CN107988873B - 一种抗倾倒促排水的路缘石 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗倾倒促排水的路缘石，包括混合排列凹口段和非凹口段，相邻两个凹口段的间距不超过5m；非凹口段包括底面、外侧竖向面、内侧路基拼合面、两个侧向凹口拼合面以及弧形顶面；外侧竖向面的高度大于内侧路基拼合面的高度；外侧竖向面朝向植草沟或下沉式绿地，内侧路基拼合面与铺装路面相拼合；弧形顶面从外侧竖向面开始包括依次连接的外平直段、外弧形段、内弧形段和平直路基段；外圆弧段与内圆弧段交接处相切；凹口段的顶面设置有至少一条条状凸起，条状凸起迎向铺装路面的坡度方向倾斜设置，条状凸起的纵截面为半圆形。本发明在防倾倒性能明显增加的同时，造价增加幅度得到明显控制。另外，收集雨水径流的性能有了明显的提高。

Description

一种抗倾倒促排水的路缘石

技术领域

本发明涉及市政工程技术领域，特别是一种抗倾倒促排水的路缘石。

背景技术

海绵城市建设的核心之一就是推广低影响开发雨水设施，即改变以前城市绿地高于周边地面的设计思路，通过建设植草沟和下沉式绿地等技术措施来提供雨水滞蓄的空间、截留雨水径流污染；但这些新的技术措施带来了很多细节上的改变，与传统的设计思路有不少冲突之处，亟待一一解决。

根据传统的设计思路，绿地一般是高于周边的硬质铺装地面(包括道路，以下同)，不需要考虑雨水的流入和收集；作为绿地和硬质铺装地面之间边界的路缘石，由于后背有高出硬质铺装地面的绿地支撑，因此也不需要考虑如何防止倾倒。而按照海绵城市建设的理念，植草沟和下沉式绿地等低影响开发雨水设施在竖向上应低于周边的硬质铺装地面，并在路缘石留出凹口(缺口)以方便雨水的收集和流入；同时因为后背失去了绿地的支撑，路缘石必须考虑防倾倒措施，例如底部加深等，详见附图1。但是，路缘石的凹口(缺口)方向经常与雨水径流方向垂直，导致收水效果极差，当地面径流高度为10毫米时，实测的有效收水率小于30％，详见附图2。

上述采用底部加深的措施来防倾倒，不但大幅增加了造价，平均增加100％，而且实际使用效果并不理想，原因如下：路缘石重心G与偏转轴O重合，故路缘石抗倾覆的能力均来自于下部土壤的持力M，路缘石自身重力W对抗倾覆并无帮助，详见附图3；当路缘石在外力F的作用下略有偏转，偏转轴O下移至路缘石底部，不再与路缘石自身重力W的方向重合，此时下部土壤的持力M就不再起作用，而路缘石自身重力W的方向移动至路缘石偏转轴O的外侧(靠绿地侧)，故此时路缘石自身的重力反而加速了路缘石的倾覆，详见附图4。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种抗倾倒促排水的路缘石，该抗倾倒促排水的路缘石能够有效提高路缘石的稳定性，并极大地改善路缘石凹口的收水性能，从而保证周边硬质铺装地面和低影响开发雨水设施的安全稳定运行，可广泛用于植草沟和下沉式绿地等各种低影响开发雨水设施。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种抗倾倒促排水的路缘石，包括混合排列且呈一条直线的凹口段和非凹口段，相邻两个凹口段的间距不超过5m。

非凹口段的纵截面呈L形，非凹口段包括底面、外侧竖向面、内侧路基拼合面、两个侧向凹口拼合面以及弧形顶面；其中，底面堆砌在路缘基面上，外侧竖向面和内侧路基拼合面均竖向平行设置，且外侧竖向面的高度大于内侧路基拼合面的高度；外侧竖向面朝向植草沟或下沉式绿地，内侧路基拼合面与铺装路面相拼合；两个侧向凹口拼合面将外侧竖向面和内侧路基拼合面相连接；弧形顶面从外侧竖向面开始包括依次连接的外平直段、外弧形段、内弧形段和平直路基段；平直路基段高度与铺装路面高度相等，外弧形段的圆心向下，外弧形段与内弧形段交接处相切，且外弧形段的半径的大于内弧形段的半径，外平直段的长度小于平直路基段的长度。

