CN109629369B - 一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构及其铺装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构及其铺装方法，所述路面结构设置于路基之上，由透水混凝土面层，玻纤格栅，再生混凝土上基层，土工格室‑建筑垃圾粉碎料下基层，砾石过滤带，塑料盲沟，侧排管，路缘石，排水沟，垫层，防水土工膜组成。本发明利用了建筑垃圾粉碎料吸水率高的特点，实现了建筑垃圾高效的资源化。该路面结构实现了道路对雨水的渗、净、蓄功能，对缓解城市内涝、调节区域小气候起到积极作用，可作为建设海绵城市的组成部分。本发明所提供的透水路面结构不但具有较高的强度，还具有透水、蓄水、净水、防淤堵的功能。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程设计及施工技术领域，具体涉及一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构及其铺装方法。
背景技术
透水路面有助于解决雨天路面积水或排水不畅等问题，它是实现海绵城市理念的一部分。海绵城市的道路不仅具有渗透功能还要具有蓄水功能，以实现涝时吸水，旱时放水。然而，现有的透水路面结构蓄水能力难以满足海绵城市的要求。此外，对于有组织排水的透水路面，其孔隙中的颗粒容易富集在排水管附近，一段时间后造成排水管堵塞，进而引起排水不畅、透水效果下降等问题。
近年来，不少人将建筑垃圾粉碎料用于路面结构，这样应用既降低了骨料的成本，又节约天然骨料，是一种符合绿色发展的理念。由于建筑垃圾粉碎料强度较低且透水路面结构的孔隙率大的因素造成了这种透水路面的强度很难满足要求，影响道路的工程质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构及其铺装方法，解决在透水路面中使用建筑垃圾粉碎料时强度低的难点，还具有透水、蓄水、净水、防淤堵的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构，所述路面结构设置于路基之上，该路面结构由透水混凝土面层，玻纤格栅，再生混凝土上基层，土工格室-建筑垃圾粉碎料下基层，砾石过滤带，塑料盲沟，侧排管，路缘石，排水沟，垫层，防水土工膜组成。
所述面层采用基于天然骨料的透水水泥混凝土浇筑，厚度不小于180mm。
所述上基层厚度不小于150mm，由基于建筑垃圾粉碎料的再生混凝土浇筑制成，并设有贯通的透水孔，透水孔开孔面积总和为上基层上表面积的1～2％。
所述玻纤格栅铺设于面层与上基层之间，玻纤格栅选用自粘式类型且网眼尺寸不大于面层透水混凝土所用粗骨料的粒径。
所述下基层厚度不小于150mm，由建筑垃圾粉碎料填筑于打孔形土工格室中形成。
所述砾石过滤带位于下基层顶部两侧，其内部有塑料盲沟。
所述塑料盲沟外表面覆盖有滤水型土工织物，在其管身上设有孔洞，孔中插有侧排管，塑料盲沟上具有多根侧排管，相邻的侧排管间距为1～3m。
所述侧排管采用外径为20～30mm且长度大于路缘石厚度的塑料软管制成，其穿过路缘石上的通孔将塑料盲沟与排水沟连通。
所述排水沟的底面低于侧排管10～20cm。
所述防水土工膜位于在垫层和路基之间。
一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，由以下步骤组成：
Ⅰ、对原路基开挖、整平、夯实，并在路基两侧安装路缘石、开挖沟槽设置排水沟；
