陕西天耕园林景观有限公司 陕西省西安市 710065
摘要：随着我国城市发展建设的不断完善，城市化进程引起城市人口剧增、城市环境污染、城市建设不合理等诸多问题，导致城市生态环境严重失衡，主要体现在城市内涝、水资源流失等方面。透水铺装是海绵城市建设中的一种重要技术手段，能够实现水资源的健康循环，有效改善生态环境。本文对透水铺装技术的发展过程、结构性能、应用效果进行分析，并探讨了当前透水铺装存在的主要问题，对加强透水铺装的工程应用和推广具有重要的意义。
关键词：海绵城市；透水铺装；施工技术要点
引言
城市发展过程中，原有的自然地表逐渐被非透水地面和构筑物代替，这将导致地表渗透性能降低、地下水补给减少、地表径流量增加、径流污染加重、城市水体敏感度增强及城市生态恶化。针对目前城市地面硬化存在的诸多问题应用透水铺装技术可进行有效解决。透水铺装也称为渗透铺装，可以认为是采用透水铺装材料或者是传统材料保持孔隙铺装的地面形式。对于不同城市地面的环境要求，可以应用选择不同类型的透水铺装形式，从而满足城市生态建设的需要。以下从结构形式、功能特点和应用实例三方面对透水铺装进行阐述分析，为其合理的应用选择提供依据。
1透水铺装技术与海绵城市
1.1透水铺装技术
透水铺装作为海绵城市的重要技术措施，广泛应用于广场、公园、停车场、人行道以及车流量与荷载较小的道路。透水铺装通过渗、滞、蓄等一系列过程，实现水资源的循环利用，能够改善城市的生态环境、内涝、热岛效应、噪音污染等问题。透水铺装结构自上而下一般分为面层、基层、底基层和垫层，具有良好的渗水性和保湿性。它能满足人类活动对硬化地面的使用要求，其自身性能接近天然草坪和土壤，能够减轻非透水性硬化地面对大自然水循环的破坏，保护地面下的动植物及微生物的生存环境，体现“与环境共生”的可持续发展理念。
透水铺装的使用寿命直接取决于材料的强度、耐磨度、抗冻性等，并且受气候变化、交通流量、自然灾害等影响。目前，透水铺装在城市建设中的应用愈加广泛，但表现出三点不足：第一，灰尘和污水的长期覆盖，容易造成透水铺装面层透水孔隙堵塞，这会降低或使其失去透水能力。第二，较大的孔隙降低了路面的承载力，只适用于广场、公园、人行道等低承载负荷的道路。第三，在东北地区或寒冷地区，透水材料的抗冻性能不足。国外的雨水调控设施比我国发展更早、应用更广泛，为我国城市建设提供了良好的借鉴。在海绵城市建设中，透水铺装路面设计应与其他相关道路设计、给水排水设计、管线设计等密切配合、相互协调。由于降水在透水性路面的结构层及土基中渗透或储存，对原本按照不透水路面设计的管线及附属设施会造成一定影响。因此，在透水性路面下应尽量减少埋设各种管线，保证土基压实均匀，不形成薄弱点，造成路基水损。同时注意，雨水利用系统不能对土壤环境、植物生长、地下含水层水质等造成危害。
1.2海绵城市
海绵城市是将城市比喻为海绵，其能够充分吸收、储存、渗透、清洁雨水，补充地下水，控制水源。当城市缺水时，释放储存的水资源，让水资源在城市中不断循环，保持水循环平衡，达到保护生态环境的目的。海绵城市建设应与城市空间设计密切结合，社区、绿地、广场、城市道路等基础设施必须充分考虑城市水安全问题，以及区域水文条件差异、规划指标、项目运行可行性等。
1.3海绵城市的基础理论——低影响开发（LID）
低影响开发（LID）是美国在20世纪90年代末提出的一种较为先进的雨水管理模式，通过分散的、小规模的源头控制机制和设计方法，实现对暴雨径流的良性管理。低影响开发模式的基本目标是使区域开发后的水文状态尽量接近开发前的状态，不增加地表径流量。其核心雨水调蓄方式包括入渗、蒸发、滞留、蓄集等，采用的基本措施有透水铺装、雨水花园、植草沟、绿色屋顶、储水池等。城市建设离不开低影响开发技术的支持，该技术能够有效管理和控制雨水，在城市发展和建设中，最大限度地减少对自然水资源和生态平衡系统的破坏。
