海绵城市透水道路及其施工工艺

摘 要：随着城市化进程的加速，城市面临着日益严重的水资源问题和城市洪涝风险。海绵城市是一种创新的城市规划理念，透水道路作为其中的重要组成部分，具有重要的水资源管理和洪涝调控功能。本文旨在研究海绵城市透水道路的设计原理和施工工艺，通过对透水道路材料、结构设计和施工技术的分析，探讨如何有效实现透水性能和道路承载能力的平衡。通过文献综述和案例分析，总结了透水道路施工的最佳工艺，并提出了优化设计和施工工艺的策略。研究结果表明，透水道路的合理设计和精细施工可以显著改善城市的水环境质量，减缓洪涝风险，提高城市的可持续发展能力。

关键词：海绵城市；透水道路；施工工艺文章编号：2095-4085（2024）04-0052-03

0 引言

在当前城市化进程快速推进的背景下，城市面临着严峻的水资源和环境保护挑战。海绵城市作为一种创新的城市规划理念，提出了解决这些问题的新途径。其中，透水道路作为海绵城市中的重要组成部分，具有促进雨水渗透、减少洪涝风险、改善城市生态环境等多重效益。

1 海绵城市和透水道路的概述

1.1 海绵城市的定义和特点

海绵城市是一种可持续发展的城市规划理念，旨在通过模仿自然生态系统的功能，将城市转变为具有水资源可持续利用、自然生态保护和灾害风险减轻能力的城市。与传统城市相比，海绵城市注重合理管理和利用水资源，包括收集、储存和再利用雨水，减少雨水排放和地下水过度开采。海绵城市采用多种手段来管理雨水，如建设雨水花园、湿地和渗透系统，以实现雨水的自然循环和减少洪涝风险。同时，海绵城市强调保护和恢复自然生态系统，包括湿地保护、生物多样性保护和生态景观规划，以提高城市的生态环境质量。通过改善城市排水系统、减少洪水和水灾风险，海绵城市提高了城市的抗灾能力和社会安全性。海绵城市的理念已经在许多国家和城市得到应用，并为城市可持续发展提供了新的路径和模式。

1.2 透水道路在海绵城市中的作用和意义

在海绵城市中，透水道路的重要性和意义不可忽视。通过使用透水材料和结构，透水道路能够有效促进雨水的渗透和自然排水，从而减少城市的雨水径流，缓解洪涝问题。透水道路还能够收集和储存雨水，为城市提供可持续利用的水资源，减少对地下水的过度开采，实现水资源的保护和节约。此外，透水道路的设计考虑到生态要素，能够创造良好的生态环境，提供生物多样性保护和自然景观，促进城市的生态功能提升。它还有助于减少城市的热岛效应，为城市提供自然的降温和通风效果，改善城市的环境质量，增加人居舒适性。透水道路的应用可以使城市更加可持续、生态友好和宜居，符合海绵城市的理念和目标。

2 透水道路设计原理

2.1 透水道路的基本原理和要求

透水道路的设计目标是实现雨水的渗透和自然排水，以减少洪水积水和雨水径流对城市环境的不良影响。在透水道路的设计中，关键考虑因素包括渗透性能、结构强度和稳定性，以及污染物过滤功能。首先，透水道路需要具备较高的渗透性能，使雨水能够快速渗透到地下水层，从而减少地表积水和排水系统的负荷。通过选择透水材料和设计合理的结构，确保道路具有良好的渗透性，能够让雨水迅速渗透并补充地下水资源。其次，透水道路必须保持足够的结构强度和稳定性，以满足交通和使用的要求。在材料选择和结构设计中，需要考虑道路的负荷承载能力、抗冲击性能和抗变形能力，确保道路在使用过程中不会发生变形或破裂。此外，透水道路还应具备污染物过滤功能，以保护地下水质量。通过选择适当的道路材料和设置过滤层，可以有效截留和去除雨水中的污染物，如悬浮颗粒、油污和化学物质，净化雨水并保护地下水资源的质量［1］。

2.2 透水道路材料的选择与性能

透水道路材料的选择是实现透水性能的关键因素。常见的透水道路材料包括透水混凝土、透水砖和透水沥青等。这些材料应具备高透水性能，即能够迅速让雨水渗透，又能保持相对稳定的透水性能。此外，透水道路材料还需要具备足够的强度和稳定性，以承受交通和使用时的荷载。材料的强度和稳定性可以通过优化材料配比和结构设计来实现，以确保透水道路在使用过程中能够保持结构完整和功能正常。为了确保地下水质量，透水道路材料还需具备有效截留和去除雨水中污染物的能力。这一功能的实现主要依赖于材料的孔隙结构和滞留层设计。透水道路材料的孔隙结构应该能够容纳大量的雨水，并使其迅速渗透到下方的滞留层；滞留层可以起到过滤和吸附污染物的作用，确保雨水中的污染物不会进入地下水系统。在选择透水道路材料时，还应考虑材料的耐久性和维护成本。材料需要能够经受住长期的使用和自然环境的影响，同时减少维护和修复的需求。选择具有较长使用寿命和较低维护成本的材料，可以有效降低透水道路的运营成本和环境影响。对于不同的透水道路项目，根据具体的要求和条件，选择合适的透水材料是至关重要的。

