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【园林资料库】透水铺装原理、功能及类型解读,收藏篇!
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2016年12月09日 15:26:53
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透水铺装被誉为“会呼吸的”地面铺装,本身具有良好的生态效益,并以特有的柔性铺装    构造为地面的检修、维护和改造都带来了便捷。它是海绵城市建设中的一个重要技术,广泛运用在城市道路、广场、停车场等。 应用透水铺装的必然性 城市化的重要特征之一,即原有的天然植被不断被建筑物和非透水性硬化地面取代,从而改变自然土壤及下垫层的天然可渗透性,从而打破大自然中水与气的平衡,由此产生了许多负面影响。

透水铺装被誉为“会呼吸的”地面铺装,本身具有良好的生态效益,并以特有的柔性铺装    构造为地面的检修、维护和改造都带来了便捷。它是海绵城市建设中的一个重要技术,广泛运用在城市道路、广场、停车场等。
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应用透水铺装的必然性

城市化的重要特征之一,即原有的天然植被不断被建筑物和非透水性硬化地面取代,从而改变自然土壤及下垫层的天然可渗透性,从而打破大自然中水与气的平衡,由此产生了许多负面影响。

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1)硬化地面使雨水从地面流失或蒸发掉,阻碍了降水直接补给地下水的途径,造成城市地下水位下降,也影响地表植物生长。
2)硬化地面难以与空气进行热交流、水分交换,对空气的湿度、温度调节都不足。加上高反射率,在大量吸收、储存太阳辐射热之后,又将其释放出来,形成我们常说的“热岛效应”。
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3)硬化地面严重破坏城市地表土壤的动植物生存环境,改变大自然原有生态平衡。
4)暴雨季节,雨量过度造成硬化地面积水、内涝,影响人车出行,甚至造成交通隐患。而我国城市基础设施发展滞后,使得暴雨时节城市排水设施无法有效满足排水及防洪需求。雨水即使顺利通过地下水设施流入河流,也将路面污染物随之注入河流,造成二次污染。
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5)硬化路面车辆行驶时噪音较大,雨天易形成积水飞溅,平时容易形成扬尘,对人的危害都很大。

这一系列问题出现,让人们认识到探索和应用透水性铺装的重要性。日本、德国是发展比较早的国家,而我国也开始应用透水性铺装,2007年杭州市铺设透水路面达到30万平方米,北京奥运场馆建设中用透水材料达10万平方米,2010年上海世博会也大量采用透水性铺装……城市建设已经逐步走出硬化的时代,走向一种全新的,兼顾环保、生态、水资源保护的模式。
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透水路面设计原理

透水路面与传统路面最大区别就在于“透水”两个字,它究竟有什么神奇之处?主要因素就是孔隙率

一项关于沥青混合料的孔隙率和透水性的关系研究表明,8%的孔隙率是沥青路面透水性急剧增长的拐点:

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若运用的是不透水的密级+沥青路面,孔隙率应该小于8%且不能过于接近,最好在4%左右。若设计是透水的开级+大孔隙沥青路面,孔隙率应大于8%,实际应用中大于15%,才能保证路面透水。

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当然,透水铺装也存在一定问题,由于砂土、灰尘、油污等在表面堆积,渗透的雨水同时过滤了空气中的灰尘、道路上的异物等,长时间的沉积,容易导致孔隙堵塞,降低透水率,对于一些质量一般的材料可能会在短时间内就完全堵塞,失去透水能力。
因此,对透水铺装 的应用要考虑透水率的衰减,并采取相应的养护措施,主要是定期或不定期对地面进行高压冲洗,将阻塞孔隙的颗粒冲走,恢复透水率。
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透水铺装能使雨水迅速下渗,补充地下水,保持土壤湿润,维护地下水及土壤生态平衡,据测算,5000万平方米透水地坪,按年降水量600毫米计算,可蓄水3000万立方米,这相当于一个中型水库容量,可见,透水铺装蓄水功能十分强大。那么它到底还有哪些优势,成为城市“新宠”呢?

功能效益解析

透水铺装


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生态、环保效益

1)生态及环境优势

透水铺装内部构造是由一系列与外部空气想通的多孔结构形成骨架,同时又满足使用及铺地强度和耐久性要求。有些透水铺装还能与绿化相结合,形成半绿化地面。
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2)维护城市土壤生态平衡
具有良好渗水性及保湿性的透水铺装,既满足人们对于硬化路面的使用要求,又通过自身接近天然草坪和土壤地面的生态优势,减轻城市硬化路面对环境的破坏。透水铺装以下的动植物及微生物都得到有效保护,因而很好实践“与环境共生”的可持续发展理念。

3)改善光污染
透水铺装由于孔隙的存在使得投射到表面的光线得到扩散反射,因而避免出现使用光滑地砖或石材造成的眩光。雨天硬化路面容易产生眩光,这种现象在夜间特别严重,这也是造成夜晚雨天交通事故多发的重要原因之一。透水铺装克服了这一系列问题,对城市交通安全提供更多保障。

