一种新型海绵城市道路多孔排水混凝土基层施工技术

吴思聪

(成都建工第三建筑工程有限公司，四川成都610000)

1 海绵城市与透水路面

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在应对环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的适应性，也可称之为“水弹性城市”。在目前海绵城市施工建设过程中，大多主要利用道路向两侧的植草沟、渗水砖、雨水花园、下沉式绿地等有组织的绿色措施来组织排水，在暴雨等降雨量较大的天气情况下，往往达不到海绵城市建设“大雨不积水”的要求。这种排水方式忽略了海绵城市最根本的排水方式——竖向排水，即让雨水通过路面垂直下渗进入管道系统进行排，使得从路面垂直下渗的雨水通过渗透的方式进入地下排水管，这种方法缓解了溢水井的排水和土壤蓄水压力，能保证在降雨量较大的情况下，路面不产生积水或只有很少量的积水。

为了缓解硬化路面对水资源的负面影响，以及缓解硬化路面对市政排水的影响，多会在硬化路面设置透水基层，现有的透水基层的透水能力主要通过铺设的填料的孔隙率来调控，当填料的孔隙率越大时，透水基层的透水能力越强，当填料的孔隙率越小时，透水基层的透水能力越弱。填料孔隙率还与透水基层的强度相关，填料的孔隙率越大，透水基层的强度往往越小，透水基层越容易发生沉降、凹陷等不良情况。本文提出一种透水基层及其施工方法，以解决现有技术中基层的透水能力与结构强度不能兼顾的问题。

2 工艺实施流程

2.1 施工准备

在管道施工前，提前对用到的HDPE双壁波纹管和UPVC塑料管进行开孔，与传统渗透管开孔方式不同，不需在管身作环形布置开孔，本文中HDPE波纹管仅在管道上部开孔，开孔位置为管道截面0°、90°、180°、45°、135°处，其中45°、135°的孔洞与0°、90°、180°的孔洞在管道波纹的各个波谷上间隔分部，为避免孔洞堵塞故采用条形孔代替圆形孔。HDPE双壁波纹管根据所用管道管径大小不同，所开条形孔的大小规格也不一致，见表1。

2.2 作业条件

(1)夯实基础，确保基础达到设计地耐力要求，并由项目技术负责人组织有关人员验收。

表1 HDPE双壁波纹管开孔尺寸

(2)平整场地，做好排水处理，确保基础不积水。

(3)清除搭设范围内的障碍物和杂物。

2.3 铺设第一透水层

在路基铺设砾石混凝土层，可选的使第一透水层与路基大致同宽，或可选的使第一透水层略窄于路基，并找平，第一透水层主要承受由道路路面传力来的载荷，并将载荷分布至路基，隔离及缓和路基对上部的影响，为稳定层施工提供方便，第一透水层可以采用透水能力好、隔离效果好，且易于找平的材料，例如碎石混凝土、砾石混凝土、工业废渣等，本实例中采用砾石混凝土，砾石混凝土在凝固前具有和易性好、流动性好的特点，便于浇筑并平铺于路基，以及在其上固定设置网状结构，且凝固后的砾石混凝土能够隔离路基，其透水性好，有利于排水。

第一透水层设置于稳定层靠近路基的一侧，第一透水层找平路基表面，并将不良路基与稳定层隔离，例如隔离湿软路基、冻胀路基等，并且为稳定层提供平整的施工面，增大稳定层与路基的接触面积，提高稳定层抵抗相对于路基滑移的能力。并且，第一透水层还能避免网状结构的管体直接支设于路基，减少网状结构产生由于局部应力集中而破坏的情况。

2.4 设置稳定层

在第一透水层凝固成型前，将若干管体以大于小于的预设角度倾斜插设于第一透水层使其固定，将管体交叉的部位固定，例如通过胶粘结，或焊接，或绑扎等方式固定，具体的固定方式以能够牢靠固定为准，以使管体形成稳固的网状结构。

并且使上述的若干管体的端部大致均匀分布于稳定层，使网状结构为空间网状结构，即从由路面至路基方向以任意角度在稳定层获取截面时，若干管体均呈网状结构。

本文所述的透水基层，其包括透水的稳定层，包括透水的稳定层，稳定层包括填料和多根管体，管体至少具有沿轴向的用于容许水流通过的流道，流道至少贯穿管体的端部；任一管体均与路面成预设角度固定设置，预设角度大于0°且小于180°，多个管体相互交叉成网状，填料填充管体形成的网状结构的空隙中，管体之间相互连接或通过填料支撑以保持各个管体的预设角度。

通过设置与路面成预设角度固定的多根管体，其预设角度大于0°小于180°，管体与路面不平行，若干管体交叉并连接以形成网状的结构，将填料填充于管体形成的网状结构的空隙中最终形成稳定层，或者说将管体以预设角度放置于填料形成的几何体内，通过填料来支撑管体以保持其预设的角度最终形成稳定层。

在稳定层受到靠近路面一侧传来的压力时，该稳定层中管体形成的网状结构能够沿管体及各管体的连接节点传递压力，使该压力至少部分转化为其他方向的力，提高稳定层抵抗沉降变形的能力。通过设置管体形成网状结构，在填料的孔隙率较大时，能够弥补稳定层的结构强度、刚度和抗变形能力，以兼顾稳定层的透水能力和结构强度。

