”的設(shè)計(jì)施工理念，為增加城市透水、透氣空間，改善城市生態(tài)環(huán)境，其中人行道翻建工程全部采用了環(huán)保型透水磚[5]結(jié)構(gòu)。

圖1 本工程施工區(qū)段

2 透水性人行道結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

透水性人行道結(jié)構(gòu)在滿足行人通行承載力的前提下，還應(yīng)滿足透水、儲(chǔ)水的功能，同時(shí)還要滿足抗凍性要求。因此，西長(zhǎng)安街透水性人行道的路面結(jié)構(gòu)類型根據(jù)其沿線的土基承載能力、均勻性，地下水的分布以及凍脹情況等因素進(jìn)行綜合分析，從而確定其結(jié)構(gòu)類型。

2.1 結(jié)構(gòu)層總厚度

根據(jù)《北京城市雨洪利用技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定，透水地面的最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到2 a一遇的暴雨強(qiáng)度下，持續(xù)降雨60 min人行道表面不產(chǎn)生徑流。同時(shí)，根據(jù)《北京市透水人行道設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》的規(guī)定，透水性人行道在保水7 d后的路面結(jié)構(gòu)整體承載能力還應(yīng)滿足人群荷載設(shè)計(jì)的要求，即≥5 kPa；透水性人行道下的土基滲透系數(shù)應(yīng)不小于1.0×10-4cm/s，且滲透面距離地下水應(yīng)大于1.0 m；透水磚、透水基層的有效孔隙率應(yīng)不小于15%，滲透系數(shù)不小于1.0×10-2cm/s。根據(jù)“技術(shù)指南”給出的路面結(jié)構(gòu)層總厚度計(jì)算公式，同時(shí)考慮北京地區(qū)的降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、土基平均滲透系數(shù)及結(jié)構(gòu)層平均有效孔隙率，確定西長(zhǎng)安街人行道翻建工程的結(jié)構(gòu)厚度為39 cm。

2.2 抗凍厚度驗(yàn)算

透水性人行道因其透水性的特點(diǎn)，土基含水量較一般道路高，若保溫厚度不夠或性能不佳，道路會(huì)因基層冬季凍脹和春季春融導(dǎo)致道路的承載力降低，從而減少道路的使用壽命。因此，對(duì)道路結(jié)構(gòu)層的抗凍厚度核算是十分必要的。綜合考慮北京地區(qū)的季節(jié)性、土基潮濕類型、道路寬度、路面材料及基層混合料的物理性能，經(jīng)測(cè)算，確定北京地區(qū)路面抗凍最小厚度為35 cm左右[4]。

2.3 結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)

綜合考慮道路承載能力、透水、儲(chǔ)水能力及抗凍性的要求，西長(zhǎng)安街透水性人行道翻建設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層總厚度為39 cm，結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)

透水人行道施工前應(yīng)調(diào)查地下管線的分布情況，對(duì)于有防水要求的管線需提前做好防護(hù)設(shè)施；對(duì)于特殊部位，如井蓋、樹池、交通設(shè)施基礎(chǔ)等障礙物周邊，不能鋪裝整塊透水磚的，可進(jìn)行切割；若實(shí)在不能鋪設(shè)透水磚的部位，則可用混凝土進(jìn)行澆筑，表面按磚縫進(jìn)行修整。

3 材料與施工要求

3.1 面層

透水磚應(yīng)具備高透水性，同時(shí)還要具備一定的承載力、抗磨耗性、保水性及抗凍性，其各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合《城市道路混凝土路面磚》(DB11/T 52-2003)和《透水磚》(JC/T 945-2005)的規(guī)定。西長(zhǎng)安街透水性人行道選用的是25 cm×50 cm×7 cm的水泥混凝土透水磚。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品的平均孔隙率大于15%，透水系數(shù)(15 ℃)不小于1.0×10-2cm/s，抗壓強(qiáng)度等級(jí)為Cc50，磨坑長(zhǎng)度小于35 mm，保水性大于0.6 g/cm，經(jīng)過(guò)25次凍融循環(huán)后抗壓強(qiáng)度損失率小于20%，完全滿足透水及強(qiáng)度等方面的要求。

