TWI833115B

TWI833115B - 因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路

Info

Publication number: TWI833115B
Application number: TW110133840A
Authority: TW
Inventors: 陳瑞文
Original assignee: 陳瑞文
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2024-02-21
Also published as: TW202311600A

Abstract

一種因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，包括設有中空單元體之結構系統模板經混凝土漿灌注凝固結合成地下結構空間，再於地下結構空間上方鋪設為道路或鋪面而成，所述中空單元體至少設有一片結構模板及數個側板結合而成；該模板上表面設有板片，於板片上設有透孔及至少一通管，當結構系統模板與側板結合鋪設後灌注混凝土漿，凝固後以形成具有高支撐性強度的地下結構空間；藉此，取代如傳統道路的排水溝及水溝蓋等排水系統基礎建設，並利用道路預留孔或鑽孔洞或透水鋪面或由路旁抽排水孔下導雨水後儲存於地下空間之儲水與排水系統，有效的儲水防範區域性積水，同時提供更大的排水空間系統，當因不設置排水溝時則可規劃出使道路變得更寬、更安全美觀的都市更新容貌，同時作為水資源調適的最佳方法，更可防止傳統排水溝蚊蟲孳生及惡臭，徹底改善傳統道路建設帶來的環境污染與災害等。

Description

因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路

本發明是有關於一種因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，尤指一種建構出地下設有高強度的結構空間系統，於結構空間之上方能搭配建構各種型態的道路鋪面或透水性鋪面或加設透水材料，同時亦兼具有可耐車輛重壓的高強度高乘載路面。

自古以來，土壤因具有集水、保水之功能。但是由於都市不斷進步擴張，而在各種人為設施的大量興建下，使得道路面積持續增加，造成集水區逐漸喪失原有的保水能力，並導致地表逕流量大幅增加，傳統道路因不透水造成大量表面逕流，也是造成都市內澇的主要原因之一，再加上地球暖化造成氣候變遷的衝擊，使得各都會地區皆面臨更大的防洪壓力，又加上傳統治水僅著重在點及線的治水，也就是著重興建各種大小型水庫及排水溝等設施，但因極端氣候的來臨常常突如其來暴雨量降臨，傳統道路及排水溝無法因應極端強降雨而造成都市的內澇，所以經常性會產生大面積區域因排水性不良的瞬間積水甚至大面積淹水，傳統治水的標準及道路建設的標準及觀念已經不能因應氣候變遷所需。

而一般的傳統道路，對於生態功能而言，傳統道路阻絕了水、空氣於地面上與地底下自然循環，造成道路區域地下形成缺水、缺氧的「生態沙漠」；且傳統道路為因應重車行走，必須夯實路基並設置排水溝，因此道路的路基不能夠含水且無法儲水的缺點，因此傳統道路無論是一般道路或是透水鋪面道路，或是高乘載高流量公路都必須夯實路基，封閉路床防止雨水進入路床或路基，避免造成路基泡水軟化坍塌凹陷，造成公安人命損傷。

因此傳統透水鋪面路面可說是非常防範雨水入滲路床及路基，也因此興建道路標準嚴格規定要求必須夯實路基，不能允許雨水入滲路基，因此必須設置排水設施將雨水經由排水溝排掉，無法留住珍貴的水資源甚是可惜。故設計一種具透水性且地下建構有高強度儲水空間築體的新形態道路，來改善傳統道路如此浪費水資源且又不能作為保水的窘境。

