CN107780318A - 一种海绵城市预制透水结构体系及其施工方法 - Google Patents

一种海绵城市预制透水结构体系及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海绵城市预制透水结构体系及其施工方法，该透水结构体系包含预制聚合物透水板、排水格栅、防水垫层、密级配承重层、级配碎石基层、路缘石及排水管道；预制聚合物透水板具有多孔排水结构，能够达到竖向快速排除路面积水的功能；排水格栅由通用工程塑料制成并设置有排水孔，用于汇集下渗水并通过排水管道排出路面结构；防水垫层隔绝水分下渗，确保密级配承重层与级配碎石基层的强度。本发明能快速排出路表积水，同时预制聚合物透水板与排水格栅便于养护更换，保证路面结构良好的使用状况与透水性能，可应用于城市广场、公园、小区与非机动车道等轻交通量道路结构。

Description

一种海绵城市预制透水结构体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种海绵城市预制透水结构体系及其施工方法，属于新型道路材料与结构技术领域。
背景技术
多孔混凝土结构具有优越的排水与降噪性能，作为构建海绵城市的重要主城部分能有效地排除路面积水，确保城市交通体系的顺畅与安全。然而，多孔混凝土结构，特别是多孔沥青混凝土结构在实际应用中存在诸多问题：一方面由于孔隙率较大的原因，多孔沥青混凝土结构的强度普遍较低，孔隙结构在高温季节容易受到荷载作用而出现压密变形，从而造成排水性能下降；另一方面，外界环境中存在的尘土、油污等极易进入孔隙结构内部，导致孔隙堵塞，排水降噪性能大幅衰减。
现阶段对城市道路排水路面的应用较为单一，主要集中于以多孔沥青混凝土铺筑透水机动车道面。然而，使用过程中出现孔隙堵塞而导致透水性能缺失的情况屡屡发生，现场采用真空吸尘与高压水冲洗等措施并不能有效解决孔隙堵塞问题；此外，城市非机动车道、广场铺装及小区道路等以轻交通或非机动车、行人为主的区域分布广泛，若充分利用能构建起行之有效的城市道路排水体系。由此可见，设计一种新型预制透水结构体系能极大地促进城市透水***的建设。该结构体系需具备以下优势：高强度的力学性能，能有效抵御车辆荷载造成的压密变形，确保孔隙结构在使用过程中不出现压缩现象；施工便利，尽可能减少对城市交通或市民出行的影响；易于维护或更换损坏部位，保证透水体系的耐久性能。
中国专利文献CN104003661B公开了一种透水再生沥青混合料路面砖及其制备方法，采用再生沥青混凝土与聚乙酸乙烯酯等成型透水砖，具备了一定的环保优势，但并未提出完整的透水结构体系；中国专利文献CN104310858B公开了一种提高透水沥青混凝土路面透水性能的方法，采用透水性材料海泡石和蛭石的混合料粉提到矿粉，实现了透水性能的提升，同样并没提出一种施工、养护及维修便利的透水结构。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种海绵城市预制透水结构体系及其施工方法，该结构采用预制聚合物透水板作为路面结构，结构力学性能优异，且易于施工、养护与维修，解决了现阶段缺乏城市轻交通量与非机动车、行人为主的道路结构透水体系的难题。
技术方案：本发明提供了一种海绵城市预制透水结构体系，该结构体系成一定坡度布置，自上至下依次为预制聚合物透水板、排水格栅、防水垫层、密级配承重层、级配碎石基层，在防水垫层较低边缘位置布置有排水管道。
其中：
所述的该结构体系成一定坡度布置的坡度为1％～2％，且该结构体系布置于路缘石一侧。
所述的预制聚合物透水板为正方形或矩形，其厚度为0.1m～0.2m，各边长度为1.0m～1.5m，孔隙率为12％～20％。
所述的预制聚合物透水板中的聚合物为聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯或环氧树脂。
所述的排水格栅由通用工程塑料制成，为格栅条拼接组成的预制结构，其厚度为3cm～5cm，排水格栅中各网格的边长为20cm～30cm，且所述格栅条下边缘开有高度为1cm～2cm、长度为2cm～4cm的矩形排水口。
