CN111764219A

CN111764219A - 一种透水铺装结构及透水铺装方法

Info

Publication number: CN111764219A
Application number: CN202010462782.6A
Authority: CN
Inventors: 李海燕; 李锦熙; 宫永伟; 杨志超; 张紫阳; 武利园; 张晓然
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: CN111764219B

Abstract

一种透水铺装结构，其由上至下依次包括透水砖层、找平层、基层、垫层、土基层；所述基层由钢性骨架承受路面及透水砖荷载，该基层包括多个透水单元，每个透水单元从中间分成左右对称的两个部分，透水单元的左侧和右侧的倾斜支撑构成顶点向上的三角形，在倾斜支撑内部填充细骨料，在倾斜支撑外部的上下空隙处填充粗骨料；在倾斜支撑下部的粗骨料中嵌入导水管，导水管外侧包覆防堵塞透水膜。本发明所述透水铺装结构中，三角形桁架结构提高了装置整体强度，直接承受荷载，减少透水材料的压力。该结构采用装配式设计，方便更换，细骨料倾斜排布，增大与水的接触面积，可以截留更多污染物，也尽可能的减少堵塞发生，铺装使用寿命。

Description

一种透水铺装结构及透水铺装方法

技术领域

本发明涉及城市路面工程领域，尤其涉及一种道路透水铺装。

背景技术

海绵城市，是新一代城市雨洪管理理念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时再将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移。

在新形势下，海绵城市是推动绿色建筑建设，低碳城市发展，智慧城市形成的创新表现，是现代绿色新技术与社会、环境、人文等多种因素的有机结合。“海绵城市”材料的实质性应用，应具备优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点，成为“会呼吸”的城镇景观路面，从而有效缓解城市热岛效应，让城市路面不再发热。“海绵城市”的建设离不开与吸水、蓄水、渗水、净水相关的材料和装置，而现有技术中相关材料的品质和作业效率参差不齐。其中透水铺装是常见的海绵设施之一。在实际应用中，人们发现道路中的颗粒物极易堵塞透水空隙，导致透水性大大降低直至完全失效，从而丧失路面的渗水优势，此外由于铺装内部的多孔结构，导致强度偏低，极易损坏，从而制约其大规模应用。因此需要开发一种既可以延缓堵塞又具备较高强度的透水铺装结构，解决应用中的痛点难点，进一步推动“海绵城市”发展。

发明内容

本发明第一方面提供一种透水铺装结构，可用于城市人行道，行车道等道路建设，其由上至下依次包括透水砖层、找平层、基层、垫层、土基层。

基层由钢筋骨架承受路面及透水砖荷载，该基层包括多个透水单元，每个透水单元从中间分成左右对称的两个部分，透水单元的左侧倾斜支撑的走向自东北向西南倾斜，透水单元的右侧倾斜支撑自西北向东南倾斜，左侧和右侧的倾斜支撑构成向上的三角箭头，在倾斜支撑内部填充细骨料，在倾斜支撑外部的上下空隙处填充粗骨料。在倾斜支撑下部的粗骨料中嵌入导水管，用来排出多余积水，导水管外侧包覆防堵塞透水膜。

雨水经由面层材料，本实施例中为透水砖，入渗，透过找平层进入基层，并透过基础内的粗骨料，之后下渗到倾斜支撑，遇到倾斜支撑内的细骨料，因特有的倾斜支撑的倾斜结构，使得雨水快速向下运动，若雨水量大，会在倾斜支撑底部的三角凹陷处产生集聚。

传统透水铺装为平面，一般堵塞都集中在上层，上层堵塞后，透水能力大大降低，很快就失去功效。在本发明中，倾斜支撑加大了细骨料与水的接触面积，从而可以截留更多的污染物，凹陷处聚集大量雨水，理论上更容易堵塞，但即使堵塞，雨水向上积累后，雨水会在三角凹陷处的V形结构的底部产生聚集，随着径流进入量增多，水面不断上升，此时积水的剖面形状为倒梯形，并通过所述倒梯形两腰未堵塞的空隙排出，直到整个倾斜支撑内部的透水材料，即细骨料全部堵塞才失去效果，从而由倾斜支撑的应用延长透水铺装结构的使用寿命，尽可能的减少堵塞。

