CN111719374B - 一种抗堵塞透水路面结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗堵塞透水路面结构及其施工工艺，抗堵塞透水路面结构，包括：素混凝土面层；上层管体组件，包括若干上层管体，竖向设置于素混凝土面层内，上层管体的上部管口与外界连通；下层管体组件，包括若干下层管体，每个下层管体对应设置于每个上层管体的下方；上层管体与下层管体的连接处密封设置。以解决传统透水混凝土路面抗堵塞性能差的技术问题。

Description

一种抗堵塞透水路面结构及其施工工艺

技术领域

本发明属于道路建设技术领域，尤其涉及一种抗堵塞透水路面结构及其施工工艺。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着城市化的快速发展，城市道路大面积采用混凝土、沥青等材料来铺筑，这种路面被称作硬化路面。硬化路面渗透性极小，阻隔雨水下渗，增大城市排水管网的负担，当降水量较大时，极易发生内涝，影响交通秩序和安全。同时地面积聚的污水中携带有诸多污染物，会加重环境污染。

基于这一问题，应用于路面的透水结构得到了广泛研究和应用，其中较常见的是透水混凝土路面。透水混凝土通过控制骨料级配形成多孔结构来保证透水性能，渗透系数一般在2-6mm/s之间。其内部孔隙具有弯曲程度大、变直径截面、孔喉等特点，当径流携带的沉积颗粒进入到孔隙以后，会导致孔隙堵塞，降低结构的透水性，缩短透水路面的使用寿命。

发明人发现，堵塞颗粒通常聚积在结构的表层，只有最小粒径的堵塞颗粒会不断移动至其他区域。当粒径较大的堵塞颗粒卡在表层的孔隙中以后，便难以再次移动，使颗粒经过的通道缩窄，进一步降低孔隙率。采用一些路面养护措施可以恢复结构的部分渗透性，但只在一定深度范围内有效，较深处清理效果欠佳。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种抗堵塞透水路面结构及其施工工艺，以解决传统透水混凝土路面抗堵塞性能差的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例公开了以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于透水路面的透水结构，包括：

上层管体组件，包括若干上层管体，并列设置，呈面分布；

下层管体组件，包括若干下层管体，每个下层管体均与一个上层管体同轴设置，且端部相连，下层管体的内径大于上层管体的内径；

连接处网格状框架，包括第一框架本体和若干第一管套，若干第一管套分布在框架本体上，第一管套过盈配合于上层管体与下层管体之间的缝隙中。

第二方面，本发明提供了一种抗堵塞透水路面结构，包括：

素混凝土面层；

上层管体组件，包括若干上层管体，竖向设置于素混凝土面层内，上层管体的上部管口与外界连通；

下层管体组件，包括若干下层管体，每个下层管体对应设置于每个上层管体的下方；

上层管体与下层管体的连接处密封设置。

第三方面，提供上述抗堵塞透水路面结构的施工工艺，包括如下步骤：

路面基层铺设完毕后，安装侧模板；

将透水结构铺设于基层上方，使上层管体位于下层管体的上方，且采用带圆盖的顶层网格状框架将每个上层管体的上部开口盖住；

将拌合好的混凝土倒入路槽中，进行振捣整平工作；

达到拆模要求时，将侧模和顶部网格状框架拆除。

与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

(1)传统的透水混凝土结构内部孔隙弯曲度高，大小不一，连通性不佳；本发明提供的透水结构孔隙集中，平滑顺直，没有弯曲，颗粒不会滞留在孔隙中发生堵塞，透水结构孔隙率不易改变，能保证结构良好的渗透性能。

(2)透水圆管上层直径小，具有筛分的作用，可将大粒径堵塞颗粒阻隔在表层；下层孔径较大，可使进入孔隙的小粒径堵塞颗粒顺利排出，抗堵塞性能良好。

(3)传统的透水混凝土结构通过清扫、冲洗、抽吸等方式清理时，容易将颗粒推动到不易清理的孔隙中，反而加重了某些部位的堵塞；而本发明提供的透水结构在清理时，由于孔隙结构简单，可以轻易将颗粒清除到结构外，通过养护，渗透性能可以得到很大恢复。

(4)本发明提出的带圆盖的网格状框架可以在浇注混凝土时将上部管体开口盖住，防止混凝土将上部管体的开口堵塞。

(5)连接处网格状框架，既可以对上层管体和下层管体之间的间隙进行密封，防止混凝土从两者间隙进入下层管体中，对下层管体造成堵塞，又可以对整体的透水结构形成支撑，并将透水结构形成统一整体，便于施工。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明所述的管状双层透水路面结构的剖面图；