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4)改善城市热、湿环境
透水铺装下垫层土壤中丰富的毛细水,通过太阳辐射作用下自然蒸发蒸腾,吸收大量的显热和潜热,使其地表温度降低,从而缓解'“热岛效应”。北方城市在少雨季节常见的风沙起尘现象,根本原因是地表的湿度及蒸发量减少,湿度过小导致空气日益干燥,若使用透水铺装,可有效增加空气湿度,缓解“城市干燥化”现象。

保护城市环境

1)大孔隙透水铺装能吸附城市污染物,如粉尘,减少扬尘污染,对地表污水起到过滤作用。而且在雨天可以有效防止地表径流现象,这样也可以防止环境垃圾随着地表径流随处扩散,造成到处是污水。


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2)有效治理河流污染
城市河道污染是一个普遍的问题,透水铺装用于河道护坡中,可防止因水流对河堤的冲刷产生水土流失,有利于植物扎根生长。杭州市实施的”运河申遗“计划,就已大规模将透水混凝土运用到城市河岸堤岸、护坡工程,很好实现了“水清、岸绿、景美”的预期目标,让河道成为市民休闲游乐的公共场所。

3)防洪排水作用
我国城市基础设施严重滞后,使得在暴雨时节城市排水设施不能有效满足排水及防洪要求。透水铺装由于自身良好的透水性能,有效缓解城市排水系统的泄洪压力,这对于城市防洪意义重大,因此,透水铺装是城市防涝的积极措施。

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4)吸音作用
城市高层建筑及高架道路不断增加,加上穿过市区的飞机噪音,让城市噪音污染严重。透水铺装有独特的降噪机理,对城市声环境起到明显的改善作用,普通硬化路面只能将声波重新反射。另一方面,透水铺装的多孔结构使行驶车辆的轮胎噪音降低,能有效降低路面噪音6~10分贝。

美化环境

混凝土路面颜色可以是丰富多彩的,只要在粘结剂中渗入各种色料。同时也可以形成各种图案,做到结合周边景观进行设计,摆脱了原先以黑色调铺装为主,单一、凝重、压制的感觉,起到美化城市景观效果的作用。现在国内已经研究出透水性生态彩色艺术地坪,不但生态环保,且质感、色彩、样式多变。


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经济效益

这里以数据说明问题,南京市可改造为透水铺装面积为370万平方米,如果全部改造完成,可实现蓄水69万立方米,相当于70台水泵的排水量。

2007年,北京改造了玉泉西街、体育场北路等9天奥运市政道路两侧不到,铺设步道总长5500米,覆盖面积2.5万平方米,年节水1.2万立方米。
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透水铺装发展如此迅速,已然是一种趋势。既然透水铺装优势巨多,那实际应用中,如何选择呢?即透水铺装有哪些常用类型,各有什么特色,我们应用中应该注意什么?

透水路面类型

透水铺装


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透水铺装作为一种新兴的城市铺装形式,通过采用大孔隙结构层或排水渗透设施,使得雨水能够通过铺装结构就地下渗,从而控制地表径流、雨水利用等目的。下面通过三种常用的透水路面材料,一起来认识一下吧。
透水混凝土路面

透水混凝土是多孔、轻质、无细骨料的混凝土,由水泥、特殊添加剂、骨料、水用特殊配比混合而成。比其它地面铺装材料更为优良、生态、环保,属于全透水类型,特点就是:透水性、保水性、透气性。

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透水混凝土作为环境负荷减少型混凝土,除却透水效果良好、雨水收集充足等功能外,兼具吸声降噪、抗洪涝灾害、缓解城市“热岛效应”等作用。透水路面结构形式从上而下依次为素土夯实、级配碎石、60~120mm透水混凝土,具体如下:

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透水混凝土施工:主要包括摊铺、成型、表面处理、接缝处理等。
1)摊铺:机械或人工方式均可;
2)成型:可采用平板振动器、振动整平辊、手动推拉辊、振动整平梁等进行施工;
3)表面处理:主要是为提高表面观感,对已成型的透水混凝土表面进行修整或清洗;
4)透水混凝土路面接缝的设置与普通混凝土基本相同,缩缝等距布设,间距不宜超过6m。
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施工后采用覆盖进行保护,洒水保湿养护至少需要7天,养护期间防止混凝土表面空隙被泥沙污染。

透水沥青路面

透水沥青路面是“排水降噪路面”,是一种新型路面结构,属于半透水类型,道路结构形式与普通沥青路面相同。

原料中混入特制改良性沥青、消石灰、纤维,能有效降低高速行驶的车辆与路面摩擦引起的爆破声。透水性沥青路面只是在表面层采用透水沥青,底层依旧是普通沥青。具体结构可参见下图:
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透水沥青路面让路面积水、反光问题不再发生,雨天机动车打滑的现象也大幅度减少,大幅度提高雨天行车的安全性。此外,其大空隙表面结构让路面温度比一般路面温度更低,还能改善城市热岛效应。这样就要求底面层施工时一定要控制好道路的横坡,否则沥青路面会有层间水长期存在,加快道路的破损。