傳統道路於透水功能及地下儲水功能上，該傳統道路不能全面透水，也不能全面儲水，更會造成大量表面逕流，也是造成都市內澇的主要原因。

因此，為對抗地球暖化減輕環境負荷及其造成的負面衝擊，如德國、美國推動的低衝擊開發(Low Impact Development,LID)技術，也就是目前台灣跟中國大陸推動的海綿城市建設的來源，但很不幸的德國、美國推行低衝擊開發(簡稱LID)技術二十多年來與台灣跟大陸一樣都被質疑嚴重失敗，尤其這幾年來這幾個地方的淹水或乾旱及高溫反而愈來愈嚴重，可想而知媒體報導時有所聞。更嚴重的是其維護費用非常高，而且不永續才是其最大致命重點，而海綿城市建設構想是一種在城市中建設防洪防澇並希望能兼具有生態環保功能的新型城市都市計畫建設；比如興建透水路面以代替非透水的路面，下雨時能吸水、蓄水、滲水另外會分別在公園、廣場設置地下儲水撲滿儲水等。希望氣候乾燥炎熱時，能釋放水氣改善熱島效應，防止地球暖化等情況，然因海綿城市建設手段技術沿襲來自於歐美低衝擊開發(簡稱LID)的做法及材料，如歐美傳統低衝擊開發(簡稱LID)技術中的透水磚透水功能與水撲滿儲水功能等，但皆不能承受重壓，更不能永續穩固牢靠而適應例如地震搖晃或地面上重車輾壓破壞，因此只能使用在人行道、公園、廣場非重車能到之處，以防止重車輾壓造成陷落而致公安疑慮。而道路兩旁仍舊需要設置排水溝以排放地表面的雨水，因此所有的城市排水溝都容易造成環境汙染，而且容易堵塞，也不容易維護乾淨清潔，且於外觀上也形成一種視覺上的不美觀。

為此，因應搭配地面上各種透水鋪面設施的建構，為了有效將所導入地下的雨水能夠有效的儲存再利用，因此設計一種地上與地下串聯能夠更耐重壓，經得起數十噸或百噸重車輛反覆輾壓的高乘載道路，達成地上、地下共築結構空間的系統模板空間產生儲水排水系統，為本發明的主要動機。

有鑑於此，本案發明人乃針對上述需求，加以積極研究、設計組製，開發一種具城市以「道路」為治水標的作為考量佈局治水手段，同時又耐壓及高強度的治水結構模板系統作為儲水與排水系統設計，故有本發明的產生。

本發明之主要目的，在於提供一種因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，設有中空單元體經混凝土漿灌注凝固結合成地下結構空間，再於該空間上方鋪設透水鋪面或一般水泥或柏油瀝青而成，地下結構空間不僅能埋設於地底下作為儲水、排水，成為一種人工道路路基的地下水庫兼具河流、排水溝功能，儲水後並能有效就地將水資源提供方便再抽取再利用，且為了因應地面上可能發生車輛行經而重壓及大雨的沖刷與防止水旱災害發生之機會。高承載、高強度的地下結構空間主要設有系統模板中所形成增強的混凝土支撐柱，作為增強道路高乘載及受重壓的強度，能避免重車行駛對道路造成破壞。

本發明之另一目的，在於提供一種因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，可應用在道路、機場、公園、廣場及停車場設置，能夠更耐重壓，經得起數十噸或百噸重車輛反覆輾壓的高乘載鋪面，同時也能在地上與地下共築結構空間的一種系統模板空間儲水排水系統。

為達上述目的，本發明所設計之因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路中，包括設有中空單元體結構模板、混凝土漿灌注凝固結合而成的結構，上述結構形成地下結構空間，所述地下結構空間上方鋪設有鋪面，其特徵在於：所述中空單元體至少設有一片結構模板及數個側板結合而成；該結構模板上表面設有板片，於板片上設有透孔及至少一通管，結構模板與側板結合鋪設，所述結構模板的通管能夠灌注混凝土漿，所述混凝土漿凝固後能夠形成具有高支撐性強度的地下結構空間，所述地下結構空間構成具有儲、排水系統的水資源調適道路。

於一實施例，所述中空單元體，構造設有2片上、下結構模板及4片側板結合而成，其特徵在於：該上、下結構模板，上表面設有板片，於板片上設有透孔及至少一通管，於上、下結構模板其板片之周圍處設有相對應的凸榫及榫槽，使兩相鄰的單元體其上、下結構模板能相互榫合的拼接在一起；該側板，板上設有透孔，於側緣位置設有卡扣結構，供側板快速的卡扣搭設於上、下結構模板外側，藉以搭設成為一中空體；於中空單元體外部進行混凝土漿灌注，當兩上、下結構模板對合時上、下側通管可對合成為一中空模板灌漿管道，於中空灌漿管道中灌注混凝土漿，形成具有高支撐性強度的地下結構空間系統。

於另一實施例，於所述中空單元體外部包覆不織布而進行回填泥土或混凝土漿灌注。

本發明之有效增益在於；當路面大量降雨時，則可透過各種透水鋪面或透水管而收集雨水導入地下，再由地底下所埋設的高強度結構模板構造空間進一步儲存，不僅能有效防止地表發生水災的機會，並亦可作為回補地下水資源，將雨水儲存回收以利後續再利用。