图2为本发明所述的管状双层透水结构的侧视图；

图3为本发明所述的顶层网格状框架示意图；

图4为本发明所述的连接处网格状框架示意图；

图5为本发明所述的底层网格状框架示意图；

图6为图2中的C处放大图；

图7为本发明所述的模拟试验的孔隙结构示意图；

图8为本发明所述的模拟试验的堵塞过程示意图；

图9为本发明所述的模拟试验的模拟结果示意图。

图中：1、素混凝土面层；2、顶层网格状框架；3、连接处网格状框架；4、底层网格状框架；5、圆盖；A、顶层孔隙结构；B、底层孔隙结构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，本发明提供一种用于透水路面的透水结构，包括：

上层管体组件，包括若干上层管体，并列设置，呈面分布；

下层管体组件，包括若干下层管体，每个下层管体均与一个上层管体同轴设置，且端部相连，下层管体的内径大于上层管体的内径；

连接处网格状框架，包括第一框架本体和若干第一管套，若干第一管套分布在框架本体上，第一管套过盈配合于上层管体与下层管体之间的缝隙中。

在一些实施例中，上层管体的内径为0.3-1mm；下层管体的内径为2-6mm。

进一步的，上层管体的高度为5-15mm，下层管体的高度为40-50mm。

在一些实施例中，还包括底层网格状框架，包括第二框架本体和若干第二管套，第二管套设置于框架本体的交点处，第二管套与下层管体底部外壁过盈配合。

底层网格状框架的网格结构较其他两层更密实，主要起到固定透水管在目标位置上的作用。

在一些实施例中，还包括顶层网格状框架，包括第三框架本体和若干圆盖，若干圆盖分布设置于第三顶层网格状框架的交点处。

进一步的，所述圆盖上设置有圆柱状凸起，圆柱状凸起的外径与上层管体的内径相等。

可与上层管体的管口扣合在一起，可有效防止浇筑时混凝土进入透水管内腔，同时也具备固定上层管体的作用。

第二方面，本发明提供了一种抗堵塞透水路面结构，包括：

素混凝土面层；

上层管体组件，包括若干上层管体，竖向设置于素混凝土面层内，上层管体的上部管口与外界连通；

下层管体组件，包括若干下层管体，每个下层管体对应设置于每个上层管体的下方；

上层管体与下层管体的连接处密封设置。

在一些实施例中，下层管体的底部与基层连通。落在下层管体内的颗粒物可以直接填充在基层的缝隙中，以提高该透水结构的使用寿命。

进一步的，所有下层管体采用底层网格状框架进行支撑。

在一些实施例中，下层管体与上层管体的连接处采用连接处网格状框架进行支撑。

第三方面，提供上述抗堵塞透水路面结构的施工工艺，包括如下步骤：

路面基层铺设完毕后，安装侧模板；

将透水结构铺设于基层上方，使上层管体位于下层管体的上方，且采用带圆盖的网格状框架将每个上层管体的上部开口盖住；

将拌合好的混凝土倒入路槽中，进行振捣整平工作；

达到拆模要求时，将侧模和顶部网格状框架拆除。

在一些实施例中，铺设透水结构时，将透水结构通过底层网格状框架钉在基层上。以防止在浇筑孔隙时，透水结构整体发生位移。

在一些实施例中，施工前，将顶层网格状框架的底部涂抹脱模剂。

以保证施工完毕后，上层框架顺利拆除。

实施例

如图1和图2所示，一种透水路面结构，包括素混凝土面层1、以及安装于混凝土内部的双层网格状框架结构。双层圆柱形管道(上层管体和下层管体) 固定在框架节点上并相互平行分布，每根管道都贯穿混凝土层，顶部略低于混凝土面层，底部与基层相贴。上层管体构成顶层孔隙结构A，下层管体构成底层孔隙结构B。

双层圆柱形管道管径上细下粗，上下两层相互连通，形成一体。上层管体内径可选0.3mm、0.6mm、1mm，下层管体内径可选2mm、3mm、5mm、6mm，使用时可根据实际情况任选组合，上下两层管体形状均为等直径圆柱。每段区域内的管道均配置有三层网格状框架，分别位于上层管体顶部、上层管体底部同下层管体连接处、以及下层管体底部。

如图2、图3和图6所示，顶层网格状框架2由圆盖5和网格结构框架构成，圆盖5底部有圆形凸起，其直径等于上层管体内腔直径，可与上层管体扣合在一起，可有效防止浇筑时混凝土进入透水管内腔，同时也具备固定管体的作用。

如图4所示，连接处网格状框架3由管套和网格结构构成，管套内径等于上层管体外径，管套外径等于下层管体内径，可保证透水管竖直放置，避免因透水管放置倾斜导致其被施工材料堵塞，同时具备固定作用。

如图5所示，底层网格状框架4亦由管套和网格结构构成，管套内径等于下层透水管外径，其网格结构较其他两层更密实，主要起到固定透水管在目标位置上的作用。

在施工之前，先依据将要浇筑的各块路面尺寸确定双层圆管框架结构的尺寸。应控制路面结构孔隙率达到目标孔隙率以满足渗透需求，目标孔隙率参照普通透水混凝土定为20％。孔隙体积可利用圆柱截面直径及圆柱高度计算得到，各块路面尺寸已知，由此可以得到实际所需双层圆管的数量，依据数量计算合适的圆管间距，再制作框架结构。框架尺寸小于路面的尺寸，框架外围与混凝土块体的边界有一定的富余度。