同时，在填料的孔隙率较小，不足以应付突然增大的瞬时排水需求时，管体设置的流道还能够提高稳定层的临时蓄水能力，提高路面即时排水的速率。在同一填料情况下，填料孔隙率较小时，则其排水率较小而强度较大，管体在进一步提高稳定层抗变形能力的同时，其流道还能提高即时排水的需求，从而使稳定层能够进一步兼顾排水能力和结构强度。

2.5 填充填料

向网状结构的空隙中填充填料，填料为砾石混凝土，将拌和好的砾石混凝土填入网状结构的空隙中，使用捣棒在网状结构的空隙中插捣，排除气泡和空隙，使填料均匀填充密实。

稳定层的宽度小于第一透水层的宽度，稳定层的宽度方向的边缘与第一透水层宽度方向的边缘的距离为20～40 mm，以便于应力扩散，及便于稳定层施工，降低施工难度，加快施工进度。

上述的固定管体工序和填充填料工序可以调换，如先固定管体，再填充填料。或者，先在第一透水层铺设砾石混凝土，然后将预先采用管体制作完成的网状结构沉入砾石混凝土中，为了内部成型考虑，可以使用捣棒插捣以排出空气。上述的管体，也可以是单独倾斜插入第一透水层中，形成如砾石混凝土等填料或胶凝材料固定而成的网状结构，而非直接固定连接的网状结构。

填料形成多孔固体结构的同时，管体的流道中也设有胶凝材料。通过在管体的流道中设置胶凝材料填充管体，胶凝材料可以辅助支撑管体的管壁，增强管壁的几何稳定性，提高管体的承载能力；管体的管壁可以对胶凝材料提供侧向约束，能够缓解胶凝材料由于受力而致使内部发生微裂纹或内部微裂纹发展的情况。管体与胶凝材料结合，既提高了胶凝材料的塑性和韧性，又提高了管体强度，延缓或避免管体局部变形或屈曲，起到大幅提高网状结构的承载能力和结构强度的作用，进一步兼顾稳定层透水能力和结构强度的作用，缓解或避免沉降变形。

将管体的管壁开设允许胶凝材料流出的出浆孔，让出浆孔与流道连通，使得管体流道内的胶凝材料能够与填料更好接触，凝固后二者的胶结在一起，增大了管体与填料的连接强度，增强了稳定层的整体性，进一步提高了稳定层抵抗沉降变形的能力。

2.6 固定拉结丝

如上节所述在增强稳定层强度方面，在管体外壁固定若干拉结丝，每根拉结丝至少固定连接2个管体。本实例中采用钢丝绑扎于管体外壁。

一方面，拉结丝连接于管体之间，增加网状结构的多余约束，进一步防止网状结构失效，提高网状结构的结构强度和受力能力；另一方面，拉结丝分布于填料中间，提高填料的抗拉强度、抗弯剪强度及抗冲击强度，使稳定层的韧性得以提高，进一步提高稳定层抵抗沉降变形的能力。因此拉结丝进一步弥补填料孔隙导致的稳定层强度降低，使其能进一步兼顾透水能力和结构强度(图1～图3)。

图1 管道与拉结丝固定示意

图2 多孔排水混凝土基层断面示意

图3 多孔排水混凝土基层平面示意

2.7 铺设第二透水层

在稳定层表面铺设第二透水层，将拌和好的透水混凝土铺设于稳定层表面，并找平。

设置第二透水层的宽度小于稳定层的宽度，第二透水层的宽度方向的边缘与稳定层宽度方向的边缘的距离为10～30 mm，以便于应力扩散，及便于稳定层施工，降低施工难度，加快施工进度。

第二透水层采用透水性好且强度较大的材料，例如碎石、石灰、砂砾、工业废渣或其他稳定的粒料，或者，采用上述一种材料或多种材料混合作为骨料的混凝土，本文研究过程中采用透水混凝土，透水混凝土凝固成型后具有良好的抗冻融性，并且耐磨、易维护，可以有效保护稳定层。透水混凝土中粗骨料的量大于细骨料的量，其透水性、水稳性和强度较好，承载力高，有利于传递荷载和路面排水，并且砾石混凝土还能起到胶结稳定层和路面的作用，减少稳定层与路面之间出现空鼓的情况，减少路面由于空鼓而凹陷或沉降的情况，延长路面耐久性，提高路面质量，还能增强稳定层与路面的整体性，消除路面与稳定层相对滑移的问题。

上述的工序中，在前一工序设置的结构层尚未完全凝固时，即可进行下一结构层设置，以使相邻结构层相互胶结，加强其连接强度，增强整体性。

3 结束语

使用新型海绵城市道路多孔排水混凝土基层组成的排水系统，提高收集、疏导、排放城镇住宅小区路面上雨水的效率。在有效减少路面积水概率的同时，地下土壤中的多余水分通过渗透进入排水管，可缓解土壤蓄水压力，降低地下水位，环境效益明显。地下开孔雨水管包裹专用渗水土工布，加上雨水通过透水路面、透水垫层、砂石层后渗透土工布排入管道，使得雨水进入排水管道已经过多次过滤，便于其回收利用，具有较高的经济效益。