雨水经由细骨料截留后，下渗到粗骨料，进而渗入垫层或直接渗入土基（若没有垫层的话）。若雨水过多可以通过导水管排除多余雨水，本实施例中导水管接入市政雨水管网。

倾斜支撑包括网架结构，该网架结构包括两个相互对称（关于Y轴对称）的结构，为了方便描述，将网架结构中对称的单个单体结构分为六个立面，单体的各个立面均由铁丝网格覆盖，铁丝网格孔径小于粗骨料粒径。设置铁丝网格的目的主要是防止骨料流出，也可加强结构强度。

穿孔排水管贯穿前立面和后立面，排水管在前后均有部分伸出。方便与下一个单体排水管连接。

前后立面涉及到穿孔管，故铁丝网格预留圆孔，穿孔管可从孔中放入方便安装。

单体结构内部包含两个斜面结构AB，两个结构形状完全一样，只是安装时方向不同。

长方形倾斜钢筋上覆盖铁丝网格，构成斜面，倾斜支撑的钢筋结构内部填充细骨料，所以网格孔径小于细骨料粒径，优选细骨料粒径为10mm。

该结构可包含若干个三角形结构，目的是提高荷载强度。

透水铺装的内部钢筋结构包括两个单体，单体外部伸出穿孔管，根据穿孔管材料或者工程实际选取相应的连接方式，其余部分可以直接填充粗骨料构成完整的基层。

本发明第二方面提供一种透水铺装结构的制作方法，其包括：

步骤S1.先制作钢筋结构，该钢筋结构包括外框架和内部斜面结构；优选所述外框架为立方体结构，所述内部斜面结构系倾斜嵌装于所述外框架内的斜面；

步骤S2. 焊接除前立面之外其他部分钢筋框架外表面的铁丝网格；

步骤S3. 在内部斜面结构下方安装穿孔管；

步骤S4. 将前立面朝上，后立面朝下，按位置装填相应的粗骨料、细骨料；

步骤S5.焊接前立面的铁丝网格。

本发明第二方面所述透水铺装结构的制作方法用于制作本发明第一方面所述的透水铺装结构。

本发明第三方面提供一种透水铺装方法，其包括：

步骤P1，将土基密实、均匀、稳定化处理，在土基上方铺设垫层，土基用于吸收、储存结构层下渗水；

步骤P2. 在垫层上方铺设基层，垫层用于防止地下水因毛细现象上升，缓解土基冻胀对路面结构造成的影响；本实施例中，垫层采用透水性较好的天然砂砾；

当土基为砂性土时可不设置垫层。

步骤P3. 在基层上方铺设找平层，基层为承受荷载的主要结构，采用透水结构，基层内部包括三角形网架结构；

步骤P4. 在找平层上方铺装透水砖或透水混凝土或透水沥青；找平层用于连接面层与基层；可采用粗砂、中砂或者干硬性水泥砂浆。

本发明第三方面所述的透水铺装方法可用于本发明第一方面所述的透水铺装结构。

本实施例中优选的是，所述基层内部的三角形网架结构包括钢筋骨架，该钢筋骨架内部设置倾斜支撑，该倾斜支撑包括上下两个平行的倾斜支撑面，两个平行的倾斜支撑面之间填充细骨料；倾斜支撑面和钢筋骨架之间的空间中填充粗骨料。

每两个倾斜支撑之间形成三角形结构，增强透水结构的稳定性

倾斜支撑下方的钢筋骨架内装有导水管，该导水管将下渗水分导出，导水管外侧包土工布防止导水管堵塞。

本发明第一方面所述透水铺装结构主要创新点在于：在基层设置坚固的三角形网架结构，在内部填充透水材料，由网架承受荷载，从而实现增强透水铺装强度的目的，该网架与透水材料为一体式结构，方便施工与更换，节省人力物力。

三角形桁架结构提高了整体强度，直接承受荷载，减少透水材料的压力。该结构采用装配式设计，方便更换，细骨料倾斜排布，增大与水的接触面积，可以截留更多污染物，也尽可能的减少堵塞发生，铺装使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述透水铺装结构的一优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的局部结构图；

