CN108103873A - 一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，将道路沿横向分为透水区和非透水区，透水区位于非透水区与绿化带之间，透水区与绿化带之间设有路缘石，非透水区包括位于机动车道下方自下至上的土基层I、砂砾垫层I、水泥稳定碎石基层I、下面层I和上面层I，透水区包括位于非机动车道下方自下至上的土基层II、防水层、蓄水层、砂砾垫层II、水泥稳定碎石基层II、下面层II和上面层II，透水区和非透水区由防渗水泥箱体隔开，路缘石下方设有将透水区与绿化带隔开的防渗水泥挡板，绿化带下设有雨水净化系统，本发明提高城市道路排雨水速度和增加排雨水总量，以便收集大量雨水并利用，减少路面积水、车辙、颗粒脱落等现象。
Description
技术领域
本发明涉及城市道路路面领域，具体的说是一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构。
背景技术
随着社会经济的迅速发展，作为基础设施之一的公路规划也正迅猛的发展，社会对高品质、高服务性能的公路要求日益提高，行车的安全、舒 适、快捷已成为人们的基本需求，现在城市道路机动车道沥青路面存在温度敏感性大、热稳定性和低温抗裂性能差、抗疲劳耐久性差等问题，易引起车辙、拥包、开裂等病害。并且强降雨时，整个路面排水不畅，导致排水速度缓慢，容易出现路面积水、城市内涝、导致车胎打滑等现象，影响出行及行车安全，危及人民生命安全；
纳米技术具有广泛的市场应用潜力，在材料科学领域的重要性毋庸置疑。纳米材料具有小尺寸效应﹑表面效应﹑量子尺寸效应﹑宏观量子隧道效应和介电限域效应五大基本特征。在基质沥青中掺入纳米材料可以从微观结构上改变其性能，如降低温度敏感性，改善沥青的稳定性、低温抗裂性，提高路面的抗老化性与耐久性等；
为履行“海绵城市”的宗旨，必须增强雨水利用率，提升雨水收集速度，改善道路排水能力，促进雨水资源的利用。因此，本发明在既有技术的基础上，提出既能提高城市路面性能，又能促进雨水利用的城市道路路面结构。
发明内容
针对现在城市道路遇强降雨时排水不便、速度缓慢、雨水利用率低等，以及机动车道路面结构易出现车辙、麻面等问题，本发明提供一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其目的是提高城市道路排雨水速度和增加排雨水总量，以便收集大量雨水并利用，减少路面积水、车辙、颗粒脱落等现象。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，将道路沿横向分为透水区和非透水区，所述的非透水区位于透水区的内侧，所述透水区的外侧设置有绿化带，所述透水区的顶面与绿化带之间设置有路缘石，所述非透水区包括位于机动车道下方自下至上的土基层I、砂砾垫层I、水泥稳定碎石基层I、下面层I和上面层I，所述透水区包括位于非机动车道下方自下至上的土基层II、防水层、蓄水层、砂砾垫层II、水泥稳定碎石基层II、下面层II和上面层II，对于非透水区，所述上面层I用添加有纳米材料的细粒式沥青混凝土铺设，下面层I用中粒式沥青混凝土铺设，对于透水区，其上面层II用大孔隙开级配排水式沥青混凝土铺设，下面层II用沥青稳定碎石铺设，所述透水区和非透水区之间由竖直向下设置的防渗水泥箱体隔开，所述路缘石下方设置有将透水区与绿化带之间隔开的防渗水泥挡板，所述绿化带下设有雨水净化系统。
优选的，所述防渗水泥箱体包括靠近透水区的防渗水泥挡板壁I、靠近非透水区的防渗水泥挡板壁II以及设置在底部位于防渗水泥挡板壁I与防渗水泥挡板壁II之间的防渗水泥挡板壁III，所述防渗水泥箱体沿路面纵向每隔400-600m用防渗水泥阻隔板进行隔断。
优选的，所述防渗水泥挡板壁III与防水层密封连接，所述防渗水泥箱体的顶部盖有雨水篦子，所述雨水篦子上顶面与道路表面齐平，所述防渗水泥挡板壁II上沿路面纵向每隔2-4m设置成组的透水孔，所述透水孔分别位于蓄水层的上、中、下部。
优选的，所述防渗水泥挡板的底部与防水层密封连接，所述防渗水泥挡板上设置有出水孔，所述出水孔位于蓄水层的下部。
优选的，所述蓄水层为碎石或砾石蓄水层，所述防水层由土工布或土工膜材质铺设。
优选的，所述雨水净化系统包括进水管、雨水净化装置、清水池、出水管，所述清水池通过进水管与防渗水泥挡板上位于蓄水层底部设置的出水孔连接，所述雨水净化装置设置在进水管上，所述清水池的出水口连接有出水管，沿路面纵向每隔400-600m设置一组雨水净化系统。
优选的，所述的雨水净化装置包括与进水管依次连接的雨水截污挂篮、雨水弃流装置和雨水自动过滤器。
优选的，所述的上面层I由添加有复合纳米材料TiO2/ CaCO3的AC-13沥青混凝土铺设。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的机动车道上面层I用细粒式改性沥青混凝土铺设，在沥青混凝土中添加纳米材料，可以减少道路面层磨损、路表粗麻、表层颗粒剥落，改善路面的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑耐磨等，从而提高城市路面的使用寿命，降低维修成本；
