透水路面的关键性能及现状研究*

苏慧敏

（山西省交通科技研发有限公司，山西 太原 030032）

随着海绵城市、智慧城市、新型城镇化进程的加快，人们对城市道路的要求越来越高。2018 年交通运输部印发的《关于全面深入推进绿色交通发展的意见》中将透水路面作为绿色交通的一项重要指标；2019 年住房和城乡建设部在《城乡排水工程项目规范》（征求意见稿）中强调了透水路面对于构建城市排涝除险系统的重要作用。城市透水路面作为新型环保型、生态型路面，具有排除积水、降低噪音、抗滑、降温、缓解城市热岛效应等功能[1]，能够很好地解决城市化进程中出现的水道系统排水不及时、路面积水过多、居民出行不便等一系列问题，具有重要的研究意义。

透水路面的应用起源于德国，在美国得到广泛推广。20 世纪80 年代，日本引进该技术，侧重于研究透水沥青路面。随后，英国、新加坡、澳大利亚等国家结合自身实际，在提升交通承载力、调节储水层厚度、削减地表径流量、净化水质等方面对透水路面开展了相应研究[2-3]。我国对透水路面的研究主要集中在本世纪，侧重于路面排除积水、分散径流量等方面。龚应安等[4]通过对普通路面和透水路面的对比研究，表明透水路面能够有效提高雨水下渗量、降低雨水污染物质量浓度；李满良等[5]通过开展吸声系数试验，证明透水路面空隙率增大、材料粒径变化对路面噪音降低具有明显作用；汪俊松等[6]以透水路面作为研究对象，阐述其通过水分蒸发，降低透水垫层温度，进而缓解城市热岛效应的机理；姜雄[7]的研究指出了透水路面材料孔隙率较大，一方面增大纹理粗糙程度，提升了路面摩擦性能，另一方面在雨雪极端天气条件下及时排除积水，有效地提升了路面抗滑性能；沙爱民等[8-10]围绕透水路面集料粒径、空隙率、基层厚度等设计指标，开展性能优化研究。然而，目前缺少基于工程应用的透水路面关键性能总结性研究。本文系统地总结透水路面相关概念和分类，结合工程实际，从降噪、抗滑、降温等方面，归纳了提升透水路面性能的关键指标，总结了现状问题并提出相应的对策建议，为具体工程实施提供了一定的指导和帮助。

1 透水路面的概念及分类

透水路面是指具有透水、降噪、吸热功能的环保型、生态型路面结构。透水路面结构包括3 层，一是面层，主要由粗骨料、细骨料、填料等组成，其中占比最大的是粗骨料（超过4/5）。材料孔隙率约为20%，该路面渗水能力是普通亚黏土的60 倍。一般通过添加高黏度改性沥青与集料，按一定比例拌和，形成特定的路面混合料。二是基层，位于面层下面，承受来自面层的荷载，一般采用开级配沥青稳定碎石、透水性良好的级配碎石、大粒径透水性沥青混合料、多孔透水混凝土基层等[11]。三是垫层，位于土基和基层之间，扩散基层荷载，一般选用开级配集料、粗砂、碎石等材料。

根据渗透方式，透水路面分为3 种类型。一是面层渗透型，将隔水性较强的材料设置于基层表面，地表积水只能渗透至面层，并通过纵坡、横坡排出道路。二是面层-基层渗透型，将隔水性较强的材料设置于路基表面，地表积水经过透水性较好的面层，渗透至基层或垫层后被引流排出道路。三是完全渗透型，地表积水经过透水性较好的面层、基层、垫层这3 个结构层，最终渗透至路基[11-12]。

3种类型的透水路面具有以下特点：一是面层渗透型透水路面，只有面层为透水层，为了保证足够厚度的储水层厚度，一般需要铺设2～3 层面层；二是面层-基层渗透型透水路面，其透水层有面层、基层；三是完全渗透型透水路面，其透水层包括面层、基层、垫层，该路面具有很好的储水能力，土基上方通过土工网格布来提高承载能力。完全渗透型透水路面要求路基土的渗透性能高、路面载荷小，该路面目前在国外的停车场、人行道等交通场所应用较多，在国内还未得到广泛应用[11-12]。

2 透水路面的关键性能

1）降噪性能。透水路面的降噪性能通常选用吸声系数作为评价指标，是指材料吸收的声能与总声能之比，通过对不同空隙率、铺装厚度的吸声系数对比试验，可以获得相应设计指标的最优取值。

按照空隙率取值，混料分为两种，闭式混料空隙率低于6%；开式混料空隙率则高于6%。通过现场试验，吸声系数在空隙率取值为22%～24%时达到最大值，能够有效增强透水路面的降噪性能。

取空隙率为21%的不同铺装厚度，按照透水路面OGFC-13 的配合比设计方案完成吸声系数的测试，测试方案选择试验厚度35 mm，45 mm，55 mm 3 个研究对象。研究发现：吸声系数的峰值和平均值在35 mm 时最大，分别为0．792 和0．400，在55 mm 时最小，分别为0．782 和0．391；在35 mm时吸声系数的频率达到最大值1 100 Hz，在55 mm时吸声系数的频率达到最小值300 Hz，在45 mm时介于两者之间[13]。3 种不同厚度时的吸声系数的峰值和平均值相差不大，但是频率差别极大。从降噪性能考量，建议尽可能增加铺装厚度。