2.3 透水道路结构设计考虑因素

透水道路的结构设计需要考虑多个因素，以平衡透水性能和强度稳定性。通常，透水道路由基层、中层和表层构成，每一层的材料类型和厚度需要合理设计，以满足透水性能和强度要求。透水道路的设计还需要与城市排水系统相衔接，确保雨水能够快速排出，以防止积水和淤泥的形成。在设计中要考虑透水道路的坡度和排水设施，确保雨水顺利引导到排水系统中。过滤层的设计是透水道路中污染物截留的关键环节。合理选择过滤材料和过滤层厚度，可以提高截留效果。过滤层能够过滤掉雨水中的污染物，防止其进入地下水系统，从而保护水质。在透水道路的施工过程中，需要注意材料的铺设和压实，以确保道路的透水性能和稳定性。施工工艺要求正确的材料配比、适当的压实方式和充分的质量控制，以确保道路层间的结合紧密，并且不会出现变形和破损［2］。

3 透水道路施工工艺

3.1 施工前的准备工作

在透水道路施工前，需要进行一系列的准备工作，以确保施工的顺利进行和最终的质量。首先，进行道路的勘察和设计工作。这包括确定透水道路的布置和尺寸， 须考虑到交通流量、排水系统和周围环境等因素，制定详细的施工方案。接下来，根据设计要求，采购和准备透水道路所需的材料。透水道路的材料包括透水层材料、过滤层材料和基层材料等。这些材料需要符合相关的标准和规范，并具备所需的透水性能和强度。同时，准备所需的施工设备和工具。这包括铺设机械、压实机械、振动板等工具和设备。这些设备应具备适当的规格和性能，以确保施工的高效性和质量。在准备工作完成后，可以进行透水道路的施工。施工过程中需要按照施工方案进行透水层、过滤层和基层的铺设和压实。施工人员应熟悉施工要求和操作规程，并进行适时的质量检查和控制，以确保施工的质量和持久性。

3.2 透水道路施工技术与方法

透水道路的施工技术和方法对于确保施工质量和透水性能至关重要。

（1）在施工前，要确保基层平整并进行均匀的压实，以提高基层的稳定性和强度。如果基层存在不平整或松软的地方，应进行修复和加固。

（2）根据设计要求，将透水层材料铺设在基层上。采用适当的铺设机械和方法，确保透水层的均匀性和紧密性。铺设过程中要注意避免空隙和松散部分的产生。

（3）根据设计要求，将过滤层材料铺设在透水层上。注意过滤层的厚度和均匀性，以保障有效的污染物截留功能。过滤层的材料选择和施工要求应符合设计规范。

（4）根据需要，进行透水道路表层的铺设。可以选择透水砖、透水混凝土或透水沥青等材料，根据设计要求进行铺设。表层的选择应考虑透水性能、强度和耐久性等因素。

（5）对透水道路的各层进行适当的压实和振动，以提高结构的稳定性和透水性能。压实过程中要注意避免过度压实导致材料破损或失去透水性能。

（6）在施工过程中，要进行适时的质量检查和控制。包括对材料的质量进行检测、施工工艺的合规性检查和结构的稳定性评估等。必要时，可以进行现场试验和取样分析。

3.3 质量控制与施工管理

在透水道路的施工过程中，质量控制和施工管理是确保施工质量符合设计要求的重要环节。

（1）要对施工过程进行定期检查，确保施工按照设计要求和施工方案进行。重点关注关键节点和关键工序，及时发现并解决问题，以确保施工质量。

（2）须对施工人员进行培训，使其熟悉透水道路的施工工艺和要求。培训内容可以包括透水道路材料的正确使用、施工工艺的操作要点和质量控制的方法等。通过培训，提高施工人员的技术水平，确保施工质量和效率。

（3）对采购的材料进行质量检验和控制。确保材料符合设计要求，并具备所需的性能和质量。同时，对材料进行适当的存储和保护，避免受到外界环境的影响而损坏或质量下降。

（4）记录施工过程中的关键参数和质量控制信息。包括施工过程中的施工方法、材料使用情况、施工质量检查结果等。编制施工报告，将这些信息进行整理和汇总，以便将来进行质量评估和维护时作为参考。