透水磚在鋪設(shè)前應(yīng)布設(shè)高程控制網(wǎng)，嚴(yán)格按控制網(wǎng)高程進(jìn)行鋪設(shè)；鋪設(shè)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)控制網(wǎng)邊線和標(biāo)準(zhǔn)縫寬計(jì)算鋪設(shè)樣板磚，鋪設(shè)時(shí)從緣石側(cè)向外按設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行施工，且不得在新鋪設(shè)的磚面上拌和砂漿或堆放材料；鋪設(shè)過(guò)程中要隨時(shí)檢查透水磚安裝是否牢固平整，坡度、縫寬、縱橫縫直順度是否符合設(shè)計(jì)要求等。

3.2 找平層

找平層作為面層和基層之間的連接層，需要為面層形成緊密嵌鎖結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)條件。因此，其所用材料水、水泥、砂的質(zhì)量均應(yīng)符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求，且保證其混合物在施工過(guò)程中的“干硬性”。

本工程實(shí)驗(yàn)表明，水泥與砂的質(zhì)量比在1∶5～1∶7時(shí)，其黏結(jié)力和透水性能達(dá)到最佳。因此，西長(zhǎng)安街透水性人行道確定采用質(zhì)量比為1∶5的“干硬性”水泥中砂找平層，厚度為2 cm。施工過(guò)程中需保證找平層的平整，坡度符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 基層

基層是整個(gè)道路結(jié)構(gòu)的承重層和暫時(shí)儲(chǔ)水層，因此，其材料必須滿足承載能力、水穩(wěn)定性和儲(chǔ)水能力的要求。規(guī)范規(guī)定[6]透水水泥混凝土強(qiáng)度指標(biāo)R7≥15.0 MPa，有效孔隙率不小于15%；配比范圍水灰比0.38左右，水泥用量245～270 kg/m3，碎石用量1 600 kg/m3；集料壓碎值不大于26%，顆粒含量不大于7%。施工過(guò)程中，要保證透水水泥混凝土滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)還要滿足透水性；攤鋪時(shí)，厚度小于20 cm可一次攤鋪，超過(guò)則需分層攤鋪，同時(shí)還要考慮壓實(shí)預(yù)留高度；振搗時(shí)間不宜超過(guò)10 s，嚴(yán)禁漏振過(guò)振；澆筑完成后要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，一般不少于7 d；當(dāng)透水混凝土基層大面積施工時(shí)，還要設(shè)置縱橫溫度縫和施工縫，間距5.5～10 m，板縫正交設(shè)置，板塊不宜出現(xiàn)銳角，縫寬5～10 mm[7]。

3.4 土基

土基是透水磚人行道的最下層，其穩(wěn)定性直接影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此其滲透系數(shù)和強(qiáng)度以及浸水后的承載力是必須考慮的。規(guī)范規(guī)定[6]：透水性人行道下的土基滲透系數(shù)應(yīng)不小于1.0×10-4cm/s，且滲透面距離地下水位應(yīng)大于1.0 m。土基必須密實(shí)、均勻、穩(wěn)定，同時(shí)其頂面壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到90%(重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn))，同時(shí)為保證滲透性，不宜超過(guò)93%，且在浸水飽和后，回彈模量應(yīng)不小于15 MPa。施工時(shí)要檢測(cè)土基的高度、寬度、縱橫坡度、壓實(shí)度及平整度，遇有特殊土質(zhì)的土基，需按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理。

4 試驗(yàn)

4.1 現(xiàn)場(chǎng)滲水試驗(yàn)

滲水性能試驗(yàn)是為了檢測(cè)步道表面的雨水快速下滲的效果，為了驗(yàn)證本工程人行道結(jié)構(gòu)的滲水性能，特在試驗(yàn)段上選取了3個(gè)不同部位進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)滲水測(cè)試。試驗(yàn)方法參考徐軍等在《透水性人行道的應(yīng)用試驗(yàn)研究》[8]中的方法，其滲水效果滿足要求，當(dāng)人行道表面磚開始積水時(shí)，共加水68 L，耗時(shí)53 min，相當(dāng)于降雨強(qiáng)度77 mm/h。

根據(jù)《北京城市雨洪利用技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定，透水地面的最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：2 a一遇60 min暴雨不產(chǎn)生徑流。依據(jù)《給水、排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中北京市城市暴雨強(qiáng)度公式[9]，結(jié)合北京地區(qū)實(shí)際降雨情況，綜合考慮得出北京地區(qū)2 a一遇60 min降雨的強(qiáng)度為60 mm/h。進(jìn)行3次試驗(yàn)的結(jié)果分別為77、78、78 mm/h，結(jié)果均滿足北京地區(qū)暴雨不產(chǎn)生徑流的標(biāo)準(zhǔn)，因此其結(jié)構(gòu)滿足透水性使用要求。

