海绵城市建设中透水铺装和路面的研究与应用

罗 江 秦洁钰 黄雨阳

(西华大学 土木建筑与环境学院，四川 成都 610039）

海绵城市是指指城市具备海绵的蓄水、排水等功能，在城市区域内，将雨水积存、渗透、净化、利用[1]。目前夏季雨后，国内部分城市排水困难，海绵城市建设可以解决此类问题[1，2]。北京大学的俞孔坚[2,3]、长安大学的沙爱民[2，4]、华南理工大学的张肖宁[2]、同济大学的吕伟民[2]、北京建筑大学的车伍等国内科研人员[2]，对海绵城市建设、透水铺装和路面等问题，开展了卓有成效的研究[3]。

本文分析研究了透水铺装和透水路面的作用、结构、优点、缺点等问题。研究结论是透水铺装和路面是海绵城市建设的重要组成部分，有不同的适用范围，因地制宜选用。

1 海绵城市建设的基本情况

我国大部分地区气候属于典型的大陆性季风气候[2]。海绵城市建设首先考虑把有限的雨水留下来，削减洪峰流量，彻底地改变了“以排为主”的理念[1]。建设海绵城市减少了排水管网的建设工程量[1]。海绵城市建设的重要建设的内容是下雨时通过工程和生态措施,从而实现收集、利用雨水[1-3]。海绵城市建设同时还具有社会效益、生态效益[1，2]。因此，目前国家大力地提倡、推进海绵城市建设[3，4]。

国内城市的铺装和路面的不透水率较高，这引起了雨后地表径流急剧的增加、雨水下渗率太低等一系列问题。海绵城市要解决的问题，也是由于不透水铺装和路面较多而引起的问题。因此，透水铺装和透水路面是海绵城市建设的一项重要举措[1，5]。海绵城市建设过程中，透水铺装和透水路面作为对雨水径流的源头控制，应得到更大的研究与应用。

2 透水铺装的研究与应用

透水铺装采用透水良好、孔隙率较高的材，在路面强度和耐久性得到保证的前提下，雨水顺利地进入铺装结构内部并下渗，从而实现雨水补给地下水、减小乃至于清除地表径流的目的。通过透水材料在各铺装结构层的应用，使雨水能够顺畅进入铺装结构，并及时下渗，这就是透水铺装设计思路。但是，铺装结构较高的空隙率导致透水铺装结构的承载力下降，导致其应用的范围限于人行道、广场、停车场等承载力要求较低的情况。

透水铺装有以下几种形式：

(1)采用透水性地砖等材料铺装,此类铺装材料的透水效果良好,还兼具景观性、生态性。

(2)采用植草格、孔形砖等材料铺装,材料并不具备透水性,但是由于制作成品的样式是孔洞形,因此通常孔洞率可达 40%以上,还可以用孔洞植草，尤其适合用于停车场等场合。

(3)采用实心砖、石块等材料铺装,实心砖、石块间留有空隙,填充泥等自然材料，尤其适合用于公园等场合。

(4)采用细碎石、鹅卵石等材料铺装,用大小一致的碎石、卵石散落地完成铺筑。该铺装方式特点是地面的透水性好,但是并不能提供长草的条件。

(5)采用孔型砖以及碎石等材料铺装,在带孔的地砖的孔洞中间放入小卵石以及碎石完成铺装,铺装透水率明显高于全硬化铺装。

依据铺装所在地的地质构造、土壤类型、地下工程情况,透水铺装分为两种类型：排水型铺装和透水型铺装。

排水型铺装的铺装材料是透水的,但是垫层或基层是不透水层。这就意味着雨水通过透水铺装，不能继续下渗到基层，而是沿基层上方排到路体两侧,再排到雨水井，最终还是排到城市雨水管网，因此有学者将其称之为“半透水铺装”。排水型铺装主要适用于地下空间（如车库等）以上的地面。透水型铺装采用透水垫层或者粘结层,雨水可以渗入路基土,并储存于土壤的内部。但是，较一般铺装或排水型铺装，透水性铺装强度更低，适用于人行道和园林铺装等。由于实现雨水的就地解决,减轻了排水的压力,还可以补给地下水,值得推广，也是符合海绵城市建设理念的铺装方式。透水铺装因其多孔结构特性，不仅能够使雨水快速下渗还能够净化雨水，因此透水性铺装的环境效益显著。总体上，透水铺装的环境和社会效益突出，推广应用前景良好。

3 透水路面的研究与应用

在长安大学沙爱民教授的专著《环保型路面材料与结构》[4，5]，对透水路面做了重点研究和集中阐述。上世纪80年代，透水路面就已经在美国的费城应用[4，5]。2010年，我国透水混凝土已经大面积应用在上海世博会馆区。从透水铺装的各种形式来看,孔型砖及石子路等应用范围有限,主要是停车场、园路等。但是大面积的车行道、人行道、广场都需要无缝隙的铺面形式：透水混凝土路面,这也是现在透水路面研究的重点。不同于传统的路面形式单纯的要求结构满足承载力的要求，透水路面结构需要兼顾透水性以及结构稳定性。

透水性混凝土、透水性多孔沥青混合料等透水路面材料主要应用于车行道、自行车道、商业街道等[6，7]。要实现透水路面的渗水目的，不能只靠路面面层材料的透水功能，对路面其他结构层也有要求。

透水混凝土路面自上而下的结构一般为透水混凝土面层、透水基层、路基。四川省成都市的中环路全线长约42公里，融入海绵城市理念完成建设。在五层结构中，自上而下采用了碎石层、渗水土工布、透水混凝土、级配碎石层等不同材料。这使得雨水一旦流入地下，就可以快速下渗。透水路面就是建设海绵城市一个重要环节，透水混凝土路面可以让大部分雨水渗入地下。因此透水路面可以有效减少地表径流，减轻城市排水管网的负荷。

透水沥青混合料路面自上而下的结构一般为透水沥青面层、透水基层、透水垫层、反虑隔离层、路基[6，7]。透水基层一般采用级配碎石、骨架空隙型水泥稳定碎石、大粒径透水性沥青混合料等材料。透水垫层一般选用砂砾、碎石、粗砂等的粒料类材料。另外值得注意的是，路基顶面一般还需要设置反滤隔离层，可选用粒料类材料、土工织物。透水沥青混合料路面也获得了相当规模的工程应用。

因为透水路面多孔结构特性，不仅能够使雨水快速下渗，减少城市热岛效应，还能减少行车噪音。总体上，透水路面的环境和社会效益突出，推广应用前景良好。

4 结语

通过研究,得出如下本文结论：

(1)海绵城市建设很有必要，透水铺装和路面是海绵城市建设的一个重要举措。

(2)透水铺装应用范围主要是停车场、园路等。车行道、人行道、广场，更适合采用透水混凝土路面和沥青混合料路面。

(3)透水铺装和透水路面,环境和社会效益突出，推广应用前景良好。