（2）本发明的机动车道上面层I利用添加纳米材料的沥青混凝土铺设，防止雨水下渗；非机动车道上面层II利用透水性的大孔隙开级配排水式沥青混凝土铺设，并在其砂砾垫层II下设置碎石或砾石蓄水层，畜水层与土基之间设置防水层，使雨水先储存至畜水层，缓解道路积水与城市内部洪涝灾害。另外，在机动车道与非机动车道之间设置防渗水泥箱体，且防渗水泥挡板壁II上沿路面纵向每隔2-4m设置成组的透水孔，透水孔分别位于蓄水层的上、中、下部，使得从机动车道流下的雨水能分两个路径排走，其一沿防渗水泥箱体经过透水孔流入畜水层排出，其二经由非机动车道排出，大大减轻路面排水压力。非透水区的机动车道路路面、透水区的非机动车道路路面与两者中间的防渗水泥箱体的三者结合使得整个路面排水速度快、排水总量多的特点；
（3）本发明在绿化带下设置雨水净化系统可充分利用雨水资源，节约地下水资源。在路缘石下方设置有将透水区与绿化带之间隔开的防渗水泥挡板，且防渗水泥挡板的底部与防水层密封连接，在防渗水泥挡板上设置有位于蓄水层下部的出水孔，雨水从畜水层经出水孔流至进水管连接的雨水净化装置，经过截污挂篮、雨水弃流装置和雨水自动过滤器净化雨水，最后将净化过的水排至清水池，以供灌溉、冲厕等，缓解城市水资源紧缺的局面。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
附图标记：1、上面层I，2、下面层I，3、水泥稳定碎石基层I，4、砂砾垫层I，5、土基层I，6、防渗水泥箱体，601、防渗水泥挡板壁I，602、防渗水泥挡板壁II，603、防渗水泥挡板壁III，7、蓄水层，8、透水孔，9、防水层，10、雨水篦子，11、路缘石，12、防渗水泥挡板，13、出水孔，14、进水管，15、雨水净化装置，16、清水池，17、出水管，18、机动车道，19、非机动车道，20、绿化带，21、透水区，22、非透水区，23、土基层II，24、砂砾垫层II，25、水泥稳定碎石基层II，26、下面层II，27、上面层II。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，将道路沿横向分为透水区21和非透水区22，所述的非透水区22位于透水区21的内侧，所述透水区21的外侧设置有绿化带20，所述透水区21的顶面与绿化带20之间设置有路缘石11，所述非透水区22包括位于机动车道18下方自下至上的土基层I5、砂砾垫层I4、水泥稳定碎石基层I3、下面层I2和上面层I1，所述透水区21包括位于非机动车道19下方自下至上的土基层II23、防水层9、蓄水层7、砂砾垫层II24、水泥稳定碎石基层II25、下面层II26和上面层II27，所述水泥稳定碎石基层I3和水泥稳定碎石基层II25的厚度为200-400mm，所述砂砾垫层I4和砂砾垫层II24的厚度为100-200mm，设置蓄水层7使得雨水先储存至畜水层7，缓解道路积水与城市内部洪涝灾害。
沥青混凝土按照颗粒尺寸不同，分为粗粒（35~40mm）、中粒（20~25mm）、细粒（10~15mm）等，对于非透水区22，所述上面层I1用添加有复合纳米材料TiO2/ CaCO3的AC-13沥青混凝土铺设，可以减少道路面层磨损、路表粗麻、表层颗粒剥落，改善路面的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑耐磨等，从而提高城市路面的使用寿命，降低维修成本，同时防止雨水下渗，下面层I2用AC-20沥青混凝土铺设；
对于透水区21，其上面层II27用开级配OGFC-13沥青混凝土铺设，厚度为30-50mm，下面层II26用沥青稳定碎石铺设，厚度为40-60mm，所述透水区21和非透水区22之间由竖直向下设置的防渗水泥箱体6隔开，所述路缘石11下方设置有将透水区21与绿化带20之间隔开的防渗水泥挡板12，所述绿化带20下设有雨水净化系统。
所述防渗水泥箱体6包括靠近透水区21的防渗水泥挡板壁I601、靠近非透水区22的防渗水泥挡板壁II602以及设置在底部位于防渗水泥挡板壁I601与防渗水泥挡板壁II602之间的防渗水泥挡板壁III603，所述防渗水泥箱体6沿路面横向宽度为100-120mm，所述防渗水泥箱体6沿路面纵向每隔400-600m用防渗水泥阻隔板进行隔断，所述防渗水泥挡板壁I601、防渗水泥挡板壁II602以及防渗水泥挡板壁III603的厚度为30-80mm。
所述防渗水泥挡板壁III603与防水层9密封连接，所述防渗水泥箱体6的顶部盖有雨水篦子10，所述雨水篦子10上顶面与道路表面齐平，所述防渗水泥挡板壁II602上沿路面纵向每隔2-4m设置成组的透水孔8，所述透水孔8分别位于蓄水层7的上、中、下部，所述透水孔8的孔径为100-150mm，透水孔8的设置使得机动车道的雨水可经防渗水泥箱体的透水孔8流入畜水层排出，非透水区的机动车道、透水区的非机动车道与两者中间的防渗水泥箱体的三者结合使得整个路面排水速度快、排水总量多的特点。