凹口段的纵截面为方形，凹口段的顶面与平直路基段相平齐；凹口段的顶面设置有至少一条条状凸起，条状凸起迎向铺装路面的坡度方向倾斜设置，条状凸起的纵截面为半圆形。

条状凸起与铺装路面宽度方向所呈的夹角为10-30°。

条状凸起与铺装路面宽度方向所呈的夹角为14°。

凹口段的顶面设置有两条相互平行的条状凸起。

条状凸起上设置有若干条相互平行的条纹，每个条纹均与条状凸起相平行。

外侧竖向面的高度为内侧路基拼合面的高度的2倍。

底面长为800mm，宽为350mm；外侧竖向面的高度为300mm，内侧路基拼合面的高度为150mm，外平直段的宽度为20mm，外弧形段的半径为150mm，外弧形段的弦长为137mm，内弧形段的半径为100mm，内弧形段的弦长为93mm，平直路基段的宽度为100mm。

凹口段的宽度为350mm，凹口段的长度为200mm，凹口段的高度为150mm，条状凸起的长度为320mm。

条状凸起的半径为10mm。

本发明具有如下有益效果：

(1)防倾倒性能明显增加的同时，造价增加幅度得到明显控制。现有市场上的路缘石主要是通过增加埋深来防止倾倒的，路缘石高度由300毫米(未使用植草沟和下沉式绿地时)增加到600毫米(使用植草沟和下沉式绿地时)，造价增加100％，但使用效果表明实际倾倒率大于2％(主要原因是因为作为路缘石背部植草沟和下沉式绿地不但竖向低而且土质疏松，无法提供有效支撑)。本发明成本仅增加25％(按混凝土用量计)，且重心低，不需要增加埋深或者依靠后背来稳定自身，因此抗倾倒性能好且施工方便，使用效果表明实际倾倒率小于0.3％。

(2)收集雨水径流的性能有了明显的提高。现有市场上的路缘石主要是通过凹口来收集雨水，由于坡度的影响，雨水径流的方向往往垂直于凹口，容易形成短流，导致大部分雨水径流越过凹口流向下游，例如：根据实验统计，当地面径流高度为10毫米，路面坡度为3‰时(坡度与凹口垂直，以下同)，收水量约为25～35％；路面坡度为5‰时，收水量约为8～15％。本发明通过在凹口表面设置迎向坡度的半圆弧状凸起斜纹，改变雨水径流方向，显著提高收水率，例如：根据实验统计，当地面径流高度为10毫米，地面坡度为3‰时，收水量约为100％；地面坡度为5‰时，收水量约为85～90％；地面坡度为1％时，收水量约为50～65％。

附图说明

图1显示了传统路缘石的断面布置图。

图2显示了采用传统路缘石时的地面雨水径流方向示意图。

图3显示了传统路缘石抗倾覆分析图。

图4显示了当外力F增大时，传统路缘石的抗倾覆分析图。

图5显示了本发明一种抗倾倒促排水的路缘石的结构示意图。

图6显示了本发明抗倾倒促排水的路缘石中非凹口段的结构示意图。

图7显示了本发明抗倾倒促排水的路缘石中凹口段的结构示意图。

图8显示了凹口段中条状凸起的角度设置示意图。

图9显示了本发明抗倾倒促排水的路缘石的断面布置图。

图10显示了本发明抗倾倒促排水的路缘石抗倾覆分析图。

图11显示了当外力F增大时，本发明抗倾倒促排水的路缘石的抗倾覆分析图。

图12显示了采用本发明抗倾倒促排水的路缘石时的地面雨水径流方向示意图。

图13显示了本发明抗倾倒促排水的路缘石设置位置示意图。

其中有：

1.铺装路面；2.传统路缘石；21.传统凹口段；22.传统非凹口段；

3.植草沟或下沉式绿地；4.地面雨水径流方向；

5.非凹口段；51.底面；52.外侧竖向面；53.内侧路基拼合面；54.侧向凹口拼合面；55.弧形顶面；551.外平直段；552.内弧形段；553.内弧形段；554.平直路基段；

6.凹口段；61.条状凸起；62.条纹。

另外，图中F表示雨水外力；M表示土壤持力；G表示路缘石中心；O表示偏转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的抗倾倒促排水的路缘石，以下简称路缘石，主要设置在植草沟和下沉式绿地3等低影响开发雨水设施与周边硬质铺装地面(含道路)的衔接处，能够有效提高路缘石的稳定性，并极大地改善路缘石凹口的收水性能，从而保证道路和低影响开发雨水设施的安全稳定运行。