Ⅱ、在路基之上铺设防水土工膜，膜与膜之间采用热锲焊机焊接，搭接宽度不小于10cm；
Ⅲ、在防水土工膜之上布置土工格室固定件，之后铺设粒径不大于5mm的再生细骨料形成厚度为50mm的垫层；
Ⅳ、通过土工格室固定件上的固定柱张拉打孔形土工格室并将其固定于垫层表面；
Ⅴ、在打孔形土工格室中填筑粒径范围为5～40mm的建筑垃圾粉碎料，填筑的粉碎料高出土工格室顶部5～10cm，填筑完成后压实形成下基层；
Ⅵ、在下基层两侧顶部填筑含泥量小于1％且粒径为16～32mm的砾石形成砾石过滤带，同时在填筑过程中埋设塑料盲沟与设置侧排管；
Ⅶ、在路缘石对应的侧排管位置处钻凿制成孔径略大于侧排管外径的通孔，将侧排管穿过通孔并伸出路缘石外侧2～5cm以连通塑料盲沟与排水沟；
Ⅷ、浇筑再生混凝土形成上基层；
Ⅸ、冲刷清理上基层表面，待干燥后铺设自粘式玻纤格栅，铺设时力求平整、无褶皱、尽量张紧；
Ⅹ、自玻纤格栅铺设完成起一天内浇筑透水混凝土形成面层。
在所述步骤Ⅱ中，翻起路面结构两侧的防水土工膜边缘并粘贴于路缘石内侧，粘贴高度不小于10cm。
在所述步骤Ⅲ中，所述土工格室固定件由菱形底板与位于四个边角的固定柱组成，材质为合金，菱形底板厚3mm，对角线长与土工格室单孔规格相同，固定柱直径8mm，高度为土工格室与垫层高度的和；所述土工格室固定件在土工膜上纵横布置，沿路面横向间隔3个土工格室单孔长，沿纵向间隔4个单孔宽，布置时应使固定件的长短对角线与土工格室长宽方向一致。
在所述步骤Ⅴ中，粉碎料填筑时要在下基层两侧顶部为铺设砾石过滤带预留空间。
在所述步骤Ⅵ中，塑料盲沟沿纵向间隔1～3m打孔并将侧排管一端插入孔中，插入深度大于塑料盲沟的半径，并使用胶粘剂将侧排管与塑料盲沟的衔接处进行粘接。
在所述步骤Ⅷ中，在浇筑过程中还包括了制作上基层透水孔的步骤，将包裹了2层以上牛皮纸的光圆钢筋插入再生混凝土中，钢筋直径与设计透水孔的孔径相同，插入深度大于上基层厚度，钢筋的裸露长度不小于20cm，待上基层养护完成后将钢筋拔出形成透水孔。
本发明工作机理：
降雨时雨水能通过面层和上基层进入下基层，避免路面积水。下基层由建筑垃圾粉碎料填筑压实而成，采用土工格室加筋保证了下基层的强度，而建筑垃圾粉碎料高吸水率的特性使得下基层形成了具有高蓄水能力的“海绵体”，在涝时储存雨水，在旱时将储存的水分向路面释放，保持路面湿润，减少扬尘，降低路面温度。下基层蓄水饱和后，多余的水分被砾石过滤带、集水盲沟过滤后经侧排管流入排水沟排走，保证了路面结构在雨天时拥有持续的渗透能力，同时，路面结构中的最大水位不会超过上基层底面标高，避免再生混凝土被长期浸泡而影响强度。侧排管排出的水已被过滤净化，降低了由侧排管堵塞而引起排水不畅的可能性。此外，侧排管并联布置在塑料盲沟上共同进行排水，因此具有良好的排水效率，即使极个别处侧排管发生堵塞，通过塑料盲沟的导流以及其他处侧排管的排水，堵塞的侧排管附近的路面区域仍能保持良好的渗水和排水能力。
本发明具有如下的技术优点：
1.本发明的路面结构基层和垫层采用了建筑垃圾粉碎料，实现了建筑垃圾的资源化，降低了透水路面的骨料成本。
2.本发明的再生混凝土上基层通过透水孔透水，而材料本身不要求透水，因此拌制时可以选择级配良好的骨料以充分增大再生混凝土的密实度，进而提高了上基层的强度。
3.本发明的下基层利用土工格室对建筑垃圾粉碎料进行加筋，整体性好，强度高。
4.本发明的下基层能高效蓄水，实现“海绵体”的作用，在涝时能减少城市内涝的发生，在旱时能将储存的水分反渗到路面，保持路面湿润，减少扬尘，降低路面温度，行车舒适，有效缓解热岛效应。