4.2 強(qiáng)度試驗(yàn)

人行道結(jié)構(gòu)在滿足透水性要求的同時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也要求滿足設(shè)計(jì)要求[10]。通過(guò)對(duì)人行道路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行4次滲水試驗(yàn)，并在每次滲水試驗(yàn)后用彎沉儀進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果顯示透水性人行道路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度隨著滲水試驗(yàn)次數(shù)的增加而下降，最后的強(qiáng)度與普通人行道路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度相差不大。

4.3 效果

西長(zhǎng)安街透水性人行道通行以來(lái)，面層透水磚平整、穩(wěn)固，經(jīng)過(guò)雨季雨水的沖刷和下滲，冬季雪水的凍脹和熔融，未出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、積泥等病害。在降雨天氣，表面基本無(wú)積水，極大提高了沿線居民雨天步行的舒適性和安全性。

5 建設(shè)成本

參考2014年北京市造價(jià)信息價(jià)格進(jìn)行對(duì)比分析透水性人行道與傳統(tǒng)人行道的建設(shè)成本。經(jīng)計(jì)算透水人行步道綜合單價(jià)為184.28元/m2，而傳統(tǒng)人行步道綜合單價(jià)為182.15元/m2。由此可知，透水性人行步道與傳統(tǒng)人行步道在施工成本上相差不大，但其帶來(lái)的環(huán)境效益卻是十分可觀的。

6 結(jié)論及建議

1)人行道翻建成透水磚鋪裝過(guò)程中，要做到從面層到土基都應(yīng)讓雨水滲透，而不僅僅是指透水磚這一面層透水，尤其是對(duì)于不透水的基層一定要進(jìn)行拆除，清理至土基后再進(jìn)行透水基層的施工。

2)要選取適合工程所在地環(huán)境的透水磚，保證其透水功能可以充分發(fā)揮并持久保持，且產(chǎn)品一定要是正規(guī)企業(yè)生產(chǎn)，滿足相關(guān)規(guī)范要求，嚴(yán)格執(zhí)行主材進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收的程序，按規(guī)范要求的數(shù)量進(jìn)行送檢，嚴(yán)禁選用不合格的產(chǎn)品。

3)施工完成后，要進(jìn)行透水性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等相關(guān)試驗(yàn)，全部滿足試驗(yàn)要求后才能進(jìn)行工程驗(yàn)收，并在后期使用過(guò)程中進(jìn)行跟蹤維護(hù)。

4)透水人行道結(jié)構(gòu)的選用應(yīng)根據(jù)所處地區(qū)、土基情況綜合分析選用，在滿足透水效果的同時(shí)還要兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

5)透水人行道的透水磚質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及鋪裝施工技術(shù)直接影響了其透水的效果及使用年限，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有一些產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)計(jì)、施工技術(shù)及后期維護(hù)的規(guī)范規(guī)程，但如透水磚強(qiáng)度、孔隙堵塞、路基結(jié)構(gòu)、路基和墊層集水性能、人行道的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等問(wèn)題仍需進(jìn)一步的完善。

[1] 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部. 海綿城市建設(shè)技術(shù)指南(低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行))[Z].2014. [2] 王丹綺,王隆昌.人行道透水性鋪面之效果評(píng)估——以臺(tái)北市北安路為例[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2010,32(2):71-77. [3] 張玉輕,付裕,韓可率,等.透水性人行道在阜石路工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J].市政技術(shù)，2009,27(4)：329-331,335. [4] 北京市路政局.北京市透水人行道設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南[Z].2007. [5] 楊興蓮.淺談人行道環(huán)保透水磚在市政道路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技,2013(3)：255.

[6] DB11/T 686-2009,透水磚路面施工與驗(yàn)收規(guī)程[S].

[7] 邢鳳霞,謝永和.透水性人行道施工控制[J].市政技術(shù),2008,26(6):329-331. [8] 徐軍,李曉磊,劉毅,等.透水性人行道的應(yīng)用試驗(yàn)研究[J].上海公路,2007(2):10-11,16. [9] 北京市市政設(shè)計(jì)院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986. [10] 龍莉,李東,葛偉,等.透水性人行道應(yīng)用技術(shù)研究[J].城市道橋與防洪,2009,1(1):67-70.

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