如图13所示，车行道的两侧设置有植草沟或下沉式绿地3，植草沟或下沉式绿地的两侧各设置一个本发明的路缘石。

如图5所示，一种抗倾倒促排水的路缘石，包括混合排列且呈一条直线的凹口段6和非凹口段5。实际使用过程中，凹口段(也称平石)和非凹口段(也称侧石)可交杂使用，也可连续使用，但相邻凹口段(平石)的间距不应大于5米。

如图6和图9所示，非凹口段的纵截面呈L形，非凹口段包括底面51、外侧竖向面52、内侧路基拼合面53、两个侧向凹口拼合面54以及弧形顶面55。

底面堆砌在路缘基面上，底面优选为长方体，底面长优选为800mm，宽优选为350mm。

外侧竖向面和内侧路基拼合面均竖向平行设置，且均优选为长方形。外侧竖向面的高度大于内侧路基拼合面的高度，外侧竖向面的高度优选为内侧路基拼合面的高度的1.5倍，本发明中优选为2倍。也即：外侧竖向面的高度为300mm，内侧路基拼合面的高度为150mm。

外侧竖向面朝向植草沟或下沉式绿地，内侧路基拼合面与铺装路面相拼合；两个侧向凹口拼合面将外侧竖向面和内侧路基拼合面相连接。

弧形顶面从外侧竖向面开始包括依次连接的外平直段、外弧形段、内弧形段和平直路基段；平直路基段高度与铺装路面高度相等。

外弧形段与内弧形段交接处相切，且外弧形段的半径的大于内弧形段的半径，外平直段的长度小于平直路基段的长度。

外平直段的宽度优选为20mm，外弧形段的圆心向下，外弧形段的半径优选为150mm，外弧形段的弦长优选为137mm，内弧形段的半径优选为100mm，内弧形段的弦长优选为93mm，平直路基段的宽度优选为100mm。

如图7和图8所示，凹口段的纵截面为方形，凹口段的顶面与平直路基段相平齐；凹口段的顶面设置有至少一条条状凸起61，本发明中优选设置有两条相互平行的条状凸起。

凹口段的宽度优选为350mm，凹口段的长度优选为200mm，凹口段的高度优选为150mm。

条状凸起迎向铺装路面的坡度方向倾斜设置，条状凸起与铺装路面宽度方向所呈的夹角为优选10-30°，进一步优选为14°，条状凸起的长度优选为320mm。

上述条状凸起的纵截面优选为半圆形，条状凸起的半径优选为10mm。

条状凸起上优选设置有若干条相互平行的条纹，每个条纹均优选与条状凸起相平行。

路缘石的质量标准为：直顺度：10mm，相邻块高差：3mm，缝宽：±3mm，非凹口段(侧石)顶面高程；±10mm。

路缘石的材质要求为：路缘石优选采用C20以上规格的混凝土，通过模具加工而成。装卸时不准摔、砸、撞、碰，以免造成损伤。

路缘石的加工要求：外露面必须机切抛光，长度允许误差在±10mm范围内，宽度、厚度、高度、弧度允许误差在±2mm范围内，凸起斜纹角度允许误差在±1度范围内。

路缘石的施工要求：(1)路缘石必须挂通线进行施工,按侧平面顶面示高标线绷紧，按线码砌侧平石，侧石要安正，切忌前仰后合，侧面顶线顺直圆滑平顺，无高低错牙现象，平面无上下错台、内外错牙现象。(2)必须座浆砌筑，座浆必须密实，严禁塞缝砌筑；接缝处错位不超过1mm；凹口段和非凹口段必须在中间均匀错缝。(3)应保证尺寸和光洁度满足设计要求，外观美观，砌筑时保证线形流畅、圆顺、拼缝紧密。(4)勾缝：勾缝时必须再挂线，把侧石缝内的杂物剔除干净，用水润湿，然后用1：2.5水泥砂浆灌缝填实勾干。(5)勾缝、安砌后适当浇水养护。