5.本发明的砾石过滤带、塑料盲沟、侧排管组成了净排水系统，净水能力强、排水效率高、防淤堵。
6.本发明路面结构中的渗水不侵入路基，减少了路基病害，提高了耐久性。
附图说明
附图1为本发明路面侧视剖面结构示意图。
附图2为土工格室固定件设计图。
附图3为土工格室固定件原理示意图。
附图4为土工格室固定件布置示意图。
图中：1—透水混凝土面层，2—玻纤格栅，3—再生混凝土上基层，4—土工格室-建筑垃圾粉碎料下基层，5—砾石过滤带，6—塑料盲沟，7—侧排管，8—路缘石，9—排水沟，10—垫层，11—防水土工膜，12—土工格室，13—路基，14—土工格室固定件。
具体实施方式
下面结合描述附图说明本发明的优选实施方式，本领域普通技术人员将能够根据下文所述用本领域的相关技术加以实现。
如图1和图2所示，一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构，该路面结构由透水混凝土面层，玻纤格栅，再生混凝土上基层，土工格室-建筑垃圾粉碎料下基层，垫层，砾石过滤带，塑料盲沟，侧排管，路缘石，排水沟，防水土工膜组成。其铺装方法，由以下步骤组成：
Ⅰ、对原路基开挖、整平、夯实，并在路基两侧安装路缘石、开挖沟槽设置排水沟；
Ⅱ、在路基之上铺设防水土工膜，膜与膜之间采用热锲焊机焊接，搭接宽度不小于10cm；
Ⅲ、在防水土工膜之上布置土工格室固定件，之后铺设粒径不大于5mm的再生细骨料形成厚度为50mm的垫层；
Ⅳ、通过土工格室固定件上的固定柱张拉打孔形土工格室并将其固定于垫层表面；
Ⅴ、在打孔形土工格室中填筑粒径范围为5～40mm的建筑垃圾粉碎料，填筑的粉碎料高出土工格室顶部5～10cm，填筑完成后压实形成下基层；
Ⅵ、在下基层两侧顶部填筑含泥量小于1％且粒径为16～32mm的砾石形成砾石过滤带，同时在填筑过程中埋设塑料盲沟与设置侧排管；
Ⅶ、在路缘石对应的侧排管位置处钻凿制成孔径略大于侧排管外径的通孔，将侧排管穿过通孔并伸出路缘石外侧2～5cm以连通塑料盲沟与排水沟；
Ⅷ、浇筑再生混凝土形成上基层；
Ⅸ、冲刷清理上基层表面，待干燥后铺设自粘式玻纤格栅，铺设时力求平整、无褶皱、尽量张紧；
Ⅹ、自玻纤格栅铺设完成起一天内浇筑透水混凝土形成面层。
防水土工膜铺设在路基表面，施工时还需翻起路面结构两侧的防水土工膜边缘并粘贴于路缘石内侧，粘贴高度不小于10cm，以充分防止水分侵入路基引起病害而降低路面结构的耐久性。铺设防水土工膜后布置土工格室固定件，土工格室固定件由菱形底板与位于四个边角的固定柱组成，材质为合金，菱形底板厚3mm，对角线长与土工格室单孔规格相同，固定柱直径8mm，高度为土工格室与垫层高度的和。土工格室固定件在土工膜上纵横布置，沿路面横向间隔3个土工格室单孔长，沿纵向间隔4个单孔宽，布置时应使固定件的长短对角线与土工格室长宽方向一致。在防水土工膜上由再生细骨料铺设形成厚度为50mm的垫层，所用的再生细骨料的粒径不大于5mm。土工格室固定件依靠垫层骨料压在其底板上保持稳定，通过固定件上的固定柱进而将土工格室张拉与固定。铺设由细骨料组成的垫层，而不是直接将下基层的建筑垃圾粉碎料与防水土工膜接触，有助于避免压实过程中大粒径的骨料损伤土工膜影响防水性能。
下基层由建筑垃圾粉碎料填筑于打孔形土工格室中形成，厚度不小于150mm，当下基层厚度大于300mm时，应铺设双层土工格室。建筑垃圾粉碎料的粒径范围选用5～40mm，填筑的粉碎料高出土工格室顶部5～10cm，以便填筑后能充分压实，同时避免压实过程中对土工格室造成损坏。在粉碎料填筑施工时还需要在下基层两侧顶部为铺设砾石过滤带预留空间。打孔形土工格室膜片上带有均匀分布的透水孔使得渗水能在粉碎料之间流动，同时建筑垃圾粉碎料与土工格室构成了具有强大侧向限制和大刚度的结构体，下基层强度高，整体性好，有效地解决了建筑垃圾粉碎料因强度低而难以利用的问题。
