本申請屬于城市路面結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度、高滲透性的透水路面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前城市路面基本都為阻水結(jié)構(gòu)層，且占很大比例的城市總面積。便捷的交通基礎(chǔ)設(shè)施、平整的道路雖然給人們出行帶來了極大方便，但這些非透水路面給城市的生態(tài)環(huán)境也帶來了極大的負(fù)面影響。

首先，路面鋪裝的不透水性將寶貴的自然降水完全與下層土壤及地下水阻斷，降水大部分通過城市排水系統(tǒng)管網(wǎng)排入江河湖海等地表水源中，加之城市地下水的過量抽取，導(dǎo)致城市地下水位越來越低,形成了地質(zhì)學(xué)上的“漏斗型”地下水位，引發(fā)地面下降，沿海地區(qū)還會導(dǎo)致海水倒灌。降水一般是先通過地面的排水坡度或地表明溝排入下水道，在進(jìn)入下水道前需經(jīng)過較長距離的地表徑流才能進(jìn)入城市地下排水系統(tǒng)，此間在強(qiáng)降雨的情況下就會產(chǎn)生較大的地表徑流量，增加了城一市排水管網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，甚至引起城市型雨洪的發(fā)生。地表徑流過程使最初相對清潔的雨水溶入大量的城市地表污染物，這種徑流過程中產(chǎn)生的二次污染，通過城市排水系統(tǒng)進(jìn)入周圍地表自然水體，加重了自然水體的污染程度。其次，這種表面致密的地面鋪裝不利于緩解城市的噪音污染，主要是來自路面交通產(chǎn)生的噪音；在雨天由于硬化地面不能及時排水，造成路面積水，使雨天行車產(chǎn)生“漂滑、飛濺、夜間眩光”等現(xiàn)象，給行人出行和車輛行駛帶來不便和安全隱患。再者，這種不透水的鋪裝與周圍城市建筑共同作用，會增加城市的“熱島效應(yīng)”。還有由于它的色彩灰暗，缺乏生氣，現(xiàn)代的城市也被稱為“灰色的熱島”。

透水路面與之前密實型路面結(jié)構(gòu)截然不同。透水路面利用多孔混凝土較強(qiáng)的滲透能力，將降雨下滲到土基或?qū)⒔涤甏鎯υ诼访娼Y(jié)構(gòu)層的孔隙中，形成地下水庫。傳統(tǒng)透水路面存在以下缺點，一是由于受到強(qiáng)度低的多孔混凝土的限制，只能應(yīng)用于停車場、人行道、展會的會展區(qū)步行道、城市休閑廣場等地方，二是由于大量的降水長期在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部集聚，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)長期浸水而損壞。因此，需要一種既能應(yīng)用于主、次干線等各等級城市行車路面，同時又能與自然環(huán)境協(xié)調(diào)共生，為人類構(gòu)造舒適生活環(huán)境的透水路面結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、透水性好、強(qiáng)度高、可與自然協(xié)調(diào)共生的路面結(jié)構(gòu)。本申請還要提供該路面結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法。

本申請解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種高強(qiáng)度、高滲透性的透水路面結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)于土基上的隔水封層、基層和面層；所述面層包括透水骨架、及位于透水骨架孔隙之間的混凝土；所述透水骨架包括相互連通的橫向透氣管、及垂直設(shè)置于橫向透氣管的豎向透水管；所述基層包括上層的碎石層和下層的砂墊層；所述隔水封層包括隔水薄膜。

首先，面層中的致密混凝土具有高強(qiáng)度和高耐久性的優(yōu)點，而位于混凝土之間的透水骨架可以將降水導(dǎo)入基層，防止降水在路面集聚。豎向設(shè)置的豎向透水管可以解決傳統(tǒng)路面不透水的缺陷，可有效減小行車荷載作用時造成的孔隙水壓力，確保將降水導(dǎo)入基層，橫向設(shè)置的橫向透氣管可以排除面層中的空氣，防止豎向透水管內(nèi)發(fā)生堵塞，而且可以吸收汽車尾氣，凈化空氣，因此，透水骨架與混凝土協(xié)同作用，在保證滲透性的同時顯著提升透水路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。透水骨架的材質(zhì)可選用廢棄塑料，通過廢物回收的合理利用與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。其次，基層起到貯水和承受一定載荷的作用，碎石層中的碎石粒徑相對較大并相互堆疊，形成了降水的流動通道，起到輸水和提高基層強(qiáng)度的作用，砂墊層中的碎石粒徑相對較小，可減緩降水下滲的速度，起到貯水、排水和提高基層強(qiáng)度的作用；再者，土基表面的隔水薄膜可以防止降水滲入土基，避免土基因蓄水而改變其形貌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