本发明主要有如下两项重要改进。

(一)在防倾倒性能明显增加的同时，造价增加幅度得到明显控制。

如图1所示，现有市场上的路缘石主要是通过增加埋深来防止倾倒的，路缘石高度由300毫米(未使用植草沟和下沉式绿地时)增加到600毫米(使用植草沟和下沉式绿地时)，造价增加100％，但使用效果如图3和图4所示，实际倾倒率大于2％(主要原因是因为作为路缘石背部植草沟和下沉式绿地不但竖向低而且土质疏松，无法提供有效支撑)。

图3表明：路缘石重心G与偏转轴O重合，故路缘石抗倾覆的能力均来自于下部土壤持力M，路缘石自身重力W对抗倾覆并无帮助。

图4表明：当路缘石在外力F的作用下略有偏转，偏转轴O下移至路缘石底部，不再与路缘石自身重力W的方向重合，此时下部土壤的持力M就不再起作用，而路缘石自身重力W的方向移动至路缘石偏转轴O的外侧(靠绿地侧)，故此时路缘石自身的重力反而加速了路缘石的倾覆。

本发明的抗倾倒促排水的路缘石，成本仅增加25％(按混凝土用量计)，且重心低，如图10所示，不需要增加埋深或者依靠后背来稳定自身，因此抗倾倒性能好且施工方便，使用效果如图11所示，实际倾倒率小于0.3％。

图10表明：路缘石重心G位于偏转轴O的内侧(靠道路侧)，故路缘石自身重力W的力矩与外力F的偏转力矩是相反的，路缘石自身重力W能够用来抵抗外力F的倾覆。

图11表明：当路缘石在外力F的作用下偏转一定角度后，偏转轴O位置并未移动，此时只要偏转角度在一定范围内，路缘石重心G仍然位于偏转轴O的内侧(靠道路侧)，路缘石自身重力W同样能够起到一定的抗倾覆效果。

(二)收集雨水径流的性能有了明显的提高。

现有市场上的路缘石主要是通过凹口来收集雨水，如图2所示，由于坡度的影响，地面雨水径流方向4垂直于凹口，容易形成短流，导致大部分雨水径流越过凹口流向下游，收水效果较差。例如：根据实验统计，当地面径流高度为10毫米，路面坡度为3‰时(坡度与凹口垂直，以下同)，收水量约为25～35％；路面坡度为5‰时，收水量约为8～15％。

本发明通过在凹口表面设置迎向坡度的半圆弧状凸起斜纹，如图12所示，改变雨水径流方向，条状凸起以及斜纹的引导，将雨水径流方向流向路缘石背面，收水效果有了明显提升。例如：根据实验统计，当地面径流高度为10毫米，地面坡度为3‰时，收水量约为100％；地面坡度为5‰时，收水量约为85～90％；地面坡度为1％时，收水量约为50～65％。

凹口段(平石)坡向雨水径流方向时，能够有效将雨水径流引导至路缘石背面，其原理为：根据相关统计数据，大部分(70％以上)的日降雨雨量均为小于10毫米的小雨，且持续时间往往在1小时以上，因此在降雨时间段内地面径流高度多不超过10毫米(以南京地区为例，采用30年一遇最大2小时的极端降雨，城市道路平均路面宽度按照20米计，不考虑道路纵坡只考虑道路横坡时，假设路面降雨漫流至两侧路缘石处后通过凹口段(平石)瞬时排走，采用漫地流公式计算，可得出该处最大流速为0.126米/秒，最大积水深度为10毫米。因此斜纹高度采用10毫米，即可明显改变大部分雨水径流的流向。斜纹的促排能力可近似采用明渠流公式进行计算，即：

Q＝v A，v＝R^2/3i^1/2/n，R＝A/P，A＝WH，P＝W+2H

式中Q—流量，单位为立方米/秒；v—流速，单位为米/秒；R—水力半径，单位为米；i—水力坡度，无量纲，按0.01考虑；P—湿周，单位为米；P—湿周，单位为米；W—渠宽，单位为米；H—渠高，单位为米；A—水流断面，单位为平方米；n—粗糙系数，无量纲，水泥面取0.013。

凹口段(平石)设有两道斜纹来拦截雨水径流，故总截留能力是两道斜纹的总和。由于第二道斜纹的计算边界较为清晰，故首先计算第二道斜纹拦截雨水径流的能力。

以两道斜纹间宽度为58毫米，高度为10毫米，即H为0.01米，W为0.058米，根据计算，两道斜纹间的理论流量为0.2升/秒，理论流速为0.292米/秒，即可第二道斜纹的拦截能力0.292米/秒明显大于前述汇水流速0.126米/秒。

