减缓内涝的城市道路结构及其建造方法与流程

本发明属于城市交通和水利工程等领域，具体涉及一种减缓城市内涝的新型道路结构型式及其建造方法。

背景技术：

随着中国经济社会的快速发展和城市化进程的不断加速，城市道路的覆盖率也越来越高，当前发达国家的主要城市道路面积约占城市总面积的20％，中国如北京、上海等一线城市的城市道路面积占比也已接近10％，且仍以较快的速度发展。由于采用硬化路面的城市道路发展过快，且城市道路设计中的集中排水设施基本按1～2年一遇标准设计，当遭遇超设计标准的降雨时城市道路难以及时将降雨形成的地表径流排净，从而导致城市经常发生内涝，严重影响了城市居民的正常生活和城市经济的发展。住建部2010年对我国32个省份中的351个城市的内涝情况进行调研显示，自2008年，有213个城市发生过不同程度的积水内涝，占调查城市的62%，且城市内涝的频率呈上升趋势；内涝灾害一年超过3次的城市就有137个，甚至扩大到干旱少雨的西安、沈阳等西部和北部城市。住建部的统计资料还表明：中国城市内涝灾害最大积水深度超过50mm的城市占74.6%，积水深度超过15mm的超过90%。；积水时间超过半小时的城市占78.9%，其中有57个城市的最大积水时间超过12小时；另据近年北京、广州、成都、武汉等地先后造成的雨水内涝事件来看，城市内涝灾害表现出了强烈的上升趋势。

专家经过分析研究2016年武汉严重城市内涝的原因后认为“城市不透水面积的增多”是其中一个非常重要的原因。自然土壤具有吸收和涵养水分的功能，通过将雨水渗入地下，并与土壤水和地下水间进行相互转化，使雨水回归到自然中，进而维持城市水循环系统的平衡。随着城市建设道路面积的增大，使得自然土壤逐渐被混凝土路面和沥青路面等近乎不透水层所覆盖，直接切断了雨水的下渗途径，大幅减小了土壤的入渗量，而地表径流量和径流系数逐渐增大，使得原本该下渗到地下的水资源转变为地表径流无法入渗，从而成为内涝灾害的一个重要源。据湖北省年鉴记载，由于武汉市区铺装道路多以不透水的沥青、水泥路面为主，因此这种建设大大增加了城市的不透水面积。此外不透水面积的增大会导致原始地面的曼宁系数大幅减小，从而缩短雨水汇流时间，进而增大管网雨水流量和管网负担，大幅提高城市暴雨内涝的风险。

当前中国正在大力规划及试验推广的海绵城市建设技术是解决我国日益严重的城市内涝问题的城市建设新技术，并为此开展了一些先期试验试点工作，调查表明已纳入试点的30个城市中，今年仍有19个城市发生内涝，占比63%，这其中就包括北京、天津、重庆等直辖市，还包括福州、武汉、济南、南宁等多个省会城市。一些开展试点建设的海绵城市没有真正利用好城市中自然土壤吸收和涵养水分的功能,海绵城市建设也不是一两年短时间就可以完成的。

海绵城市建设为一系统工程,占城市总面积10%以上的新型城市道路建设是海绵城市建设的一个重要组成部分,当前海绵城市减缓内涝的新型城市道路设计与建设尚处于起步阶段，服务于海绵城市建设的城市道路规划设计体系、道路结构及评价方法等方面还不尽成熟，已见报道的相关技术也仅限于使用路面透水材料技术,该技术在非机动车道、人行道等城市道路简单使用透水铺装，如透水路面、透水陶瓷路面砖和透水混凝土等，技术存在的缺点是并未将路面、路基垫层、道路下部地基作为一个系统整体予以考虑，未协调考虑路基垫层的透水性能，路下地基的吸水速率和储水能力，最终导致实施效果不理想，实用性较差，经济性严重不足，难以进行有效推广。

目前中国大中城市内涝问题日益严重，城市道路面积占比越来越大，集中管网和河道已不能满足城市排水的要求，提出一种能快速将雨水排入下部土壤并充分发挥土壤蓄水能力的新型道路结构具有非常重要的意义，是中国大力推广的海绵城市建设的一个重要组成部分。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种减缓城市内涝的道路结构，这是一种可以将雨水迅速排入道路下部土壤中的新型城市道路结构型式。所需要解决的技术问题是以城市道路的路面结构、路基垫层和道路下部地基作为一个系统进行考虑，充分吸收水库大坝等水利工程成熟的排、蓄水技术，提出适合不同地基和排、蓄水目标要求的新型城市道路结构型式及其建设技术和施工方法，服务于海绵城市建设，缓解中国日益严重的城市内涝问题。