本發明之其他特點及具體實施例可於以下配合附圖之詳細說明中，進一步瞭解。

10:透水鋪面

10a:透水管

20:碎石級配

21:沙層

22:混凝土

30:地下結構空間

30a:中空單元體結構模板

30b:不織布

301:透孔

302:混凝土漿

31:結構模板

31a:上結構模板

31b:下結構模板

311:透孔

312:板片

313:凹陷部

314:中空管柱

317:凸榫

318:榫槽

319:扣槽

32:側板

321:透孔

322:卡勾

33:通管

34:鋼筋

35:管道

36:溢水孔

37:抽水設備

第1圖為本發明高強度道路剖面示意圖。

第2圖為本發明局部構造放大示意圖。

第3圖為本發明中空單元體構造分解示意圖。

第4圖為本發明第3圖組合後立體外觀圖。

第4a圖為本發明第4圖之局部構造放大示意圖。

第5圖為本發明結構模板相互搭接延伸示意圖。

第5a圖為本發明第5圖之局部構造放大示意圖。

第6圖為本發明通管中灌漿作業前上方鋪設不織布示意圖。

第7圖為本發明結構模板於通管旁設中空管柱示意圖。

第8圖為本發明與透水柏油路面結合之示意圖。

第9圖為本發明通管中灌注混凝土漿完成高強度道路結構示意圖。

第10圖為本發明地下空間進行排水示意圖。

第11圖為本發明將中空單元體採上下疊設方式將通管串聯後預備灌注混凝土漿作業示意圖。

第12圖為本發明上層中空單元體構造分解示意圖。

第13圖為本發明中空單元體結構模板下襯設側板示意圖。

請參第1、2圖所示，本發明之因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，設有中空單元體30a經混凝土漿灌注凝固結合成地下結構空間30，再於結構空間上方鋪設透水鋪面10而成。該透水鋪面10其中一種為本案發明人早年所設計具有透水管10a或鑽孔洞形成透水孔的透水鋪面結構，可快速導入地面雨水儲存於本案高支撐性強度的地下結構空間儲、排水系統中。

於本實施例，該透水鋪面10下方鋪設有碎石級配20，可快速接受路面經由透水鋪面10下滲的雨水，進入地下空間30系統設備中防止內澇產生。

請參第3、4及4a圖所示，本發明實施例該中空單元體30a設有一片結構模板31及數個側板32結合而成；該結構模板31上表面設有板片312，於板片312上設有透孔311及至少一通管33，板片312上設有凹陷部313，結構模板31與側板32結合成一中空單元體，鋪設於路基後於通管33中灌注混凝土漿，凝固後以形成具有高支撐性強度的地下結構空間系統。

請參第5、5a、6圖所示，於結構模板31其板片312之周圍處更設有數個相對應之凸榫317及榫槽318，使兩相鄰之中空單元體其結構模板31相互榫合的拼接在一起。

請參第3圖所示，該側板32，板上設有透孔321，提供中空單元體30a側面入水，同時對應於結構模板31設有該扣槽319側緣位置，為設有卡扣結構，本圖實施例卡扣結構設計為卡勾322，可供側板32快速的卡扣搭設於各單元體30a的結構模板31外側，藉以組成一中空體結構。

請參第7圖所示，該結構模板31構造除中央設有一通管33，並可於通管33周緣再設有4支中空管柱314。該通管33或中空管柱314較佳為設計成具錐度的內壁，同時於結構模板31各中空管柱314之端部可襯設側板32，使當面對不平整底面或是容易軟陷的底面時，將需要加以鋪襯(如第13圖所示)，相互結合嵌固定位後，於側邊再提供側板32的搭接扣合。

請參第6、8、9圖所示，當本發明於組合成中空單元體30a，於結構模板31上設有通管33成為一中空模板灌漿管道，於通管33或中空管柱314下方則選擇性視情況鋪設沙層21，且於沙層21下也將視需要選擇以混凝土層22做打底，該中空灌漿管道的通管33其中視需要選擇也能施放鋼筋34(如第8圖所示)，而整個搭組多數個中空單元體30a結構體於該通管33灌注混凝土漿時，一體成形於外部包覆不織布30b後循著透孔301灌注入混凝土漿302，因此當混凝土凝結後，該中空灌漿管道內所凝固成的混凝土支撐柱，將可凝固成一高強度築體，形成類似房屋結構的柱體結構一般；以塑造形成如地底水庫一般堅固的築體設施，建構埋設於地底下，更耐於受到地震的搖晃衝擊及大型重車輾壓而不受路面塌陷損壞，易於維持路面平坦。

