透水混凝土路面排水防涝设计

改造者：杨婷惠 苏有文 赵 朴 刘 赟 王骏婷

透水混凝土路面排水防涝设计

改造者：杨婷惠 苏有文 赵 朴 刘 赟 王骏婷

透水混凝土路面不仅具有良好的透水性能，还具有较强的容水性能，因此能有效地缓解城市排水系统的泄洪压力，有利于城市排水防洪。作为绿色生态型混凝土，透水混凝土路面的径流曲线平缓，峰值较低，并且流量缓升缓降，具有广阔的应用前景。本文着重从透水路面设计及透水路面设计流程等研究透水混凝土路面，为其在实际工程中的应用提供一定的理论参考。

城市化的快速发展，改变了区域自然肌理，地面过度硬化导致地表径流剧增，夏季集中降雨时，雨水只能通过排水系统排入河流，容易造成洪涝灾害，增加城市排水负担，面对暴雨，城市应急管理脆弱，因此城市防洪排涝是中国城市集体面临的现代性难题。透水混凝土路面不仅具有良好的透水性能，还具有较强的容水性能，因此能有效地缓解城市排水系统的泄洪压力，有利于城市排水防洪。

透水混凝土路面即采用透水混凝土混合物摊铺施工或以透水砖铺设的路面，根据其断面结构可分为直渗型、导向渗透型和雨水收集型。目前透水混凝土路面可用于轻交通路面、景观路面和承载路面（试用）。作为绿色生态型混凝土，具有良好的生态环境效益，如缓解城市“热岛效应”、降低交通噪声、改善光环境和出行环境、美化环境，尤其是对水资源保护作用等。

透水路面设计

在用透水混凝土进行路面系统设计时，除了让雨水直接降落到路面上以外，还应考虑如何处理降水问题，即“被动式”和“主动式”径流缓解。被动的缓解系统能够收集大量降水，但不宜处理临近区域非透水面层流入的过剩径流。主动式径流缓解系统，不仅能够维持特殊水平面的径流，还可以处理建筑物、不透水路面等部分的径流。

预期的降水量、路面特点和地下土壤性质等是透水混凝土路面设计需要考虑的重点因素。渗透性和存储能力是设计透水混凝土路面及雨水处理系统时要考虑两个条件，应保证不出现由于渗透能力差或储存能力不够导致地表径流过量的问题。设计的渗透率必须满足所有降水都能渗入透水混凝土表面。假设渗透率为140L/（m2.min），则在到达渗透极限之前，至少应容纳0.24cm/s的降水。要使降雨不从路面流失，保证雨水能在路面内部存储并向路基土渗透，则路面本身应具有透水性和与之相适应的厚度，并且在此厚度内的孔隙内足以储存降雨量减去路基土渗透量后的水量，路面厚度见式（1）：

式中—透水性路面的平均孔隙率（%），—路基土的平均渗透速度（cm/s），—降雨强度（mm/h），—雨水的持续时间（min）。

其中a、b为地区修正系数。

若经过某段时间的持续降雨，路面表面达到一定深度的饱和程度，雨水多孔性铺装孔隙中的水达到饱和状态时，路面的渗水能力可以采用达西（Darey）公式：

透水性路面下垫层的透水性直接影响整个透水路面的最终效果，透水性能最好的垫层是砾石垫层，最差的是黏土。通常，渗透率为12mm/h的土壤适合做透水混凝土路面的下垫层，渗水性差的土壤如黏土必须经过修复和改造才能作为地基。当土壤不透水时，必须在其面上铺设一定厚度的透水垫层且厚度需满足处理特殊建筑场地所引起的额外水流要求，除此之外，通过在路基或保留区挖排水渠、储水井并以级配较小的石子填充，也可以实现雨水补给地下水。

雨水收集系统的洪峰降雨量、日降雨总量分别由式（4）、（5）计算，其中工程用地汇水面积按水平投影面积计算，与形状、坡度等其他因素无关。

透水路面的透水能力指标—容水量，具体计算如下（1）确定总排水量；排水管和出水管的排水量，按曼宁公式计算确定：

雨水在透水混凝土层的渗流量，近似按达西定律确定：

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.18.031