進(jìn)一步，所述豎向透水管的上部尺寸＜下部尺寸。這樣設(shè)置的豎向透水管具有防堵塞和易清潔的優(yōu)點。

進(jìn)一步，所述碎石層包括土工格室及位于土工格室空腔中的碎石；土工格室是由強(qiáng)化的HDPE片經(jīng)高強(qiáng)力焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體，具有伸縮自如，運輸可縮疊，施工時可張拉成網(wǎng)狀的特性。為了進(jìn)一步提升碎石層的導(dǎo)流作用，可以在HDPE片上進(jìn)行打孔。土工格室的強(qiáng)度高，與碎石協(xié)同作用，可以顯著提升碎石層的強(qiáng)度和輸水性。所述HDPE為高密度聚乙烯。

進(jìn)一步，所述砂墊層包括排水管、及位于相鄰排水管間隙中的貯水球。排水管可以將相對較多的降水排出，而貯水球不僅可以收集降水，而且可以在干旱時使收集的較少降水再次揮發(fā)至大氣，從而使降水循環(huán)利用，起到調(diào)節(jié)溫度、加濕空氣的作用。

進(jìn)一步，所述排水管管壁上設(shè)有排水孔；所述排水孔的排水通道上設(shè)有過濾結(jié)構(gòu)；首先，排水管通過排水孔將下滲的降水收集后排出，防止降水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部集聚，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)長期浸水而損壞，其次，過濾結(jié)構(gòu)可以防止砂墊層中的固體顆粒堵塞排水孔，從而保證排水管長期正常穩(wěn)定地工作；進(jìn)一步，所述排水管的材質(zhì)為PVC。所述PVC為聚氯乙烯。

進(jìn)一步，所述貯水球為中空的粉煤灰陶粒，其粒徑≤50mm，洛杉磯磨耗率≤60％，具有上述參數(shù)的貯水球不僅強(qiáng)度高，而且貯水性能好；其中，洛杉磯磨耗率是一種常用的表征碎石強(qiáng)度的參數(shù)，是以洛杉磯磨耗機(jī)的磨耗指標(biāo)表示碎石道碴抵抗沖擊、磨耗和邊緣剪切等聯(lián)合作用能力的參數(shù)。

進(jìn)一步，所述碎石為級配碎石，其滲透系數(shù)≥150mm/min，以上述碎石構(gòu)成的碎石層兼具降水流通通道多且碎石層的強(qiáng)度高的優(yōu)點，可顯著提升路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和滲透性。

進(jìn)一步，所述隔水薄膜為土工薄膜；同一層上相鄰的隔水薄膜搭接的接縫長度為300-600mm；上下層相鄰接縫的錯開長度≥500mm。這樣可以有效防止未被收集的降水從接縫處滲入土基。

一種高強(qiáng)度、高滲透性的透水路面結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法，包括以下步驟：1)鋪設(shè)隔水薄膜；2)鋪設(shè)砂墊層：鋪設(shè)排水管，在相鄰排水管之間的間隙中填充貯水球；3)鋪設(shè)碎石層：在砂墊層的表面鋪設(shè)土工格室，然后在土工格室的空腔中填充碎石；4)鋪設(shè)面層：在碎石層的表面鋪設(shè)透水骨架，所述透水骨架包括相互連通的橫向透氣管、及垂直設(shè)置于橫向透氣管的豎向透水管，然后往透水骨架孔隙中澆筑混凝土。

進(jìn)一步，所述步驟4)中，在澆筑混凝土之前，先在透水骨架底部鋪設(shè)碎石封層，所述碎石封層的厚度為10-20mm，其作用是防止混凝土堵塞豎向透水管的出水口；所述步驟4)中，澆筑混凝土之后，采用振搗棒攪拌，振搗棒的插入位置距離碎石層頂部30-50mm。為了提升混凝土澆筑時透水骨架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保混凝土澆筑前后的透水骨架的滲透性保持穩(wěn)定，可以在透水骨架的表面增設(shè)蓋板，待澆筑的混凝土凝固之后，將蓋板撤除即可。

進(jìn)一步，同一層上相鄰的隔水薄膜搭接的接縫長度為300-600mm；上下層相鄰接縫的錯開長度≥500mm；所述豎向透水管的上部尺寸＜下部尺寸；所述排水管管壁上設(shè)有排水孔；所述排水孔的排水通道上設(shè)有過濾結(jié)構(gòu)；所述貯水球為中空的粉煤灰陶粒，其粒徑≤50mm；所述碎石為級配碎石，其滲透系數(shù)≥150mm/min。