砾石过滤带设置在下基层顶部两侧，其内部埋设有塑料盲沟。砾石过滤带由砾石填筑而成，砾石的含泥量小于1％，粒径范围为16～32mm，填筑的砾石应将塑料盲沟完全覆盖。
塑料盲沟外表面覆盖了滤水型土工织物。塑料盲沟沿纵向间隔1～3m开孔并将侧排管一端插入孔洞中，侧排管插入塑料盲沟孔洞的深度不小于塑料盲沟的半径，并使用胶粘剂将侧排管与塑料盲沟的衔接处进行粘接，以避免后期施工或使用过程中侧排管脱落。侧排管采用外径为20～30mm且长度大于路缘石厚度的塑料软管制成。侧排管穿过在路缘石上开钻的通孔将塑料盲沟与路面结构一侧的排水沟相互连通。路缘石上的通孔孔径应略大于侧排管的外径，在施工时便于侧排管的安装。排水沟底面应低于侧排管10～20cm，使其底部能沉淀杂质防止沉淀物堵塞侧排管。
上基层采用建筑垃圾粉碎料配制的再生混凝土制成，所配制的再生混凝土强度不低于C20，厚度不小于150mm。由于建筑垃圾粉碎料本身强度低，相比于普通再生混凝土，将其制成再生透水混凝土强度将会更低，不利于在工程中应用。因此，为使上基层的强度易达到设计标准，上基层采用的再生混凝土配制时应选择良好的级配以提高筑成后的密实度，故材料本身不要求透水，其透水功能通过设置的透水孔实现。透水孔开孔面积总和为上基层表面积的1～2％，透水孔孔径为20～40mm，纵横均匀布置于上基层，透水孔应贯通上基层。透水孔具体施工方法为：在上基层浇筑过程中将包裹了2层以上牛皮纸的光圆钢筋插入再生混凝土中，钢筋直径与设计透水孔的孔径相同，插入深度大于上基层厚度，钢筋的裸露长度不小于20cm以便后续拔出，养护完成后将钢筋拔出形成透水孔。
面层与上基层交界面设置了自粘式玻纤格栅，铺设前需冲刷清理上基层表面以清除灰尘、杂质防止粘贴不良，待干燥后采用机械铺设或人工铺设。所用玻纤格栅网眼尺寸应不大于面层透水混凝土所用粗骨料的粒径，铺设时要力求平整、无褶皱、尽量张紧。玻纤格栅一方面提高了路面结构的整体性，弥补了上基层由于开孔带来的强度损失。另一方面，面层透水混凝土的开级配粗骨料粒径单一，在面层浇筑时，由于玻纤格栅的网眼尺寸小于粗骨料粒径，这避免了混凝土流入上基层透水孔而引起堵塞、面层不平整等问题。
面层采用透水混凝土浇筑制成，浇筑应在玻纤格栅铺设完成后一天内进行以保证玻纤格栅与上基层和面层粘接良好。面层强度不低于C30，透水系数不小于0.5mm/s，厚度不小于180mm。为保证强度能符合标准以提高实用性，面层透水混凝土选用天然骨料配制，骨料粒径范围为9～20mm。
Claims (7)
1.一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构，所述路面结构设置于路基之上，其特征在于，该路面结构由透水混凝土面层(1)，玻纤格栅(2)，再生混凝土上基层(3)，土工格室-建筑垃圾粉碎料下基层(4)，砾石过滤带(5)，塑料盲沟(6)，侧排管(7)，路缘石(8)，排水沟(9)，垫层(10)，防水土工膜(11)组成；
