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透水人行道铺面

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发表于 2017-4-4 16:59:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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透水人行道铺面
1业内的定义1.1 规范宣贯课件定义
《城镇道路路面设计规范》宣贯PPT中,对透水性人行道进行如下定义:透水人行道是从面层到基层整个结构都采用透水性材料组成的人行道,雨水通过透水面层、透水基层,最后渗透到土基中。如下图所示。
image001.png
但是,后文推荐的透水人行道路面结构图与此定义相悖。
image003.png
1.2 相关文献定义
透水人行道铺面是一种新兴的城市铺面型式,通过采用空隙率较高的材料应用于面层、基层,保证路用强度和耐久性的前提下,使雨水能够顺利进入铺面结构内部,通过具有临时贮水能力的基层,直接下渗入土基或进入铺面内部排水管排除,从而达到涵养水分、改善城市环境和提高交通安全舒适性等功能。

2产生背景及优缺点分析
随着城市建设步伐的加快, 城市的地表逐步被钢筋混凝土建筑和不透水的路面铺装结构所覆盖。目前, 市政道路、 小区道路、 园林、 庭院、 公共广场的人行道铺装仍以密实、 非透水的材料为主。面层材料主要有水泥混凝土预制道砖、 仿石材、天然石材、 现浇水泥混凝土等, 基层材料绝大部分采用现浇水泥混凝土。
传统的非透水人行道铺装存在的问题: 雨天人行道雨水通过漫流方式经雨水收水井排放, 人行道湿滑,且积水易使行人湿鞋, 影响行人行走的安全性和舒适性;缺乏对城市地表温度、 湿度的调节能力, 加剧了城市的热岛效应; 阻止了地下水补给路径, 不利于绿化植物的生长。
新兴的透水性路面又名为“海绵路”, 是一种像海绵一样能将地面积水迅速吸收的新型路面。被业内人士亲切地称为“会喝水的道路”。透水性路面具有如下的优点:
( 1) 增加城市可透水、透气面积, 加强地表与空气的热量和水分交换, 调节城市气候, 降低地表温度, 有利于缓解城市“热岛现象”。城市热岛效应温度图谱见图 1。
image005.png
( 2) 充分利用雨雪降水, 增大地表相对湿度,补充城区日益枯竭的地下水资源, 发挥透水性路基的“蓄水池”功能; 改善城市地表植物和土壤微生物的生存条件和调整生态平衡。
国内水环境相关专家认为:过度的地下水开采会造成城市地面的下陷。这种现象在我国北方则较为常见。上海地面下陷就是一个很典型的例子。专家认为,及时补充地下水是很有必要的。如果透水性地砖大面积使用,雨水不会那么快形成径流,对水浸街会起到很好的缓解作用,对补充城区日益枯竭的地下水资源很有益处。
另外,近年来海水入侵沿海城市也越来越引起关注,深圳部分沿海地区由于地下水的减少,导致海水入侵到地下,对生态的影响非常大。
( 3) 减轻降雨季节大量雨水沿地面径流的现象, 减小城市排水系统的负担, 明显降低暴雨对城市水体的污染, 提高防洪能力。
( 4) 吸收车辆行驶时产生的噪音, 创造安静舒适的生活和交通环境,雨天防止路面积水和夜间反光。冬天不会在路面形成黑冰( 由霜雾形成的一层几乎看不见的薄冰, 极危险) , 提高了车辆、行人的通行舒适性与安全性,体现了以人为本、以车为本。
( 5) 透水面砖大量的空隙能吸附城市污染物粉尘, 减少扬尘污染。

3透水人行道的分类
(1)根据透水人行道铺面在面层的透水原理,透水人行道可分为:缝隙透水型和多孔隙渗透型两种。
缝隙透水型:表层水通过人行道面层块体之间的缝隙渗透。该透水路面要求面层联锁块之间留有一定缝隙,满足表层水下渗,见图 1 所示。
多孔隙渗透型:表层水通过人行道面层直接渗透。该透水路面要求面层材料有足够的孔隙率,满足表层水下渗,见图 2 所示。
image007.png image009.png
(2)根据路表水通过透水人行道面层后渗透到土路基内方式的不同,透水人行道分为:全透式、半透式两种。
全透式:表层水通过透水人行道面层后可全部或部分渗透到土基中,部分无法及时渗透到土基的表层水可通过人行道结构层中的排水设施排入市政管网,见图 3 所示。
半透式:表层水通过透水人行道面层后不渗透到土基中,利用人行道结构层中的排水设施排入市政管网中,见图 4 所示。
image011.png image013.png
(3)根据面层材料的不同,分为3种:透水砖铺装;透水水泥混凝土铺装;透水沥青混合料铺装。