本申請的一種高強(qiáng)度、高滲透性的透水路面結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點：1)強(qiáng)度高：由混凝土形成的面層和由碎石層和砂墊層形成的基層的強(qiáng)度高，服役周期長，可應(yīng)用于主、次干線等各等級城市道路行車道面，解決了傳統(tǒng)透水路面只可應(yīng)用于停車場、人行道、展會的會展區(qū)步行道、城市休閑廣場等承受荷載較小地方的缺陷。2)滲透性好：豎向透水管不易堵塞，能夠有效減小行車荷載作用時造成的孔隙水壓力，確保將降水導(dǎo)入基層，從而有效防止降水在路面集聚；基層中碎石層的透水率≥150mm/min，具有高效的輸水效率；砂墊層中的排水管可以有效地將降水排出，水處理效率高，可保持土壤中的生態(tài)多樣性。3)具有調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的功能：砂墊層中的貯水球不僅可以貯水，而且所貯的水可以再次揮發(fā)到大氣中，從而形成地下濕地系統(tǒng)，起到減緩都市熱島效應(yīng)的作用。4)空氣凈化：橫向透氣管可以排除面層中的空氣，防止豎向透水管內(nèi)發(fā)生堵塞，而且可以吸收汽車尾氣，凈化空氣。上述透水路面的結(jié)構(gòu)簡單，其鋪設(shè)方法工藝簡單，可大規(guī)模應(yīng)用。

附圖說明

圖1為一種高強(qiáng)度、高滲透性的透水路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為土工格室的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為透水骨架的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示的一種高強(qiáng)度、高滲透性的透水路面結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置于土基1表面的隔水封層2、砂墊層3、碎石層4和面層5。所述隔水封層2由上下兩層土工薄膜構(gòu)成，同一層上相鄰的土工薄膜搭接的接縫長度為500mm，上下層相鄰接縫的錯開長度為600mm。所述砂墊層3包括排水管31、及位于相鄰排水管31間隙中的貯水球，所述排水管31為PVC管，管壁上設(shè)有排水孔，排水孔的排水通道上設(shè)有過濾結(jié)構(gòu)，所述貯水球為中空的粉煤灰陶粒，其粒徑≤50mm，洛杉磯磨耗率≤60％。如圖2所示，所述碎石層4包括土工格室41及位于土工格室41空腔410中的碎石，所述碎石為級配碎石，其滲透系數(shù)≥150mm/min。所述面層5包括透水骨架、及位于透水骨架孔隙之間的混凝土，如圖3所示，所述透水骨架包括相互連通的橫向透氣管51、及垂直設(shè)置于橫向透氣管51的豎向透水管52，所述豎向透水管52的上部尺寸＜下部尺寸。

該透水路面結(jié)構(gòu)的降水流通路徑如下：首先，降水通過豎向透水管52的導(dǎo)流進(jìn)入碎石層4；然后，由豎向透水管52導(dǎo)流而下的降水經(jīng)過碎石層4中相鄰碎石之間的流動通道并下滲至砂墊層3；隨后，砂墊層3中的降水一部分通過砂墊層3中排水管31表面的排水孔進(jìn)入排水管31并被排出，一部分被貯水球收集，干旱時，被貯水球收集的降水重新?lián)]發(fā)至大氣中；最后，未被砂墊層3收集和排出的少量降水被土工薄膜隔離，不再繼續(xù)下滲至土基1。

上述透水路面結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：1)對土基1表面的腐殖土、表土和草皮等進(jìn)行清理并整平壓實，然后鋪兩層土工薄膜；2)鋪設(shè)砂墊層3：鋪設(shè)排水管31，在相鄰排水管31之間的間隙中填充貯水球；3)鋪設(shè)碎石層4：在砂墊層3的表面放置土工格室41，將土工格室41拉開并使其具有一定的應(yīng)力值，從而達(dá)到使用的強(qiáng)度要求，然后在土工格室41的空腔410中填充碎石并壓實；4)鋪設(shè)面層5：在碎石層4的表面鋪設(shè)透水骨架，所述透水骨架包括相互連通的橫向透氣管51、及垂直設(shè)置于橫向透氣管51的豎向透水管52，然后在透水骨架的表面設(shè)置封蓋53并在透水骨架底部鋪設(shè)厚度為15mm的碎石封層，最后往透水骨架孔隙中澆筑混凝土，澆筑混凝土之后，采用振搗棒攪拌，振搗棒的插入位置距離碎石層4頂部40mm，每一處持續(xù)攪拌至使混凝土中的空氣全部溢出即可，待混凝土凝固后撤除封蓋53。