所述面层(1)采用基于天然骨料的透水水泥混凝土制成，玻纤格栅(2)位于面层(1)与上基层(3)之间，所述玻纤格栅(2)网眼尺寸不大于面层(1)所用粗骨料的粒径，所述上基层(3)由再生混凝土制成并设有贯通的透水孔，透水孔开孔面积总和为上基层(3)上表面积的1～2％，所述下基层(4)由建筑垃圾粉碎料在打孔形土工格室(12)中填筑而成，所述砾石过滤带(5)位于下基层(4)顶部两侧并且其内部有塑料盲沟(6)，所述塑料盲沟(6)上具有多根侧排管(7)，所述侧排管(7)穿过路缘石(8)上的通孔将塑料盲沟(6)与排水沟(9)连通，相邻的侧排管(7)间距为1～3m，所述防水土工膜(11)位于由再生细骨料铺设的垫层(10)与路基(13)之间。
2.一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，其特征在于，由以下步骤组成：
Ⅰ、对原路基开挖、整平、夯实，并在路基两侧安装路缘石、开挖沟槽设置排水沟；
Ⅱ、在路基之上铺设防水土工膜，膜与膜之间采用热锲焊机焊接，搭接宽度不小于10cm；
Ⅲ、在防水土工膜之上布置土工格室固定件，之后铺设粒径不大于5mm的再生细骨料形成厚度为50mm的垫层；
Ⅳ、通过土工格室固定件上的固定柱张拉打孔形土工格室并将其固定于垫层表面；
Ⅴ、在打孔形土工格室中填筑粒径范围为5～40mm的建筑垃圾粉碎料，填筑的粉碎料高出土工格室顶部5～10cm，填筑完成后压实形成下基层；
Ⅵ、在下基层两侧顶部填筑含泥量小于1％且粒径为16～32mm的砾石形成砾石过滤带，同时在填筑过程中埋设塑料盲沟与设置侧排管；
Ⅶ、在路缘石对应的侧排管位置处钻凿制成孔径略大于侧排管外径的通孔，将侧排管穿过通孔并伸出路缘石外侧2～5cm以连通塑料盲沟与排水沟；
Ⅷ、浇筑再生混凝土形成上基层；
Ⅸ、冲刷清理上基层表面，待干燥后铺设自粘式玻纤格栅，铺设时力求平整、无褶皱、尽量张紧；
Ⅹ、自玻纤格栅铺设完成起一天内浇筑透水混凝土形成面层。
3.如权利要求2所述的一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，其特征在于，在所述步骤Ⅱ中，翻起路面结构两侧的防水土工膜边缘并粘贴于路缘石内侧，粘贴高度不小于10cm。
4.如权利要求2所述的一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，其特征在于，在所述步骤Ⅲ中，所述土工格室固定件由菱形底板与位于四个边角的固定柱组成，材质为合金，菱形底板厚3mm，对角线长与土工格室单孔规格相同，固定柱直径8mm，高度为土工格室与垫层高度的和；所述土工格室固定件在土工膜上纵横布置，沿路面横向间隔3个土工格室单孔长，沿纵向间隔4个单孔宽，布置时应使固定件的长短对角线与土工格室长宽方向一致。
5.如权利要求2所述的一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，其特征在于，在所述步骤Ⅴ中，粉碎料填筑时要在下基层两侧顶部为铺设砾石过滤带预留空间。
6.如权利要求2所述的一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，其特征在于，在所述步骤Ⅵ中，塑料盲沟沿纵向间隔1～3m打孔并将侧排管一端插入孔中，插入深度大于塑料盲沟的半径，并使用胶粘剂将侧排管与塑料盲沟的衔接处进行粘接。
7.如权利要求2所述的一种基于建筑垃圾粉碎料的透水路面结构的铺装方法，其特征在于，在所述步骤Ⅷ中，在浇筑过程中还包括了制作上基层透水孔的步骤，将包裹了2层以上牛皮纸的光圆钢筋插入再生混凝土中，钢筋直径与设计透水孔的孔径相同，插入深度大于上基层厚度，钢筋的裸露长度不小于20cm，待上基层养护完成后将钢筋拔出形成透水孔。
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