图3为图2所示实施例中水体渗透原理图；

图4为图1所示实施例中排水管与钢筋结构的位置关系图；

图5为图4所示实施例的主视图；

图6为图4所示实施例中斜面支撑的结构示意图；

图7为图6中两个对称安装的斜面支撑的结构示意图；

图8为图1所示实施例中透水铺装结构的总体结构俯视图；

图1-图8中数字标记的含义是：

1 透水砖 2 找平层 3 基层 4 垫层 5 土基

6 钢筋骨架 7 粗骨料 8 细骨料 9 倾斜支撑 10 导水管

11 预留圆孔 12 斜面结构A 13 斜面结构B 14 管道连接。

具体实施方式

实施例1. 一种透水铺装结构，如图1所示，由上至下依次包括透水砖层1、找平层2、基层3、垫层4、土基层5；

基层3由钢筋骨架承受路面及透水砖荷载，该基层3包括多个透水单元，每个透水单元从中间分成左右对称的两个部分，如图2所示的平面中，透水单元的左侧倾斜支撑的走向自东北向西南倾斜，透水单元的右侧倾斜支撑自西北向东南倾斜，左侧和右侧的倾斜支撑构成向上的三角箭头，在倾斜支撑9内部填充细骨料7，在倾斜支撑9外部的上下空隙处填充粗骨料8。在倾斜支撑9下部的粗骨料8中嵌入导水管10，用来排出多余积水，导水管10外侧包土工布防止堵塞。

雨水经由面层材料，本实施例中为透水砖1，入渗，透过找平层2进入基层3，并透过基础3内的粗骨料，之后下渗到倾斜支撑9，遇到倾斜支撑9内的细骨料，因特有的倾斜支撑9的倾斜结构，使得雨水快速向下运动，若雨水量大，会在倾斜支撑9底部的三角凹陷处产生集聚，

如图3所示，倾斜支撑9加大了细骨料与水的接触面积，从而可以截留更多的污染物，凹陷处聚集大量雨水，更容易堵塞，但即使堵塞，雨水向上积累后，雨水会在三角凹陷处的V形结构的底部产生聚集，随着径流进入量增多，水面不断上升，此时积水的剖面形状为倒梯形，并通过所述倒梯形两腰未堵塞的空隙排出，直到整个倾斜支撑内部的透水材料，即细骨料8全部堵塞才失去效果，从而由倾斜支撑9的应用延长透水铺装结构的使用寿命，尽可能的减少堵塞，传统透水铺装为平面，一般堵塞都集中在上层，上层堵塞后，透水能力大大降低，很快就失去功效。图3中三角阴影部分是堵塞部分，梯形的腰部分（也就是左右两个斜边，用a表示）没有堵塞，可以继续排水。

本实施例中，雨水经由细骨料8截留后，下渗到粗骨料，进而渗入垫层4或直接渗入土基5（若没有垫层的话）。若雨水过多可以通过导水管10排除多余雨水，本实施例中导水管10接入市政雨水管网。

倾斜支撑9包括网架结构，该网架结构包括两个相互对称（关于Y轴对称）的结构，为了方便描述，将网架结构中对称的单个单体结构分为六个立面，图4-图7中粗线部分是倾斜支撑9的钢筋骨架，单体的各个立面均由铁丝网格覆盖（图中未示出所有铁丝网格），铁丝网格孔径小于粗骨料粒径，本实施例中，粗骨料的粒径为20mm。设置铁丝网格的目的主要是防止骨料流出，另外是加强结构强度。

穿孔排水管贯穿图2所示前立面和后立面，如图4所示，排水管10在前后均有部分伸出。方便与下一个单体排水管连接。

前后立面涉及到穿孔管，故铁丝网格包含预留圆孔11，穿孔管可从预留圆孔11中放入，方便安装。

图6中单体结构内部包含两个斜面结构A12和斜面结构B 13，两个结构形状完全一样，只是安装时方向不同（图中为了美观用虚线和细实线区分A12和斜面结构B 13，二者结构相同）。

图7中虚线和实线都是钢筋结构，如图长方形倾斜钢筋上覆盖铁丝网格，构成斜面，倾斜支撑9的钢筋结构内部填充细骨料，所以网格孔径较小（小于细骨料粒径10mm）。

该结构可包含若干个三角形结构，目的是提高荷载强度

图8中虚线部分表示图2所示透水铺装的内部钢筋结构，该钢筋结构包括两个单体，单体外部伸出穿孔管，根据穿孔管材料或者工程实际选取相应的连接方式，例如采用管道连接14；从图8中可以看到，虚线部分并没有覆盖整个穿孔管的区域，其余部分可以直接填充粗骨料构成完整的基层。

实施例2. 一种透水铺装结构的制作方法，其包括：

步骤S3. 在内部斜面结构下方安装穿孔管；

步骤S4. 将前立面朝上，后立面朝下，按位置装填相应的粗骨料、细骨料（此时各个底面和侧面均有铁丝网格包裹，骨料不会流出）;

