透水砖在长安街大修工程中人行步道上的应用

2022-09-11

目前在北京的城市中, 道路两侧人行步道、步行街、休闲广场、停车场等处的地面, 大部分采用普通的水泥混凝土方砖、彩色水泥方砖、石材砖或沥青混凝土等铺装, 在雨天时, 上述地面的降水绝大部分汇入雨水口, 通过城市地下排水管网系统排入市外水系。一方不但增大了管网排水压力, 而且雨水得不到回灌, 不能及时补充地下水, 持续造成北京地下水匮乏。另一方面由于人行步道、步行街、休闲广场、停车场等处透水能力非常差, 如果遇到暴雨的持续时间很长, 有些路段会造成积水而形成水患, 甚至阻断交通。兼有节水、排水和减少环境污染多重作用的透水砖越来越受到各方面的关注和青睐。采用透水砖取代传统不透水砖铺装是改善城市大气温度、加强环保功能、降低城市地面淹水频率、及时补偿地下水资源的有效途径之一。

在水资源严重不足的今天, 从科学发展角度出发, 城市建设应在可持续发展与环境保护的前提下进行, 采用透水砖替代传统不透水砖铺装可以有效的补偿地下水资源、平衡城市生态系统、滞洪蓄水、透水透气、降尘减噪、增加城市居住舒适度, 因此, 应大力推广透水砖的使用, 笔者将对透水砖在长安街人行道的应用情况进行交流。

1 透水砖简介

1.1 透水砖类型

透水砖从材质和生产工艺上可分为烧结性透水砖和免烧透水砖。

烧结透水砖是以无机非金属材料 (含固体工业废渣、生活垃圾和建筑垃圾) 为主要材料, 通过粉碎、成型等工艺处理后, 经高温烧制而成的具有较大水渗透性能的铺地砖。

免烧透水砖是以无机非金属材料砂砾 (碎) 石 (无污染固体工业废渣和建筑垃圾) 为主要材料, 利用有机或无机黏结剂稳定, 通过机器振动挤压成型、固化而成的具有透水性能的铺地砖。

1.2 透水砖的性能

1.2.1 高透水性

由于其具有很高的空隙率, 所以可以使部分雨水直接渗入地下, 使得地下水得以补充, 克服了以往城市路面不透水的弊端, 从而减缓了城市地下水水平面下降而导致地面下降的趋势。同时, 由于部分雨水渗入地下, 减轻了城市排水管网的压力和对河流与湖泊的污染, 也减少了污水处理的费用。

1.2.2 环保性

由于透水砖的主要材料可以使用工业废渣和建筑垃圾等, 所以透水砖的生产使用减轻了废料对环境的污染, 做到废物二次利用, 变废为宝。

1.2.3 吸音性

由于透水砖空隙率高, 所以吸声效果好, 有减少城市噪音污染的功能。

1.2.4 舒适性

由于透水砖空隙率高, 透水步道砖下面地下与地表大气流通, 又能蓄积较多能量, 有利于调节城市地表的温度与湿度, 消除热岛效应, 使得人在夏天休闲时不会感到有灼热感, 感觉更舒适。

1.2.5 安全性

由于透水砖的透水性, 如果冬天有积雪来不及清除或清除不彻底, 积雪在化成水的过程中直接透入地下, 不会造成积水结冰, 保证行人安全, 另外, 透水砖表面摩擦系数大, 行人行走更轻松自如、安全可靠。

2 长安街大修工程中人行步道上透水砖的铺装

2.1 工程简介

长安街西起首都钢铁厂, 东至通县, 道路全长40.4km;被喻为“神州第一街”。长安街作为北京市东西方向重要的交通主干道, 担负着为首都政治、经济、文化、以及外事活动服务的重要功能。为迎接建国60周年大庆, 市政府决定再次对长安街进行综合整治, 以提高长安街作为首都政治、文化、经济中心的地位, 提升北京交通及景观的整体品质, 展现北京国际城市的形象。

本次大修总长度为26.774km, 我公司承担的是第四标段:日坛西侧路~四惠桥, 桩号为7+250~10+988.5, 标段长3.738km。人行步道面积3万余平米。

2.2 透水砖铺装结构组成

按长安街施工图设计, 透水砖铺装结构由4部分组成, 由上至下分别为:面层、整平层、基层与垫层组成。详见图1所示。

2.2.1 面层

面层采用机制透水砖, 材料由水泥与级配砂砾 (碎) 石混合、经过机器振动挤压成型, 颜色为灰色, 养生达到设计抗压强度C C 4 0后出厂, 透水砖规格为5 0 0 m m×250mm×70mm, 其空隙率达到20%。