值得一提的是，該中空儲水單元體30a內部，更能預先穿設有管道35，以方便相關供水、排水、電線、電話線、有線電視光纖電纜等管線的穿線配設。

再請參9圖所示，本發明之因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，設有中空單元體30a經混凝土漿灌注凝固結合成地下空間30，再於儲水空間上方鋪設透水鋪面10或一般水泥或柏油瀝青而成。其中鋪面10當採用透水柏油鋪設成的透水鋪面路面，雨水除了經由透水鋪面下滲排除積水，如此達到雨水的收集以便可利用抽水設備37抽出再利用(如第1圖所示)。

再請參10圖所示，而本發明路面下結構空間所述的排水功能，則是依排水需求規劃或是任何於靠近河道側，設置溢水孔36連通於本發明地下空間30與河道間，透過路面下滲的雨水高度達溢水孔36時直接排出，成為路面下的排水溝一樣功能。

再請參11、12圖所示，本發明另一實施例之因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，當要增加路面下高強度結構空間儲、排水時，便能將本案的中空單元體結構模板進行上下堆疊，而且使中空單元體30a其中的結構模板31內通管33串聯成一灌注混凝土漿的模板通道，進行灌注後混凝土凝固成混凝土支撐柱，外面仍保有系統模板保護混凝土支撐柱受水侵蝕，同時也保護混凝土防止其氧化而老化，成為更深更大的道路下方空間高強度的地下水資源調適結構空間。

如第12圖所示，本發明不同的實施例下該中空單元體30a，改變為由2片結構模板，包含上結構模板31a及下結構模板31b與4片側板32結合而成；當組合時，使構造相同兩個該上結構模板31a及下結構模板31b呈上、下相互對稱對合堆疊，而4片側板32扣合於上結構模板31a、下結構模板31b的四周邊緣，以搭設成為一具空間的中空體。

本發明所設計的路面下具有高乘載、高強度的耐壓空間同時可提供具儲水、排水系統，進而可達到較短時間大面積的儲水與排水效果，具有防範地區淹水、旱災發生的機會，也同時提供雨水慢慢下滲至地底土壤層以回補地下水資源，如此即可獲得使地面上一短時間有效快速排水並可回收雨水及補充地下水之功能。

由上可知，本發明之因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路具有如下實用優點：

1、提供道路為中空又高乘載、高強度結構型的地下空間，作為儲水、排水防災系統，類似人工地下水庫、水道設施，於雨水汛期方便自動蓄水防災，更能以簡便的抽水設備提供地面上後續雨水反覆再利用、反覆再循環之環保效益，以達到充份儲水以及回收雨水資源再利用之功效。

2、利用一種結構性模板形式所拼組成的地下結構空間，不僅具有高空隙率與高支撐性，且質地輕、體積小以及再利用性高等多重特質，能夠使在施工方面更加方便、快速，可減少施工期、降低成本、同時亦具環保功效。

3.改善傳統道路與水利建設的不協調及防災與水資源調適，更可化解水旱災發生的機會，與傳統道路容易坍塌的公安事件發生。

4、改善地表逕流量，降低水、旱災害發生之機會，同時亦可回補地下水資源，不僅能達到基地保水目的，更可打造一種確實有效的海綿城市生態環境。

5、改進了傳統道路必須夯實路基阻絕水、空氣於地上地下無法自然循環的缺點，提供一種更注重防災與環境生態的設施。

6.改善傳統水資源運用及治水以點(例如水庫)供水不易，維護困難，經費高等缺點，及線(例如排水溝)需要常常清理維護，又有惡臭，蚊蟲、蟑螂、老鼠等造成環境汙染的治水缺點。

綜上所述，本發明以因應氣候變遷水資源調適系統之高強度道路，藉以建構一種同時兼具地下空間與高強度支撐性的水資源調適利用效益之地下儲、排水結構空間，具有產業上利用之價值，爰依法提出專利申請。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。