步骤S5.焊接前立面的铁丝网格。

实施例3. 一种透水铺装方法，其包括：

步骤P1，将土基5密实、均匀、稳定化处理，在土基5上方铺设垫层4，土基5用于吸收、储存结构层下渗水；为保证土基渗透性，本实施例中，土基5的密实度不宜超过93%；

步骤P2. 在垫层4上方铺设基层3，垫层4用于防止地下水因毛细现象上升，缓解土基冻胀对路面结构造成的影响；本实施例中，垫层4采用透水性较好的天然砂砾；该垫层4的厚度为80mm；

当土基5为砂性土时可不设置垫层4。

步骤P3. 在基层3上方铺设找平层2，基层3为承受荷载的主要结构，采用透水结构，基层3内部包括三角形网架结构；

步骤P4. 在找平层2上方铺装透水砖1；找平层2用于连接面层与基层；可采用粗砂、中砂或者干硬性水泥砂浆；本实施例中找平层2的厚度为25mm；两相邻透水砖1之间接缝为2mm。

本实施例中优选的是，所述基层3内部的三角形网架结构包括钢筋骨架6，该钢筋骨架6内部设置倾斜支撑9，该倾斜支撑9包括上下两个平行的倾斜支撑面，两个平行的倾斜支撑面之间填充细骨料8；倾斜支撑面和钢筋骨架6之间的空间中填充粗骨料7。粗骨料7的级配碎石粒径范围为20~80mm；细骨料8的级配碎石粒径范围10~20mm。

每两个倾斜支撑9之间形成三角形结构，增强透水结构的稳定性。

倾斜支撑9下方的钢筋骨架6内装有导水管10，该导水管10将下渗水分导出，导水管10外侧包土工布防止导水管10堵塞。

Claims

1.一种透水铺装结构，其由上至下依次包括透水砖层、找平层、基层、垫层、土基层；其特征在于：所述基层由钢性骨架承受路面及透水砖荷载，该基层包括多个透水单元，每个透水单元从中间分成左右对称的两个部分，透水单元的左侧和右侧的倾斜支撑构成顶点向上的三角形，在倾斜支撑内部填充细骨料，在倾斜支撑外部的上下空隙处填充粗骨料；在倾斜支撑下部的粗骨料中嵌入导水管，导水管外侧包覆防堵塞透水膜。

2.如权利要求1所述的透水铺装结构，其特征在于：所述倾斜支撑包括网架结构，该网架结构包括至少两个相互对称的单体结构，各单体结构的各个立面均由铁丝网格覆盖，铁丝网格孔径小于粗骨料粒径。

3.如权利要求1所述的透水铺装结构，其特征在于：穿孔排水管贯穿所述单体结构的前立面和后立面，排水管在所述前、后立面均有部分伸出，方便与下一个单体结构内的排水管连接。

4.如权利要求3所述的透水铺装结构，其特征在于：所述单体结构内部包含两个斜面结构，两个斜面结构形状相同，安装方向不同。

5.如权利要求3或4所述的透水铺装结构，其特征在于：所述倾斜支撑包括长方形倾斜钢筋，该倾斜钢筋上覆盖铁丝网格，构成斜面，倾斜支撑的长方形倾斜钢筋结构内部填充细骨料，其上覆盖的网格孔径小于细骨料粒径。

6.一种透水铺装结构的制作方法，其包括：

步骤S1.制作钢筋结构，该钢筋结构包括外框架和内部斜面结构；优选所述外框架为立方体结构，所述内部斜面结构系倾斜嵌装于所述外框架内的斜面；

步骤S3. 在内部斜面结构下方安装穿孔管；

步骤S4. 将前立面朝上，后立面朝下，按位置装填相应的粗骨料、细骨料;

步骤S5.焊接前立面的铁丝网格。

7.一种透水铺装方法，其包括：

当土基为砂性土时可不设置垫层;

步骤P3. 在基层上方铺设找平层，基层为承受荷载的主要结构，采用透水结构，基层内部包括三角形网架结构;

8.如权利要求7所述的透水铺装方法，其特征在于：所述基层内部的三角形网架结构包括钢筋骨架，该钢筋骨架内部设置倾斜支撑，该倾斜支撑包括上下两个平行的倾斜支撑面，两个平行的倾斜支撑面之间填充细骨料；倾斜支撑面和钢筋骨架之间的空间中填充粗骨料；每两个倾斜支撑之间形成三角形结构，增强透水结构的稳定性。

9.如权利要求7或8所述的透水铺装结构，其特征在于：倾斜支撑下方的钢筋骨架内装有导水管，该导水管将下渗水分导出，导水管外侧包土工布防止导水管堵塞。