2透水铺装的功能特点
2.1对雨水径流总量的控制
与不透水路面相比，采用透水铺装，雨水能够较快的渗入地表，这样不仅可以延缓地表径流产生时间，同时还能够减小径流总量。有研究表明，透水铺装的结构层孔隙率较大，一般降雨情况下，雨水首先不断的渗入地面，直到结构层孔隙被雨水蓄满，地面才会产生径流，这种产流方式被称为蓄满产流。透水铺装有雨水收集管时，如果降雨强度较小，雨水可以快速入渗，并通过收集管道排出，此时地面不产生径流；无收集管道的透水铺装地面，进入结构层的雨水来不及进一步下渗，地面出现蓄满产流，结构层出现与之相对的超渗产流。透水铺装地面径流量的大小存在一定的规律，该类地面的径流系数随着降雨重现期的增大、降雨历时的增长出现变大趋势。透水砖路面的实践表明，暴雨重现期越小，降雨历时越短，雨水下渗总量越大，地面径流系数越小，地表径流量控制明显。呈现这种规律的主要原因是透水铺装路面的渗透能力是有限的，暴雨强度较大时，地面渗透速度影响径流产生的快慢。
2.2对雨水径流污染的控制
透水铺装具有较大的孔隙率，因此它对下渗雨水有过滤吸附作用。实验表明，透水铺装对SS，COD，TN和TP均有一定程度的去除能力。这种特点使得透水路面对雨水径流污染控制有较强的能力，降低了初期雨水污染程度。正是由于孔隙率大、结构松散的特点，透水铺装存在易被颗粒物堵塞的问题。透水沥青路面实践发现，透水排水能力在2年后降低了60%以上，4年后基本丧失透水能力。因此对透水铺装要定期采取相应的养护措施，可采用高压水冲洗，去除孔隙内的颗粒物质，保持路面的透水性能。
2.3具有的生态效应对自然生态环境的
降雨是地下水的主要来源，不透水路面阻挡了雨水的下渗，使得地下水得不到有效补充，出现地下水水位下降等问题，同时地表形成的径流携带大量污染物质通过排水系统进入自然水体，加重了水环境污染问题。透水铺装具有渗透结构形式，可以将地表水净化后传递到地下土壤中，这不仅维持了地下水水位稳定，同时保障了地下水水质安全。
不透水路面经过太阳辐射后会保留并反射大量太阳能量，这样加剧了城市热岛效应。同时由于地表湿度和蒸发量减少，空气日益干燥，表现出城市热干化现象。透水铺装具有多孔构造，太阳辐射后土壤中的毛细水可以通过蒸腾作用离开地面，这样会吸收大量的热量，使得地表温度降低，同时水蒸气蒸发增加了空气湿度，减少了地面扬尘，有效的减弱了城市热岛效应和热干化现象。
光滑的硬质地面常由于定向反射造成眩光现象，地面积水也会出现这种现象。这种现象在夜间车灯照射时比较严重，容易引起交通事故。透水铺装由于自身大孔隙率结构的原因，减小了地面积水情况，克服了眩光等问题，提供较为优质的行车环境。透水铺装还具有吸纳噪声的功能，能创造较为安静舒适的城市环境。透水铺装可以将噪声转化为地表空气运动，最终转化为热能。随着城市快速发展，高层建筑和高架道路不断增加，声源污染越来越严重，透水铺装具有吸收噪声的作用。
3透水铺装的设计应用
3.1设计原则
3.1.1人性化
透水铺装设计属系统化设计，应考虑多方面因素。建造不同类型透水铺装路面时，应考虑施工人员的操作情况、行为习惯、铺设方式等进行分析。透水铺装材料的选择，应遵循人体力学原理，其尺寸和重量需考虑施工人员搬运、安装的便捷性。因此，在设计透水铺装的形式、尺寸、质量时，必须符合施工人员的工作能力，以确保施工效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1.2功能与形式相结合
