透水铺装应用于海绵城市建设中的若干问题探究

贾刚龙 彭汝江 刘爱花

摘要：在城镇化进程日益加快、城镇内涝频发的境况下，国家大力倡导低影响开发理念，构建与自然相适应的排水系统，透水铺装在海绵城市中的透水能力备受关注。本文针对透水铺装在海绵城市建设中常见问题进行探究分析。

Absrtact： Under the circumstances of accelerating urbanization and frequent waterlogging in cities and towns， the country vigorously advocates the concept of low-impact development， and builds a drainage system that adapts to nature. The water-permeable ability of permeable pavement in sponge cities has attracted much attention.This paper explores and analyzes the common problems of permeable pavement in sponge city construction.

關键词：透水铺装；结构层；耐久性；稳定性；景观效果

Key words： permeable pavement；structural layer；durability；stability；landscape effect

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0119-03

0 引言

2011年，中国城镇化率首次超过50%，标志着我国从一个农业大国迈入一个城市化工业大国。城镇化的快速发展使得城市群落的快速壮大，人口迅速向城镇聚拢，原有城市区域迅速扩大，导致当今城市面临的城市内涝、空气污染、地下水位下降、原有生物栖息地丧失等一系列突出矛盾，在这种形势下低影响开发（LID）理念开始被人们重视。

近几年，在国家政策引导下，海绵城市建设在全国范围内逐步推广，城市的低影响开发建设凸显显著成效。渗透型铺装在海绵体城市建设中的功效日益显著，以下根据透水铺装在施工过程中出现的问题进行探讨。

1 渗透型铺装优点

渗透型铺装也称透水铺装，工程建设中常用的主要类型主要包括：透水水泥混凝土路面、透水沥青混凝土路面及透水砖路面等，根据结构层功能不同分为蓄水型和转输型两大类，因其特有的大空隙、高渗透性等功能，被广泛用于公园、广场、停车场、人行道以及车流量和荷载较小的道路。

1.1 有效减小地表径流

透水铺装路面一般由土基、基层、找平层及面层构成，基层一般采用级配碎石或无砂透水混凝土，找平层一般采用水泥砂浆或中粗砂，面层根据景观效果不同一般采用大空隙的透水砖、透水水泥（或沥青）混凝土混凝土等材料铺面。利用其空隙结构将降雨产生的地表径流渗透入土基中，对径流削减比率在30%～80%，洪峰削减比率在7%～70%。透水铺装的高渗透性能有效的降低降雨产生的地表径流，以减小暴雨引起的城市内涝问题。

1.2 有效的防止地表径流对土壤的污染

因人口、车辆及工业在城市的集中度较高，使得路面的地表径流中含有大量的大气悬浮物、车辆和工厂排放物及油污等污染物，传统硬化路面在径流形成过程中，这些污染物通过排水管道被带入公共水域或土壤中，对水体造成不可估量的破坏。而透水铺装路面结构特有的空隙结构能够吸附部分颗粒物，减少城镇效应对土壤及水体的污染，相关研究表明：透水性路面对径流雨水中金属元素Cu、Pb、Zn、FCa的去除率分别为20%～99%，74%～99%，73%～99%，98%～99%。因此，透水铺装能对地表径流起到良好过滤作用，进而保护城市土壤及水体。

1.3 维持城镇良好的居住生态环境

传统城镇建设以防水为主，阻隔雨水对路面及其结构层的浸蚀，导致原有自然生态系统遭到破坏。在低影响开发理念引导下，建设的透水铺装路面在满足道路一般承载力要求的前提下，具有良好的透水透气性，透水铺装的空隙结构中储存的水分能够保持土壤的湿度，加强地上、地下水分及热量的交换，调节城镇区域气候，以缓解城镇的“热岛效应”，有研究表明透水铺装路面比传统路面温度低约3～5℃。

2 渗透型铺装应用过程中存在的问题

2.1 透水性能耐久性差

透水铺装的面层为多孔材料。首先，在保证渗透性的同时，其面层空隙易被灰尘、砂土、油污及有机物颗粒等堵塞，随着使用年限的增长，透水性逐渐下降。透水沥青路面实践发现，透水排水能力在投入使用2年后降低了60%以上，4年后基本丧失透水能力。其次，透水铺装面层为开级配的多孔结构，与传统粗集料支撑-细集料填缝-胶凝材料粘结的连续级配结构相比，承受水平荷载的能力降低，面层更易损坏，长期使用后会出现面层磨损，色泽鲜亮度降低等问题。