施工时，基层铺设完毕后安设侧模板。模板底面与垫层顶面紧贴，模板连接处高差不能超过容许值，且保证模板内侧无错位和不平整的情况。将双层圆管框架放置在浇筑区域的中心，并在框架外围与侧模之间保留好间距。在底层网格的交点处将整个结构钉在基层上，防止浇筑时孔隙框架发生位移。摊铺混凝土，将拌合好的普通混凝土倒入路槽内，再进行振捣整平等工作，当达到拆模要求时将侧模及顶部框架拆除。顶部框架材质选用疏水性塑料，并在放置框架前将顶层框架的底面上涂抹脱模剂，以保证上层框架顺利拆除。

为了验证此发明的透水效果，进行了数值模拟试验。模拟过程中采用的堵塞颗粒是人为设计的全级配堵塞材料，这种堵塞材料可以使透水混凝土结构快速堵塞。堵塞颗粒级配分布见表1。

表1堵塞颗粒级配分布

图7为孔隙结构的模型图，A和B表示相互连通的上细下粗的管状孔隙结构，顶层孔隙直径1mm，底层孔隙直径3mm，顶层厚度10mm，底层厚度45mm。对此结构进行堵塞实验，图8显示了该结构在模拟过程中堵塞颗粒的运动情况，图9中的a、b分别为模拟结束后结构的剖面图和俯视图。结果显示，孔隙结构中完全没有堵塞颗粒的滞留。部分堵塞颗粒残留在表面，其中大部分大粒径颗粒卡在孔隙顶部，约50％的孔隙顶层被大粒径颗粒堵塞。

在实际中，处于路面表层的颗粒很容易清除，被堵塞住入口的孔隙结构很容易得到恢复。这说明本发明提出的透水结构能够最大程度的保证结构的抗堵塞性，透水结构的有效使用寿命可以大大延长。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗堵塞透水路面结构，其特征在于：包括：

素混凝土面层；

上层管体组件，包括若干上层管体，竖向设置于素混凝土面层内，上层管体的上部管口与外界连通；

下层管体组件，包括若干下层管体，每个下层管体对应设置于每个上层管体的下方；

上层管体与下层管体的连接处密封设置；

下层管体的底部与基层连通；

所有下层管体采用底层网格状框架进行支撑；

下层管体与上层管体的连接处采用连接处网格状框架进行支撑；

上层管体的内径为0.3-1mm；下层管体的内径为2-6mm；

上层管体的高度为5-15mm，下层管体的高度为40-50mm；

上层管体直径小，具有筛分的作用，可将大粒径堵塞颗粒阻隔在表层；下层管体孔径较大，可使进入孔隙的小粒径堵塞颗粒顺利排出。

2.如权利要求1所述的抗堵塞透水路面结构，其特征在于，上层管体组件的若干上层管体，并列设置，呈面分布。

3.如权利要求1所述的抗堵塞透水路面结构，其特征在于，每个下层管体均与一个上层管体同轴设置，且端部相连。

4.如权利要求1所述的抗堵塞透水路面结构，其特征在于，连接处网格状框架，包括第一框架本体和若干第一管套，若干第一管套分布在框架本体上，第一管套过盈配合于上层管体与下层管体之间的缝隙中。

5.如权利要求1所述的抗堵塞透水路面结构，其特征在于，底层网格状框架，包括第二框架本体和若干第二管套，第二管套设置于框架本体的交点处，第二管套与下层管体底部外壁过盈配合。

6.如权利要求1所述的抗堵塞透水路面结构，其特征在于，还包括顶层网格状框架，包括第三框架本体和若干圆盖，若干圆盖分布设置于第三顶层网格状框架的交点处。

7.如权利要求6所述的抗堵塞透水路面结构，其特征在于，所述圆盖上设置有圆柱状凸起，圆柱状凸起的外径与上层管体的内径相等。

8.根据权利要求1所述抗堵塞透水路面结构的施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

路面基层铺设完毕后，安装侧模板；

将透水结构铺设于基层上方，使上层管体位于下层管体的上方，且采用带圆盖的网格状框架将每个上层管体的上部开口盖住；

将拌合好的混凝土倒入路槽中，进行振捣整平工作；

达到拆模要求时，将侧模和顶部网格状框架拆除。

9.根据权利要求8所述的施工工艺，其特征在于：铺设透水结构时，将透水结构通过底层网格状框架钉在基层上。

10.根据权利要求8所述的施工工艺，其特征在于：施工前，将顶层网格状框架的底部涂抹脱模剂。

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