透水铺装可以缓解城市硬质铺装地面对环境的破坏，有助于塑造城市公共空间的整体效果。铺装设计应将环境和公共空间融为一体。首先，透水铺装的颜色要适应城市周围的绿化环境，并对城市建筑物起到衬托作用。其次，透水铺装的样式要考虑在整个环境空间中的整体感、协调感并具备设计感。
3.1.3经济适用性
经济适用性原则是指产品生产成本低廉、易于量产、节能减排、提高效率，产品有利于包装、运输、仓储、销售和维护。产品造型和原材料选择对生产成本有很大影响。在透水铺装设计中，要保证透水砖铺设的实用性和经济性。通过美化砖型设计、多样化规格设计，尽可能节省材料成本。
3.2设计定位
准确的设计定位将直接影响透水铺装的结构设计和造型设计，同时也会间接影响市场需求。在透水铺装设计中，可以通过技术功能、材料特性和不同路面需求进行设计定位。通过对透水铺装技术的物理性优化、多样性创新，可以改变硬质铺装成本高、效果差、寿命短的弊端。透水铺装技术应满足城市使用需求，通过可靠的质量、人性化的安装、多样化的铺装样式，满足人们的使用需求和审美需求。
3.3设计应用
3.3.1铺装色彩
在城市景观透水铺装设计中，色彩是重要的设计元素之一，色彩设计直接影响城市景观的整体效果。景观铺装作为城市环境的背景色使用时，要与周围环境和谐统一，给人舒适、自然的感觉。材料颜色可以灰色调和黄色调为主，适应城市整体环境，与周围绿化相协调。灰色和暖黄色搭配具有稳重而协调，相比其他颜色更适合在路面铺装中应用。铺装颜色的选择不宜过于鲜艳，否则视觉冲击力过强，影响整体景观效果。
3.3.2铺设方法
景观铺设要注意两个方面：一是交通功能，景观道路不仅要确保交通安全、提供良好的交通条件，还要有适当的指导标示，目的是指引行人、对景观空间进行划分，形成多样化的功能空间。二是景观功能，道路是景观的重要组成部分，也是创造景观整体环境的关键因素之一。
3.3.3铺装分区
透水铺装根据城市景观不同的功能分区需要，可以进行组合。铺装设计与环境绿化相结合，可以提升空间的多样性，为人们的娱乐、休闲活动提供一个良好的场所。目前常用的模块化铺装方式可以满足不同的功能需求，如生态核心铺装、都市活力铺装、文化核心铺装、森林运动铺装等。
4海绵城市透水铺装施工技术要点
4.1人行道路基铺设
4.1.1混合料拌和
因为施工过程中混合料拌合大多是在室外进行，所以需要对拌合过程中石灰含量进行严格控制。石灰含量的多少对路基的质量和强度有着很大的影响，路基要采用灰土进行处理，亦要对含水量进行合理控制。
4.1.2摊铺
在摊铺过程中需要确保表层湿润度达标，必要时可以对路基采取洒水等方法提高表层含水量。需要机械施工作业时应配合人工整修，松铺厚度等参数做到实时监控。
4.1.3碾压
当摊铺长度超过一定面积，且混合料的含水量达到正常值的时候，应当立即对基层进行碾压作业。使用压路机在保持匀速的状态下对路面进行静压，再使用振动压路机进行匀速弱震碾压，结束后进行强震碾压，最后以光轮压路机静压收尾。
4.2人车隔离带施工
由于隔离带靠近车行道，因此在施工过程中车行道结构层不做改动，并进行虚填到立沿位置。施工过程中应当严格按照图纸的设计，在挖掘机作业效果不佳的情况下可以采用破碎锤破碎配合挖掘机进行作业。
4.3人行道两侧结构层施工