4工作原理
透水人行道的工作原理主要为:面层吸水、基层下渗、底基层排水、地下储水四个工作步骤。
( 1) 透水面层通过透水面砖这种特殊材料改变水的表面张力, 通过透水面砖的通道孔吸收到透水面砖体内。
( 2) 基层一般选用具有一定强度而且透水性较好的无砂大孔隙水泥混凝土, 水体通过透水型砂垫层均匀分布到基层后, 再通过基层的大孔隙结构迅速下渗。
( 3) 底基层材料将下渗的水排入路床, 底基层材料一般为大粒径碎石材料, 其作用一方面能迅速将水体排放到路床, 另一方面能防止渗入路床的水或地下水因毛细现象上升, 有效防止含水土基冻涨对路面结构整体稳定的影响。
( 4) 地下水在土基中得以保存, 既能解决地基沉降, 又能满足植物的水分补给。

5适用环境
5.1《城镇道路路面设计规范》规定
image015.png
美国透水路面使用经验表明,地基的透水系数量级不低于10-3mm/s,存储在基层内的水能在72h 内完全入渗时,透水道路的耐久性和稳定性表现良好。
英国有资料推荐:地基的透水系数大于0.5in/h(即3.5×10-3cm/s)且基层内的水能在72h 内渗完。
软土(淤泥与淤泥质土)、未经处理的人工杂填土、湿陷性土、膨胀土等特殊土质上不适合铺设透水路面。
根据《南部新区十号线道排勘察报告》及《南部新区大运路道排工程勘察报告》:该地区最不良岩土的渗透系数为2.22×10-5mm/s,且其分布范围较少;且工程范围内未见淤泥与淤泥质土、膨胀土、湿陷性土等不良工程用土;地下水位埋深大部分在1米以下。
(备注:上海地区土基基本为渗透性较差的黏性土,但透水人行道的应用仍很广泛 。关键在于:重视透水人行道铺装的边缘排水设施)
5.2相关文献规定
道路的使用年限是道路设计的关键问题, 透水人行道使用寿命不仅取决于结构的强度及耐久性, 还在于透水性能的衰减甚至丧失问题。在各种不同使用环境中, 透水结构的长期透水性是其能否发展、发展价值大小及能否推广的根源。
(1)       结构的强度及耐久性
影响透水人行道结构强度和耐久性的因素主要有水灰比的控制及骨料的选择。骨料选择越粗糙, 骨料粒径连续、大小不同, 可以有效地提高骨料之间的接触点数量, 从而提高其强度, 但透水性也会相对降低; 骨料之间通过胶结层连接, 水灰比可控制胶结层浓度。适当的水灰比可起到胶结和毛细作用, 但过大的水灰比易使水泥浆下滴, 形成下部密实无空隙, 而上部缺少胶结, 使得结构强度降低。因此水灰比的确定以及骨料的选择需要与透水性协调考虑, 确定最优值。
(2)        透水率的衰减
通常试验中测定或展示透水性所用的水一般为清水, 如蒸馏水、纯净水或自来水。实际中, 路面污染主要表现为非溶解性: 土颗粒、植物等固体污染物; 溶解性: 沥青路面、机油等含有较高的有机污染物及重金属。
因此, 路面水在透过透水结构通道孔时, 会在孔隙中或透水结构的砂、石透水垫层中产生吸附和沉淀的效果。沉淀物日积月累地增加, 必定导致通道孔逐渐堵塞, 使透水率衰减, 甚至完全堵塞,失去透水能力。因此, 透水面砖及透水路基下的砂石垫层需要定期清洗或更换。
(3)        冻融问题
在北方地区冬季室外温度较低, 雨雪渗入透水的通道孔后会产生日融夜冻的反复冻融, 导致冻胀破坏, 加上透水面砖密度及抗压强度比普通硬路面地砖低, 其冻胀破坏会更严重。
因此透水结构优先适用于环境清洁、污染较小、冰胀影响较小、荷载冲击小、路基本身具备良好透水性的地区, 尽最大可能节省工程造价, 达到低投入换取高回报的社会经济效益。
6典型结构
image017.png
6.1透水砖铺面结构
(1)典型结构一(单位mm)
透水砖:80
中砂:30(一层针刺无纺土工布)
透水水泥混凝土:250
天然砂砾:80
土基
(2)典型结构二(单位mm)
透水砖:80
中砂:30(一层针刺无纺土工布)
透水水泥混凝土:150
透水级配碎石:300
土基
(3)典型结构三(单位mm)
透水砖:80
干硬性水泥砂浆:30
透水级配碎石:200
透水级配碎石:200
土基
6.2透水水泥混凝土铺面结构
(1)典型结构一(单位mm)
透水水泥混凝土(C30):180
透水级配碎石:150
透水级配碎石:150
土基
(2)典型结构二(单位mm)
透水水泥混凝土(C30):180
多孔隙水泥稳定碎石:180
透水级配碎石:100
土基
6.3透水沥青混合料铺面结构
(1)典型结构一(单位mm)
OGFC—10(TPS改性沥青):40
C20透水水泥混凝土:150
透水级配碎石:100
土基

7 透水性人行道铺装的边缘排水设施?
如何解决排水性沥青路面与透水人行道边缘排水系统?
对于透水性人行道铺装, 应在路侧设置排水设施, 从而在雨量较大时加快雨水排放,避免雨水浸泡土基, 降低土基强度。
采用沿道路纵向碎石盲沟配合软式透水管, 每间隔一段距离接入雨水收水井, 如图1所示。
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