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透水砖

起源于荷兰,是荷兰人在围海造城过程中,为了使地面不再下沉,而制造的一种小型路面砖,并使砖与砖之间预留2mm缝隙,又称荷兰砖。

特点是不积水、排水快、抗压性强。适用于对路基承载能力要求不高的人行道、步行街、休闲广场、非机动车道、居住区道路及停车场等。
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从材料和生产工艺角度考虑,主要有两种类型:
1)陶瓷透水砖:以固体工业废料、生活垃圾、建筑垃圾为原料,通过粉碎、高温烧制制成。
特点:高透水性;主要原料是工业废料,因此减轻对环境的污染;装饰效果非常好;由于其使用的工业废料都要经过高温煅烧,烧制过程中除燃料本身排放气体外,很少产生有害气体,减轻废气污染;孔隙率高,吸音防噪效果好。
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2)非陶瓷透水砖:以无机非金属材料为主要材料,利用有机或无机粘结剂,通过成形、固化制成,但是无须煅烧。
透水砖的路面结构可参见下图:
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那么透水铺装面层、基层材料与传统路面相比,到底有何独特?

材料选择

透水铺装


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园林铺装从结构上分为面层、基层和垫层,其中面层与基层间为了结合及找平设有找平层。让雨水通过,直接渗入路基的透水铺装,究其原理,即铺装面层结构具有良好的渗水性,同时基层也有相应透水性。那么透水铺装面层材料及基层材料各有什么要求呢?

透水铺装面层材料

1)整体型透水铺装面层

通过材料的特殊级配,让面层具有相互连通的多孔结构,为雨水下渗及下垫层蓄水蒸发提供通道,但由于多孔结构,降低骨料的连接强度,进而降低路面强度及耐久性。鉴于此,通常会使用添加剂改善面层粘结材料的强度。
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2)块料型透水铺装面层
其透水性主要通过两种方式实现,即本身具有的多孔透水结构和铺装间接缝的透水通道。

透水铺装基层材料

用做透水铺装的基层材料,除了具备适当强度外,必须有较好的透水性,因此。基层材料一般采用透水性好的级配砾石。采用级配碎石做基层时,碎石的最大颗粒径应小于0.7倍基层厚度,且不能超过53mm。同时为了工程应用,基层材料均采取工程上常用的集料,即粒径5~25mm连续级配碎石,孔隙率46%。

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根据基层厚度、溢流及排水方式的不同,透水路面可分为以下几种结构:
1)具有较小蓄水能力的透水基层
这种路面基层主要有找平层、透水基层组成,透水基层有很大的空隙率,但是厚度不大,因此透水性强,适用于降水量较少、垫层透水能力很强且具有较高承载力的区域。主要用于人行道、非机动车道、广场、停车场及步行街等场所。

2)具有较大蓄水能力的透水基层
一般由找平层、蓄水基层、土工织物构成,蓄水层厚度较大,且空隙率较小,当降雨量较大不能及时排出时,一部分雨水就储存在基层中,避免路面积水。这种基层适合雨量较大的区域,边蓄水、边排水。蓄水层下面为土工织物,其作用是保持垫层承载力。

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3)内部具有溢流结构的透水路面
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4)周边溢流结构
透水路面周边溢流结构:已经广泛应用于停车场,因此要求这种透水路面具有一定荷载能力,但是增加强度的同时,透水能力有所下降,当雨水量大,无法及时排掉雨水,容易造成路面积水,因此采用周边溢流结构。
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具体做法即采用一定厚度开级配碎石做面层,下面直接由有一定坡度的垫层支撑,垫层上面有土工织物,整个基层犹如一个蓄水池。如此一来,当降雨大时,雨水可以直接从周边溢流进基层蓄水池,再排出路外。

非透水路面的溢流结构:传统路面没有透水作用,溢流结构采用透水路面砖做面层,且与非透水路面具有相同设计标高,不仅美观,而且具有一定承受轻型荷载能力,但不能承受重型交通,这个结构类似边沟,具有非常理想的排水能力。
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随着城市化进度加快,城市生态化问题日益严峻,而透水铺装突出的生态性很好地解决了这一矛盾,使城市得到更好的综合效益,达到城市生态化建设的目的。海绵城市建设工作的不断深入,相信我们会看到透水铺装在城市建设中越来越多的应用。
zylanlan
2016年12月10日 17:51:53
2楼
很好的资料,谢谢分享!
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xcq1975
2016年12月12日 10:27:11
3楼
感谢楼主分享经验!
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