在未考虑第一道斜纹的拦截能力的情况下，第二道斜纹的拦截能力已经满足引导地面径流的要求；但为安全起见，仍然设置两道斜纹。

另外凹口段(平石)的斜纹断面采用半圆弧状，方便加工成型，同时有利于后期维护(实践证明斜纹断面采用其他形状，如矩形或半椭圆形，或者不容易加工，或者边缘容易破损)。

斜纹采用14度角度设置，是因为；一，角度如太小，比如在小于5度的情况下，斜纹近似为横纹，由于直接面对地面径流，容易发生跃流，即水流在惯性作用下越过拦截横纹，反而导致拦截径流效果不好；二，角度如过大，比如在超过45度情况下，斜纹近似为立纹，没有拦截效果。综合比较，并结合试验结果，斜纹角度在10-20之间比较适宜，但为了和凹口段(平石)在纵向上的长度200毫米相适宜，最后采用了14度。实际效果也表明：纹路机理较为美观，模具制作较为方便，同时斜纹与边缘的距离控制合理，在使用中斜纹边缘不容易破坏。详见附图7和附图8。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种抗倾倒促排水的路缘石，其特征在于：包括混合排列且呈一条直线的凹口段和非凹口段，相邻两个凹口段的间距不超过5m；

非凹口段的纵截面呈L形，非凹口段包括底面、外侧竖向面、内侧路基拼合面、两个侧向凹口拼合面以及弧形顶面；其中，底面堆砌在路缘基面上，外侧竖向面和内侧路基拼合面均竖向平行设置，且外侧竖向面的高度大于内侧路基拼合面的高度；外侧竖向面朝向植草沟或下沉式绿地，内侧路基拼合面与铺装路面相拼合；两个侧向凹口拼合面将外侧竖向面和内侧路基拼合面相连接；弧形顶面从外侧竖向面开始包括依次连接的外平直段、外弧形段、内弧形段和平直路基段；平直路基段高度与铺装路面高度相等，外弧形段的圆心向下，外弧形段与内弧形段交接处相切，且外弧形段的半径的大于内弧形段的半径，外平直段的长度小于平直路基段的长度；

路缘石的偏转轴O位于外平直段的底部，路缘石的重心G位于偏转轴O内侧的外弧形段正下方且高度低于平直路基段顶部；路缘石自身重力W的力矩与来自道路侧的外力F的偏转力矩相反，路缘石自身重力W能够用来抵抗外力F的倾覆；

凹口段的纵截面为方形，凹口段的顶面与平直路基段相平齐；凹口段的顶面设置有至少一条条状凸起，条状凸起迎向铺装路面的坡度方向倾斜设置，条状凸起的纵截面为半圆形；

非凹口段底面长为800mm，宽为350mm；外侧竖向面的高度为300mm，内侧路基拼合面的高度为150mm，外平直段的宽度为20mm，外弧形段的半径为150mm，外弧形段的弦长为137mm，内弧形段的半径为100mm，内弧形段的弦长为93mm，平直路基段的宽度为100mm；

条状凸起与铺装路面宽度方向所呈的夹角为14°，能在满足地面径流拦截要求的同时，与凹口段在纵向上的长度相匹配；

凹口段的顶面设置有两条相互平行的条状凸起；条状凸起上设置有两条相互平行的条纹，每个条纹均与条状凸起相平行；

通过在凹口表面设置迎向坡度的半圆弧状凸起斜纹，改变雨水径流方向，条状凸起以及斜纹的引导，将雨水径流方向流向路缘石背面；

凹口段上的两道斜纹能拦截雨水径流，故总截留能力是两道斜纹的总和；其中，第二道斜纹的拦截能力大于汇水流速，满足引导地面径流的要求；第二道斜纹为安全备用功能。

2.根据权利要求1所述的抗倾倒促排水的路缘石，其特征在于：外侧竖向面的高度为内侧路基拼合面的高度的2倍。

3.根据权利要求1所述的抗倾倒促排水的路缘石，其特征在于：凹口段的宽度为350mm，凹口段的长度为200mm，凹口段的高度为150mm，条状凸起的长度为320mm。

4.根据权利要求1所述的抗倾倒促排水的路缘石，其特征在于：条状凸起的半径为10mm。