所述防渗水泥挡板12的底部与防水层9密封连接，所述防渗水泥挡板12上设置有出水孔13，所述出水孔13位于蓄水层7的下部。
所述出水孔13和透水孔8孔口均设置有滤网。
所述蓄水层7为碎石或砾石蓄水层，所述防水层9由土工布或土工膜材质铺设。
所述雨水净化系统包括进水管14、雨水净化装置15、清水池16、出水管17，所述清水池16通过进水管14与防渗水泥挡板12上位于蓄水层7底部设置的出水孔13连接，所述雨水净化装置15设置在进水管14上，所述清水池16的出水口连接有出水管17，沿路面纵向每隔400-600m设置一组雨水净化系统，雨水从畜水层7经出水孔13流至进水管14连接的雨水净化装置15，经过截污挂篮、雨水弃流装置和雨水自动过滤器净化雨水，最后将净化过的水排至清水池16，以供灌溉、冲厕等，缓解城市水资源紧缺的局面。
所述的雨水净化装置15包括与进水管14依次连接的雨水截污挂篮、雨水弃流装置和雨水自动过滤器。
工作过程：当遇强降雨时，机动车道18路面上的雨水分两条路径排出：一、经由道路的横向坡度流至防渗水泥箱体6，再经过透水孔8流至非机动车道19下的蓄水层7；二、未从防渗水泥箱体6流走的雨水经由道路横坡流至非机动车道，下渗入蓄水层7。非机动车道19路面上的雨水直接下渗至畜水层7，畜水层7内雨水顺着进水管14经过雨水净化装置15净化后流入清水池16，清水池16收集到的雨水由出水管17输出后加以利用，可用于道路浇洒、冲厕、灌溉等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：将道路沿横向分为透水区和非透水区，所述的非透水区位于透水区的内侧，所述透水区的外侧设置有绿化带，所述透水区的顶面与绿化带之间设置有路缘石，所述非透水区包括位于机动车道下方自下至上的土基层I、砂砾垫层I、水泥稳定碎石基层I、下面层I和上面层I，所述透水区包括位于非机动车道下方自下至上的土基层II、防水层、蓄水层、砂砾垫层II、水泥稳定碎石基层II、下面层II和上面层II，对于非透水区，所述上面层I用添加有纳米材料的细粒式沥青混凝土铺设，下面层I用中粒式沥青混凝土铺设，对于透水区，其上面层II用大孔隙开级配排水式沥青混凝土铺设，下面层II用沥青稳定碎石铺设，所述透水区和非透水区之间由竖直向下设置的防渗水泥箱体隔开，所述路缘石下方设置有将透水区与绿化带之间隔开的防渗水泥挡板，所述绿化带下设有雨水净化系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述防渗水泥箱体包括靠近透水区的防渗水泥挡板壁I、靠近非透水区的防渗水泥挡板壁II以及设置在底部位于防渗水泥挡板壁I与防渗水泥挡板壁II之间的防渗水泥挡板壁III，所述防渗水泥箱体沿路面纵向每隔400-600m用防渗水泥阻隔板进行隔断。
3.根据权利要求2所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述防渗水泥挡板壁III与防水层密封连接，所述防渗水泥箱体的顶部盖有雨水篦子，所述雨水篦子上顶面与道路表面齐平，所述防渗水泥挡板壁II上沿路面纵向每隔2-4m设置成组的上、中、下透水孔，所述上、中、下透水孔分别位于蓄水层的上、中、下部。
4.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述防渗水泥挡板的底部与防水层密封连接，所述防渗水泥挡板上设置有出水孔，所述出水孔位于蓄水层的下部。
5.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述蓄水层为碎石或砾石蓄水层，所述防水层由土工布或土工膜材质铺设。
6.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述雨水净化系统包括进水管、雨水净化装置、清水池、出水管，所述清水池通过进水管与防渗水泥挡板上位于蓄水层底部设置的出水孔连接，所述雨水净化装置设置在进水管上，所述清水池的出水口连接有出水管，沿路面纵向每隔900-1100m设置一组雨水净化系统。
7.根据权利要求6所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述的雨水净化装置包括与进水管依次连接的雨水截污挂篮、雨水弃流装置和雨水自动过滤器。
8.根据权利要求1所述的一种基于海绵城市的纳米沥青混凝土城市道路路面结构，其特征在于：所述的上面层I由添加有复合纳米材料TiO2/ CaCO3的AC-13沥青混凝土铺设。
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