2.2.2 整平层

整平层采用干硬性水泥砂浆, 厚度2cm。依据施工图设计采用普通硅酸盐水泥与中砂1∶5 (体积比) 拌合而成, 水灰比控制在0.3~0.35, 拌合后的水泥砂浆以“能握成团, 松手落地后能散开”为准。

2.2.3 基层

基层采用空隙率为18%~20%、C15无砂大孔混凝土, 厚度15cm。具有透水与少量储水功能。

2.2.4 垫层

垫层采用20cm厚开级配碎石。碎石材料要干净无泥, 粒径均匀。具有透水与大量储水功能。

2.3 透水砖的施工图设计指标

依据长安街大修工程施工图设计2005J135-SSB1DL0501DL第五卷第一册要求, 透水步道砖技术指标见表1所示。

2.4 透水砖的施工

首先按照设计厚度开挖到人行步道设计标高, 对路床进行整平、夯实、清除垃圾。然后铺筑20cm厚的开级配碎石, 碎石表面平整无杂物;验收合格后在碎石上面浇注C15无砂大孔混凝土, 厚度15cm, 无砂大孔混凝土成型采用压实方法成型, 其压力大小以不导致骨料破坏为准, 切忌用振捣器振捣, 否则空隙率不均匀, 骨料大小离析, 影响其透水性能;无砂大孔混凝土从拌合到碾压终了时间宜控制在4小时以内, 并短于其终凝时间;无砂大孔混凝土养生采用覆盖保湿养生, 养生期间禁止一切通行, 达到强度后进行面砖铺筑。透水砖的铺筑方法与其它砖一样, 没有特殊要求, 但是长安街属于不断路施工, 砌筑只在夜间进行, 白天开放交通, 长安街人行步道上行人多, 所以砌筑时一定要把透水砖砌筑稳固、夯实, 步道砖铺筑完成后, 及时采用1∶5干拌水泥砂浆进行扫缝。

3 透水砖的综合效益

3.1 节水效益

经过对长安街铺筑透水砖地面进行测算, 其自然截流率可达到30%左右。同时透水砖的透水透气性能对土壤进行了一定水气补偿, 起保墒作用, 因此节水效果明显。

3.2 生态环保效益

3.2.1 透水能力

通过北京市建设工程质量第三检测所对长安街大修4#标段所使用的透水步道砖的检测, 其透水性能每分钟在320mL~970mL之间, 满足《城市道路混凝土路面砖》DB11/T152-2003规范中的相关标准, 通过今年夏季观察, 透水砖地面完全可以使雨水迅速下渗到土壤中, 雨后人行步道上不产生积水。

3.2.2 降尘性能

城市中的尘埃很大一部分是由于裸露地表造成, 并且大多漂浮于路表面, 由于透水步道砖有20%的空隙率, 具有透水透气性, 所以部分尘埃可随之渗入地下, 使道路尘埃明显减少, 对大气净化也起到了积极作用。当然长时间的降尘渗透易堵塞步道砖的空隙而影响其透水透气性, 但随着雨水的冲洗又可使其回复原来状态。

3.2.3 降噪性能

由于透水砖的空隙率较高, 可以吸收车辆行驶及其它产生的噪音, 创造安静舒适的社会环境。通过对长安街现场噪声监测对比, 使用透水步道砖的地方比以前不用的地方噪音低2~6分贝。

3.2.4 缓解城市“热岛效应”, 改善局部气候

经过现场实际量测可知, 绿地地表温度低于非绿地地表温度, 所以, 城市绿化覆盖率与热岛强度成反比, 绿化覆盖率越高, 热岛强度越低, 从而有绿化的区域成为人们户外休闲、娱乐场所。透水砖路面由于其透气性能, 使地面具有“呼吸”功能, 透水砖路面在夏季同样具有较低的地表温度和较高的相对湿度。通过现场数据观测, 在高温季节, 透水砖路面地表温度比不透水路面要低3℃~7℃。

4 透水砖使用前景

近年来, 透水砖在北京道路中应用的并不十分广泛, 只是在一些公园内的景观大道、体育场及少量市政道路上使用。但是通过长安街人行步道透水砖的使用, 必将给透水砖的广泛使用带来巨大的推动作用。随着透水砖在北京城市道路中不断的广泛使用, 也将不断补偿地下水、缓解城市“热岛效应”, 创造一个更加适合居住的现代化城市。