2.2 整体结构稳定性差

目前透水铺装主要应用于公园、广场、停车场、人行道等小荷载场所，主要原因是由于土基渗透系数远小于透水基层的渗透系数，在透水铺装在饱水情况下，土基与基层接触面的土壤易达到土壤液限，使土壤呈现流态，造成基层不稳，承载力严重下降，主要反映：面层脱空，出现凹凸不平，影响美观和使用年限。

2.3 景观效果受限

人行空间作为通行空间的重要功能空间，要求人行空间与立体空间的充分融合，传统花岗岩石材铺装能够体现厚重、沉稳的公共空间格局，营造典雅、精致的空间氛围，花岗岩的高硬度性、耐磨性能够经受高人流量的踩踏，比较适用于能体现厚重历史底蕴的公众场合和商务区域。而透水铺装面层材料存在空隙大、反光性低、耐磨性差等问题，在立体环境氛围的塑造上更多体现出的休闲、阳光的氛围，适用于生态公园、湿地公园、中小学校园等。

3 针对应用过程中问题的讨论与分析

3.1 透水性能耐久性讨论

首先，针对透水性能下降问题，应在使用过程中加强路面维护，根据相关经验，主要采取的方法有：一是用真空吸尘器对透水铺装表层孔隙清扫至少4次/年，其恢复效果比较理想而且管理成本与传统铺装相当；二是采用高压冲洗，能较好的恢复渗透能力；三是采用压力吹扫的方法。其次，目前透水及不透水铺装均采用C30强度等级的面砖，而透水铺装面层的多孔特性导致其表面易损坏，可在今后设计和使用过程中适当提高透水面层强度。

3.2 结构层稳定性讨论

透水结构层发生局部不均匀沉降主要由于土基饱水失稳造成，在问题分析过程中应主要从结构层透水系数入手，不同结构层透水系数如表1所示。

从表1分析可以看出透水结构层失稳主要原因：土基渗透系数远小于结构层的渗透系数。土工布垂直渗透系数一般为1×10-5～1×10-3m/s，与砂性土渗透系数接近，因此，建议在设计与施工过程中，在土基与结构层接触面增设渗透系数与土基相近的土工布，一方面可以让土基从浸水状态变为慢渗状态，以防止土基顶层出现的饱水失稳情况发生；另一面方保证土基受力的整体均衡性，从而达到保持土基稳定的目的。

3.3 景观效果讨论

在需要营造庄严、肃穆或典雅、精致的场所，须大量使用花岗岩石材铺面，透水铺装面积不得不减少。试验表明，透水铺装面积在整体硬化面中所占比例不宜小于1/2，当透水铺装比例小于1/3时，硬化铺装地面对降雨径流的控制能力会明显下降。在设计及施工中可通过以下几种方式结合使用，将传统竖向渗水方式改为水平转蓄渗水：

方法一：首先，可增设缝隙式排水沟，沟侧壁增加渗水孔；其次，在整体铺装中以点式或线式的方式嵌入透水铺，以达到不影响景观效果而减小透水铺装的目的；第三，花岗岩石材基层采用透水混凝土，保证缝隙式排水沟及透水铺装中存储的水能够及时在水平方向排开，以达到控制降雨径流的效果。

方法二：在不影响景观效果的情况下，每隔一定距离采用缝隙式盲沟实现雨水的入渗，在盲沟末端收集雨水。

4 结束语

自2015年国家首批海绵城市试点至今，海绵城市建设力度不断加大，各地政府、企业积极响应，海绵城市对城镇生态环境改善效果显著。随着建设面积不断增大、使用年限不断增长，城市的低影响开发仍存在一些问题，如材料技术仍不是很成熟，管理上存在重建设、轻维护等問题。随着新技术不断革新、施工经验的不断累积，透水铺装在海绵城市建设中的应用亦会愈加成熟。

参考文献：

[1]李浩.城镇化率首次超过50%的国际现象观察[J].城市规划学刊，2013（1）：43-50.

[2]赵飞，张书函，陈建刚，等.透水铺装雨水入渗收集与径流削减技术研究[J].给水排水，2011，37（S1）：254-258.

[3]Ahiablame L M，Engel B A，Chaubey I，Effectiveness of Low Impact Development Practices：literature review and suggestions for future research[J].Water，Air，and Soil Pollution，2012，223（7）：4253-4273.

[4]刘连新，张伟勤.高原环境建筑材料[M].北京：中国建材工业出版社，2010：110-112.

[5]王华.透水铺装在海绵城市中的应用[J].山西建筑，2016，42（7）：143-144.

[6]韦甦，吴力平，李军.透水砖应用于海绵城市建议的若干问题探讨[J].中国给水排水，2017，33（12）：1-5.

[7]周利睿，耿飞，等.透水铺装技术的发展现状[J].结构设计与施工技术，2016（07）：37-39.