4 案例分析与实践经验

4.1 成功案例介绍及效果评估

在本节中，以某城市中心广场透水道路项目为例，这个项目位于城市中心广场，覆盖面积约为5 000平方米。广场原有的铺装材料被更换为透水混凝土，以提高地表水的渗透能力。项目完成后，广场的排水性能得到了显著提升，雨水可以迅速渗透到地下，减少了地表积水和排水系统的压力。此外，透水混凝土的使用还改善了广场的生态环境，增加了土壤湿度，有利于植物生长。

4.2 实践中的挑战和解决方案

在实践中，透水道路的实施和运营确实存在一些挑战。案例中，由于不同材料的透水性能和耐久性直接影响道路的成效，为了解决这一挑战，项目团队进行了详细的材料调研，选择了具有良好透水性能和足够强度的透水混凝土。此外，还考虑了材料的成本效益、施工便捷性和后期维护等因素；透水道路的施工技术要求较为特殊，以确保道路的透水性能和稳定性。在案例中，广场的透水混凝土施工需要保证均匀性和密实性，以避免影响其透水性能。为了解决这一挑战，施工团队采用了专业的施工设备和工艺，例如使用振动板和压实机械来确保混凝土的密实性，同时避免过度压实，以保持混凝土的透水性；透水道路的长期可持续运营需要有效的维护管理。在案例中，广场的透水道路需要定期进行检查和维护，以保证其透水性能和外观。为了解决这一挑战，项目团队制定了一套完善的维护管理计划，包括定期巡检、清洁、修复和更换损坏的部分。

4.3 透水道路的维护与管理策略

透水道路的维护与管理策略是确保其长期效能和可持续性的关键。为确保透水道路的状况良好，项目团队制定了定期巡检计划，可以及时发现潜在问题，并采取相应的维护措施。为了保持透水道路的透水性能和外观，项目团队定期进行清洁保养。这包括清除道路表面的杂物、落叶和灰尘。清洁保养有助于防止杂物堵塞透水孔隙，确保道路的透水性和排水效率。对于出现的损坏或磨损部分，项目团队采取了及时的修复和维护措施。为了提高维护人员的专业水平，项目团队提供了培训和指导。通过培训，维护人员能够更好地应对日常维护工作，确保道路的长期效能。

5 优化设计与发展趋势

5.1 透水道路设计的优化方法

透水道路设计的优化方法可以综合考虑多个方面，通过考虑城市的气候特征、降雨强度和径流特性等因素，确定透水道路的设计参数，如透水层材料的渗透系数和厚度。在透水道路设计中，选择具有较高透水性能和稳定性的材料是关键。透水道路的排水系统设计是非常重要的一部分。需要合理设计雨水的收集和排出系统，确保雨水能够迅速排出，并防止积水和淤泥的形成。同时，考虑到道路周边的地下水和自然水体的保护，要设计合适的雨水处理设施，以去除雨水中的污染物，确保地下水的质量。优化的透水道路设计应考虑城市的气候特征和土地利用类型。根据城市的降雨分布、径流特征和土地利用情况，合理确定透水道路的布置和尺寸，以最大程度地利用雨水资源，减少城市的洪涝和水资源浪费［3］。

5.2 技术创新与发展趋势

透水道路技术正处于不断创新和发展的阶段，研究人员应不断寻求新型的透水材料，以提升透水道路的性能和可持续性。例如，透水混凝土的改良和优化，可以增强其透水性能和强度。利用物联网、传感器技术和数据分析等手段，建立智能化的透水道路监测与管理系统。透水道路可以集成可再生能源技术，如太阳能和风能，为道路照明、监测系统和周边设施提供能源。利用先进的设计工具和仿真技术，可以实现智能化的透水道路设计。

5.3 透水道路与城市可持续发展的关系

透水道路与城市可持续发展密切相关。透水道路在城市可持续发展中的重要作用包括水资源管理、减少洪涝风险、改善城市生态环境等方面。通过透水道路的应用，可以实现城市水资源的保护和高效利用，提升城市的抗灾能力和环境质量，促进城市的可持续发展。

6 结语

本文系统地探讨了海绵城市透水道路及其施工工艺。通过本文的研究，深入理解了海绵城市透水道路的设计和施工原理，以及其在城市可持续发展中的重要作用。同时，还提出了优化设计和创新发展的方向，为实际应用提供了有益的参考和指导。

参考文献：

［1］郭素龙.海绵城市建设中道路排水管道的施工技术要点探析［J］.住宅与房地产，2018（8）：176.

［2］李尉毓.海绵城市建设中市政排水管道的施工技术要点探析［J］．住宅与房地产，2018（6）：175.

［3］刘昌福.海绵城市建设中道路排水管道施工技术要点探析［J］.住宅产业，2017（10）：56-58.