所述的防水垫层为密级配沥青砂浆层，孔隙率小于1％。
所述的密级配承重层采用细粒式沥青混凝土；所述的级配碎石基层为公称最大粒径为19mm的级配碎石层。
所述排水管道为侧面设置多组矩形排水孔的高强度塑料管，设置于防水垫层较低侧的边缘处，其排水孔下边缘与防水垫层上表面齐平，便于下渗积水能快速进入排水管道。
所述的排水管道的直径为0.1m～0.15m、厚度为1cm～1.5cm，所述排水管道沿道路纵向布置，汇集下渗水并通过道路排水设施排出路面结构。
本发明还提供了一种海绵城市预制透水结构体系的施工方法，该方法包含以下步骤：
1)以公称最大粒径为19mm的级配碎石作为路面结构基层，铺筑过程中设置1°～2°的横向坡度，采用压路机进行压实，得级配碎石基层；
2)在级配碎石基层上表面铺筑细粒式沥青混凝土作为密级配承重层，且在两层之间喷洒乳化沥青材料作为粘结剂；
3)在密级配承重层上面铺筑密级配沥青砂浆层作为防水垫层；
4)将预制好的排水格栅直接铺筑于防水垫层上表面；
5)将预制聚合物透水板直接铺筑于排水格栅上方，预制聚合物透水板结构尺寸根据实际应用需求调整；
6)将排水管道埋置于防水垫层较低侧的边缘处，且排水管道带有的排水孔的下边缘与防水垫层的上表面齐平，便于下渗积水能快速进入排水管道，排水管道长度根据道路实际下水结构布置进行调整。
有益效果：与现有透水结构体系和施工方法相比，本发明的优点体现在：
本发明设计了一种海绵城市透水路面结构体系，针对城市非机动车、小区及广场等道路的透水铺装提供了有效施工方法；
在结构性能方面，采用了聚合物作为粘结料，所成型的结构具备较高的结构强度与耐久性，避免高温气候及荷载作用下路面变形而导致排水孔隙压缩；
在施工方法方面，预制聚合物透水板、预制聚氯乙烯排水格栅与预制排水管道极大地促进了施工的便利性，极大地降低了由于施工对城市交通与市民出行的干扰；
此外，结构体系易于养护与维修，有利于快速恢复路面结构的透水性能。
附图说明
图1为本发明的海绵城市透水路面结构体系整体结构示意图；
图2为排水管道示意图；
图3为排水格栅的示意图；
图中包含：预制聚合物透水板1、排水格栅2、防水垫层3、密级配承重层4、级配碎石基层5、路缘石6、排水管道7、排水孔8、格栅条9和排水口10。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，该实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，一种海绵城市预制透水结构体系，该结构体系成2％横坡布置，自上而下依次为预制聚合物透水板1、排水格栅2(材质为聚氯乙烯)、防水垫层3、密级配承重层4、级配碎石基层5，在防水垫层3较低边缘位置布置有排水管道7。
首先以级配碎石结构作为透水体系的基层，本实施例中选用最大公称粒径为19mm的级配碎石，并采用压路机进行压实处理；以细粒式沥青混凝土SUP-13作为密级配承重层4，通过喷洒乳化沥青以粘结级配碎石基层5与密级配承重层4。
本实施例中采用密级配沥青砂浆层作为防水垫层3，防水垫层3与密级配承重层4间同样采用乳化沥青作为粘结层，确保各结构层形成整体；密级配沥青砂浆层表面应注意抹平，确保与排水格栅2紧密贴合。
如图2所示，所述排水管道7为侧面设置多组矩形排水孔8的高强度塑料管，本实例中采用直径为0.1m、厚度为1cm的聚氯乙烯(PVC)管。排水管道7排水孔8朝道路内侧设置，排水孔8下缘与防水垫层3上表面齐平，便于下渗积水能快速进入排水管道7。
如图3所示，本实例中采用聚氯乙烯(PVC)预制排水格栅2，其由格栅条9拼接组成，厚度为5cm，格栅网格边长为30cm，且所述格栅条9下边缘开有高度为2cm、长度为4cm的矩形排水口10；预制排水格栅占地面积为边长1m的正方形区域，各排水格栅2之间采用拼接组合形成道路排水层，下渗水汇集并通过排水格栅2流入排水管道7。