人行道两侧结构施工的首要任务就是根据道路的中心线控制桩，通过经纬仪放出道路边线，路缘石的内侧与道路边线一致，在曲线部分首先要根据图纸设计进行放样，以路缘石接缝处作为切点，从而保证线型圆顺，其次是进行路缘石的安装，一般采用双线控制的手段进行路缘石的安装，对上内口线平直度与高程进行控制。根据线型的变化点改变立沿杆安装的位置，通常在路口分段安装，以避免对路缘石的整体切割，根据施工图纸的设计进行严格的安装控制，保障在施工过程中不出现问题，保证工程质量。
5透水铺装应用实例
在城市建设过程中，透水铺装的应用越来越受到重视，但如何能将其合理充分的运用还需要更多的工程实践经验。这里以某环路生态透水铺装实例为样本，分析如何巧妙应用透水铺装，最终达到人行区域的空间利用、生态透水性能和景观效果的优化组合。该工程设计前，首先要确定人行和非人行区域的范围以及设计采用的铺装材料。该工程中人行区域主要承担人流通行和驻足功能，考虑到该区域的功能与环境要求，设计材料主要选择不透水的花岗岩。确定好设计区域和材料选型后，选择采取的铺装形式。
对于人行空间，当完全采用花岗岩铺装时，排水模式选为渗水明沟排水。该模式巧妙的应用缝隙式明沟盖板实现不透水材料的透水问题。根据不同的排水要求，设置缝隙的大小以及渗水沟的大小。对于小的渗水沟，超标雨水通过万孔管进入市政雨水井；对于较大的排水沟，要设置专门的排水管道排出超标雨水。当人行区域采用透水与不透水两种铺装材料时，排水模式选为平面组合式排水。在平面上设置透水点、透水带和透水面，灵活组合成各种铺装图案，最终达到美观与生态排水相结合的目的。同时根据排水要求确定基层透水面积，对于非人行区域，根据相应需求设置排水模式。人行区域与建筑物或绿地的边界处，采用鹅卵石覆盖明沟式排水，明沟采用透水基层，雨水最终通过底部设置的排水管道进入市政管网。人行区域内的绿地、树池和花坛等位置采用雨水花园滞留排水，超标雨水通过溢流管进入市政管网。
6海绵城市透水铺装的发展前景
透水铺装系统每个独立结构层对雨水径流污染物的去除能力已有大量研究，但污染物的垂直迁移问题仍有待探索。通过查询相关文献可以看出，关于透水铺装系统对径流污染物去除机理的研究尚存在许多争议。未来应重点研究分析径流污染物逐层经过透水铺装系统的浓度变化，确定物质形态和转化过程。同时应结合物理化学表征手段，进行系统性的机理分析，阐明径流污染物经过透水铺装系统时具体的转化过程。进而对不同地区土壤土质、径流水质进行针对性配比，组合设计出相应的透水铺装系统结构，从而保障地下水的安全。最后，透水铺装系统作为建设海绵城市的具体措施，可以与建设智慧城市的实践相融合。通过在线实时监测预警暴雨和透水铺装系统积水情况，快速做出反应，控制地表径流量。将透水铺装系统基础设施与大数据、云计算等信息技术手段相结合，实现对雨洪的智慧调控及城市雨水的循环利用，从而实现智慧海绵城市。
结语
在城市地面铺装工程施工过程中引用海绵城市理念，其对于缓解城市内涝灾害、涵养地下水源、控制径流污染、净化城市水质等方面具有重要的作用。
参考文献：
[1]唐永洪.海绵城市理念的城市规划方法浅谈[J].工程技术：引文版，2016（15）：145.
[2]程慧，王思思，刘宇.海绵城市弹性基础设施的建设———以台湾生态滞洪池为例[J].南方建筑，2017（3）：54～58.
[3]李蒙蒙，等.TPO防渗衬垫在海绵城市建设中的应用[J].山西建筑，2016，42（8）：218～220.
论文作者:王允怡
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/3
标签：透水论文; 径流论文; 城市论文; 雨水论文; 海绵论文; 地面论文; 路面论文; 《建筑模拟》2018年第26期论文;