海绵城市建设中透水铺装技术的发展应用

1 海绵城市与透水铺装的关系

人类社会发展所体现出的便利化，带来了城市化进程加快，同时导致了一系列的发展问题，城市水资源、水生态、水环境就是其中最突出的问题。城市地下水缺乏、水体污染、城市雨水内涝等一系列的水资源问题，严重地威胁到了人类生存安全。为此，不同时期、不同地区提出了一系列的解决方案，其中以“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针为核心的海绵城市理念，从城市原有的生态系统保护、低影响开发等角度[1]，解决城市化发展过程中的水资源、水生态、水环境等一系列生态问题。

低影响开发雨水系统作为海绵城市建设的核心，在海绵城市建设中有着举足轻重的地位。在注重场地开发过程前后，保障其水文特征在可控范围内变动，包括场地径流量、峰值量、峰值出现时间等。为实现这一目的，透水铺装技术的采用能够有效调节场地雨水下渗、净化、汇流。

2 透水铺装的发展

透水铺装作为一种场地建设的技术手段，其来源要早于海绵城市建设理念。早在19世纪50年代，英国的工业化已见雏形，最先注重水资源问题，开发出了不含细骨料的混凝土。进入20世纪，类似的透水铺装技术已经开始大面积运用于实际建设当中。50年代，英国将其最新型的多孔沥青路面应用于机场的跑道建设，解决跑道雨天积水问题。美国从60年代也加快研究设计其透水性混凝土技术方案，到70年代荷兰的排水沥青混合料的研究应用，欧美发达国家先后进入透水铺装技术材料的研究应用，其中英国在80年代已经着手于透水铺装路面的径流抑制到污染防治的研究，我国是从90年代才开始的透水性混凝土材料研究应用。虽然国内研究起步较晚，但也有了一定的进展。得益于国内近年来基础建设步伐加快，国内学者及行业在此已有了一套完善解决方案。未来城市建设中海绵城市理念的深入，新技术、新材料的应用也必将加速透水铺装技术的发展完善。

3 透水铺装的结构设计及种类

透水铺装的透水效果、主要性能依赖于透水面层的渗透性程度，包括透水性垫层材料的选择和形式，及相关技术指标的差异化。根据面层材料和形式的不同，透水铺装分为透水性水泥混凝土铺装、透水性沥青混合料铺装、透水性地砖铺装[2]。

透水铺装路面一般由四个部分构成，从上到下依次为：透水面层、找平层、透水性垫层和透水基层。透水面层根据具体透水指标、场地类型、场地承载度等场地具体要求，可选择不同类型的透水材料，包括透水性水泥混凝土、透水性沥青混合料和透水性的预制砖。也因透水面层材料的不同，决定了找平层、透水性垫层以及透水基层的相关设计。找平层是为了稳定透水面层的透水性和透气性而放置的一层透水材料，无论透水面层材料如何，找平层一般采用粗砂、碎石、石屑，厚度不宜过厚。透水性垫层一般铺设较厚，材料上可采用砾石、砂砾料、无砂混凝土等组合形式，另外根据透水路面是否承受其他场地排水需要，确定在垫层内是否铺设排水管。基层一般使用稳定性和强度较好的天然砂砾材料或者级配碎石和无砂的混凝土的组合。透水铺装水渗透率比较大，透水路面对路基的水稳定性有一定影响，并根据已建透水路面的经验，如若采用透水沥青做主要铺装材料，需要对路基透水性垫面做防水耐渗处理。

透水性沥青混合料铺装孔隙率18%～25%，综合成本较低，强度一般，表面粗糙，整体性好，对路基稳定性要求较高，对路基透水性要求较高，适用于公园、车行道及停车场，可按照《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T 190-2012)设计。另外根据路标水进入路面后的处理，透水性沥青混合料路面分为面层排出（Ⅰ型）、基层排出（Ⅱ型）、自身消解（Ⅲ型）三种透水路面。

透水性水泥混凝土铺装孔隙率10%～25%，综合成本较低，强度低，表面粗糙，整体性好，对路基稳定性要求较高，对路基透水性要求较高，适用于公园、庭院、护坡及各种体育设施地面等，可按照《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T 135-2009)设计。

透水性地砖铺装孔隙率15%～20%，综合成本较高，强度高，表面平整，整体性一般，对路基稳定性要求一般，对路基透水性要求高，适用于小区、人行道与轻型车行道、停车场区域，可按照《透水砖》(JC/T 945-2005)设计。透水砖根据使用原材料及制造工艺的不同又分为需要高温煅烧陶瓷透水砖和通过材料粘结非陶瓷透水砖。前者孔隙率高、透水性好，后者成本较低。

4 透水铺装路面的突出优点

透水铺装道路孔隙率可达15%～25%，比普通路面高约20%，有利于雨水下渗、回收利用、节约用水、减少城市的洪涝灾害、补充城市的地下水、减少城市地质沉降灾害。另一方面，由于透水铺装整体孔隙率大，可节省大约20%沥青原材料，大大减少了沥青材料炼制过程中排放的二氧化碳。

因透水铺装路面孔隙中残留水分蒸发吸热，又能够迅速排出受到太阳辐射的热能，可降低路面内部温度，进而提高路面的高温稳定性和耐久性。经实际实验表明，夏季透水铺装路面相对与传统铺装路面，尤其是普通沥青路面和混凝土路面，温度可降低10℃～20℃[2]。透水铺装路面也因此能够起到降低路表和路面内部温度、延长道路使用寿命、减缓热岛效应的作用，从而提高人居舒适度。

另外由于透水铺装路面粗糙多孔，可吸收机械噪音，减少噪声污染，提高人居环境质量。经实际检测，透水铺装可比普通路面降低6dB以上的噪音。粗糙的透水铺装路面还可增加地面防滑性，减少雨天车辆溅水、水雾等现象，增强驾驶视线，减少雨天夜间灯光的路面反射、炫目。提高车辆雨天行驶安全性，大大降低雨天行车事故发生率。

5 透水铺装施工要点及其注意事项

透水铺装的施工质量控制十分重要，相较于传统施工方式，需要更加精细的施工管理，施工过程也要严格遵守相关技术规程。透水铺装基层摊铺施工过程中，要精确控制碾压力度和次数，既要让基层有符合标准的透水能力，也要保证基层的设计强度；透水混凝土施工过程要严格按照物料的配比要求进行施工，在透水混凝土的设计强度大于5MPa情况下每5m～6m设置加入柔性材料的伸缩缝；根据不同气候条件，在施工结束后喷涂封闭剂，并保持14d～28d的养护期；由于透水沥青路面一次碾压成型，因此施工过程中要时刻检查碾压效果平整度、高度是否满足要求；透水砖施工应根据使用场景选择适当厚度的砂石或三合土垫层，透水砖铺贴时要留有缝隙并用中粗纱填缝。

6 透水铺装路面养护注意事项

透水铺装本身具有一定的自我养护功能，由于孔隙率大，方便车辆承压后快速恢复原来的空隙形状，在恢复过程中可以挤压出空隙中的灰尘，雨天能起到清洁路面作用。透水铺装早期养护十分重要，直接影响到了透水铺装的使用寿命及透水效果。因透水铺装孔隙率大，易失水干燥，为保障早期水泥等建筑材料水化，应采用人工洒水方式保证一定的湿度，并用布条覆盖表面。后期养护重点在于保障透水铺装孔隙率，注重日常清扫和封堵空隙的清除。可依据封堵情况采用风机吹扫、高压水冲的等方式清理路面。