2）抗滑和降温以及水循环性能。由于路面空隙率大，透水性路面的纹理程度既较好地提高了路面摩擦力，又提升了空气摩擦的粘滞阻力，起到较好的抗滑作用。较大的空隙率增加了路面的水循环性能，及时排除积水，有助于抗滑性能的提升。

由于空隙率的增大使得地表风能够将面层热量及时带走，加速了热量循环，起到了良好的路面降温效果。工程应用表明，透水路面与普通路面降温性能相比，可比普通路面多降6～8 ℃[13]。

在水循环性能方面，普通路面一般采用“两边低、中间高”的施工方式。通过道路两边的排水沟渠进行积水排除，无法实现良好的水循环效果。透水路面通过空隙率达到很好的透水性，补充地下水，极大地改善了地表生态平衡[13]。

3 透水路面的现状与存在的问题

1）国家政策支持力度提升，但配套制度、行业规范不健全。随着国家生态建设的导向性不断增强，政府对透水路面、海绵城市的政策支持力度逐步提升。透水路面的生态环保效应得到了一定程度的普及和宣传，公众对其认可度也得以加强。但是由于透水路面在我国的推广应用起步较晚且造价较高，导致政府在资金投入、配套制度的制定上仍不健全，缺少鼓励其普及、推广、实施的具体措施。

目前我国虽然已经实施了由交通运输部、住房和城乡建设部发布的行业技术规范以及上海市和杭州市的地方技术标准，但是结合工程实际分析可以发现现有透水路面性能指标远大于这些行业技术规范和地方技术标准的要求值，当前这些行业技术规范和地方技术标准缺少具体规范作用[11]。而且，因为透水路面对于抗尘、承载力等方面有特殊要求，所以不同地区必须因地制宜，现有行业技术规范和地方技术标准难以为透水路面设计、施工提供具体依据，行业技术规范仍不健全。

2）基础研究逐步加强，但应用研究、专业人才严重欠缺。近年来，长安大学、山东大学等在透水路面施工参数设计、材料组成优化、生命周期维护等方面开展了大量的基础研究。但是与国外研究相比，国内工程应用研究较为薄弱，在渗水蓄水等级、材料耐久程度、结构承载能力等方面缺少深入的技术研究，整体尚未形成完整的理论体系。

随着生态道路、环保道路的要求不断提高，设计单位、施工单位在透水路面材料选型、设计施工、维护修整等方面缺少专业人才储备，在实际操作过程中缺少具体指导，经常通过工程类比、经验公式等方法施工作业，道路开裂、骨料脱粒等问题时有发生，严重影响工程进度，导致资源浪费。

3）工程应用陆续加大，但道路养护、修复工作不足。随着透水路面对于城市建设的作用逐步显现，国内透水路面的建设案例不断增加，在上海、江苏镇江等地先后出现透水路面样板工程，一大批透水路面材料加工、设计施工企业发展壮大，极大地推动了透水路面在国内道路建设的推广应用。

相较于传统道路，一方面，透水路面空隙率较大，污染物更容易进入道路内部，导致路面材料侵蚀破坏；另一方面，长期雨水作用会导致透水路面内部材料出现问题，再加上气温下降、雨水结冰，直接造成路面胀裂破坏。透水路面养护工作要求较高，需要定期使用高压水枪等设备对路面进行冲洗维护，并及时修复路面出现的坑槽、集料脱落等问题。我国道路建设中长期存在的“重建设、轻维护”问题不利于透水路面养护、修复工作。

4 推动透水路面建设的对策建议

1）政策落地，加快制定配套政策和行业规范。政府部门明确城市道路生态建设、环保建设理念，制定资金支持、政策扶持等具体措施，将建设生态宜居城市、提升居民生活品质作为重要抓手。落实透水路面建设的行业标准、城市规范，因地制宜，得到经济实力、道路建设、环境要求三方适宜的建设模式和途径，为透水路面建设提供基础保证。

2）扎实研究，加速应用技术研发和专业人才培养。透水路面作为道路建设的一种新兴结构，需要在材料强度优化、结构承载能力提升等方面进行扎实技术研究，构建理论体系，指导工程实际，助力我国智慧城市发展。加紧培养一批专业技术娴熟、创新意识强的透水路面专业人才，成为该技术推广应用的有力支撑。建议各级政府及相关企业积极开展此类技术培训，设立专项研发、奖励基金，鼓励更多从业人员投身透水路面设计、建造工作。

3）完善体制，加强道路养护、修复工作。维护工作是根本保证，十分有必要结合路面自身结构特点制定专门的养护手册、落实护理体制。建议政府有关部门根据我国南北方气候差异性大的特殊情况，制定适用于不同地区的养护规范，填补体制空白。如按照不同环境要求，规定具体养护周期；按照承载力要求，制定不同维护方法。通过体制约束，为透水路面养护、修复工作提供牢固保障。

5 结束语

本文归纳了透水路面的概念、结构特点及分类，结合工程应用，梳理了透水路面在降噪、抗滑、降温、水循环方面的性能要求及对应的设计指标，建议在保证道路强度、经济要求的情况下尽可能增大空隙率和铺设厚度。总结了当前存在的配套政策和行业规范不健全、应用研究和专业人才严重欠缺、道路养护和修复工作不足等问题并提出了对策建议。唯有多措并举，扎实推进，透水路面对于海绵城市、智慧城市的建设作用才会更加显著。