预制聚合物透水板1采用聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯或环氧树脂作为粘结料，其孔隙率在12％～20％之间，确保路面积水可快速下渗，预制聚合物透水板1厚度不宜过大，避免孔隙堵塞，并有利于施工及后期维护；本实例成型为厚度0.15m，边长1.0m的正方形聚合物透水板，采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为粘结料，按照表1所示的矿料级配制备透水混凝土，结构孔隙率为19.9％。
表1预制聚合物透水板矿料级配
聚合物混凝土可在常温下拌合，拌合均匀后倒入按照结构尺寸制作的试模，48h后拆模可获得预制聚合物透水板1；预制聚合物透水板1直接设置于聚氯乙烯排水格栅2上方，可满足轻交通荷载与行人等使用需求，易于维护，有效促进了海绵城市体系的建设。
上述实施例仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：该结构体系成一定坡度布置，自上而下依次为预制聚合物透水板(1)、排水格栅(2)、防水垫层(3)、密级配承重层(4)、级配碎石基层(5)，在防水垫层(3)较低边缘位置布置有排水管道(7)。
2.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述的该结构体系成一定坡度布置的坡度为1°～2°，且该结构体系布置于路缘石(6)一侧。
3.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述的预制聚合物透水板(1)为正方形或矩形，其厚度为0.1m～0.2m，各边长度为1.0m～1.5m，孔隙率为12％～20％。
4.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述的预制聚合物透水板(1)中的聚合物为聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯或环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述的排水格栅(2)由通用工程塑料制成，为格栅条(9)拼接组成的预制结构，其厚度为3cm～5cm，排水格栅(2)中各网格的边长为20cm～30cm，且所述格栅条下边缘开有高度为1cm～2cm、长度为2cm～4cm的矩形排水口(10)。
6.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述的防水垫层(3)为密级配沥青砂浆层，孔隙率小于1％。
7.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述的密级配承重层(4)采用细粒式沥青混凝土；所述的级配碎石基层(5)为公称最大粒径为19mm的级配碎石层。
8.根据权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系，其特征在于：所述排水管道(7)为侧面设置多组矩形排水孔(8)的高强度塑料管，设置于防水垫层(3)较低侧的边缘处，其排水孔(8)下边缘与防水垫层(3)上表面齐平，便于下渗积水能快速进入排水管道(7)。
9.一种如权利要求1所述的海绵城市预制透水结构体系的施工方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：
1)以公称最大粒径为19mm的级配碎石作为路面结构基层，铺筑过程中设置1°～2°的横向坡度，采用压路机进行压实，得级配碎石基层(5)；
2)在级配碎石基层(5)上表面铺筑细粒式沥青混凝土作为密级配承重层(4)，且在两层之间喷洒乳化沥青材料作为粘结剂；
3)在密级配承重层(4)上面铺筑密级配沥青砂浆层作为防水垫层(3)；
4)将预制好的排水格栅(2)直接铺筑于防水垫层(3)上表面；
5)将预制聚合物透水板(1)直接铺筑于排水格栅(2)上方；
6)将排水管道(7)埋置于防水垫层(3)较低侧的边缘处，且排水管道(7)带有的排水孔的下边缘与防水垫层(3)的上表面齐平，便于下渗积水能快速进入排水管道(7)。
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