完成上述发明任务的技术方案是，一种减缓城市内涝的道路结构，在基础地基上自下而上设有路基、路基垫层和路面结构面层，在道路两侧设有隔离带，所述道路两侧隔离带的周边设有路沿石，其特征在于，所述路沿石采用透水路沿石；在所述道路两侧隔离带的下面设有碎石竖向排水体；在该碎石竖向排水体与所述下部基础之间，设有碎石水平排水层，该碎石水平排水层宽度覆盖待建道路路基的全宽度范围。

当道路中间设有花坛隔离带时，该花坛隔离带的下面同样设有碎石竖向排水体；花坛隔离带周边的路沿石也采用透水路沿石。

所述的碎石排水层是分两层分别摊铺并碾压,每层厚度20～30cm；

所述的碎石排水层宽度覆盖待建道路路基的全宽度范围，所述的两侧隔离带和中间花坛隔离带下面的竖向排水体与路基水平排水层相连。

所述的碎石竖向排水体顶宽大于2m，并大于隔离花坛宽度和花坛两侧路沿石宽度总和，其向下扩展坡比为1：1，顶部高程与路面垫层同高程。

完成本申请第二个发明任务的技术方案是，所述减缓城市内涝的道路结构的建造方法，其特征在于，步骤如下：

⑴.对待建道路的场地进行清表处理并完成地基处理；

⑵.在地基上采用分层碾压施工方法铺设一层厚度不小于50cm的碎石的路基水平排水层；

⑶.在道路两侧隔离带和中间花坛隔离带的设计位置上布置碎石竖向排水体；

⑷.道路的各个隔离带周边路沿石采用带槽（洞）的预制混凝土板或者石材板，有利于降雨形成地表径流通过路沿石中槽（洞）快速排入碎石竖向排水体，

⑸.道路其它部位路基和路基垫层按传统城市道路结构采用传统材料以分层碾压方式填筑到设计高程；

⑹.在路基垫层上面铺设路面沥青或混凝土结构面层。

以上步骤⑶-步骤⑸的编号顺序不代表施工顺序。即，以上步骤⑶-步骤⑸的施工顺序可以与本编号顺序不同。例如，先铺设路基和路基垫层，后设置碎石竖向排水体；或者铺设路基和路基垫层与设置碎石竖向排水体同时进行。

以上步骤⑵的碎石的路基水平排水层是分两层分别摊铺并碾压,每层厚度20～30cm，碎石排水层宽度覆盖待建道路路基的全宽度范围，在待建道路的两侧隔离带和中间花坛隔离带（如有）处分别设置路基竖向排水体与路基水平排水层相连，

以上步骤⑶的碎石竖向排水体；碎石竖向排水体同样为干净碎石，采用分层摊铺并碾压方式进行施工，每层厚度20～30cm，碎石竖向排水体顶宽大于2m，并大于隔离花坛宽度和花坛两侧路沿石宽度总和，其向下扩展坡比为1：1，顶部高程与路面垫层同高程。

换言之，本发明由下部地基（也称为基础地基，为可蓄水土壤)、路基水平排水层、路基竖向排水体、路基、路面垫层、开槽（洞）透水路沿石、路面结构面层、花坛隔离带组成。对待建道路的场地进行清表处理并完成地基处理后,在其上采用分层碾压施工方法铺设一层厚度不小于50cm的碎石的路基水平排水层,碎石排水层分两层分别摊铺并碾压,每层厚度20～30cm，碎石排水层宽度覆盖待建道路路基的全宽度范围，在待建道路的两侧隔离带和中间花坛隔离带（如有）处分别设置路基竖向排水体与路基水平排水层相连，路基竖向排水体材料同样为干净碎石，采用分层摊铺并碾压方式进行施工，每层厚度20～30cm，路基竖向排水体顶宽大于2m，并大于隔离花坛宽度和花坛两侧路沿石宽度总和，其向下扩展坡比为1：1，顶部高程与路面垫层同高程，道路其它部位路基和路面垫层按传统城市道路结构采用传统材料以分层碾压方式填筑到设计高程，道路的各个隔离带周边路沿石采用带槽（洞）的预制混凝土板或者石材板，有利于降雨形成地表径流通过路沿石中槽（洞）快速排入碎石竖向排水体，并通过碎石水平排水层快速扩散到道路下部的全部面积范围的地基（可蓄水土壤），形成储水的“海绵”土壤，以备后续区域用水之需，道路的路面结构面层和花坛隔离带沿用传统材料和传统结构型式，其施工方法也保持不变，路沿石固定和施工也采用传统技术和方法。

更优化和更详细地说，本发明的特征、结构和功能如下：

1）路基水平排水层、路基竖向排水体材料为干净碎石，以保证排水体具有良好排水特性，同时具有足够强度和抵抗变形能力，以满足道路稳定和良好压缩和沉降变形特性要求；

2）路基水平排水层厚度不小于50cm，以满足水平排水量要求；

3）路基水平排水层宽度覆盖待建道路路基的全宽度范围，采用分层摊铺并碾压方式进行施工，每层厚度20～30cm；

4）路基竖向排水体与路基水平排水层相连，位置位于两侧隔离带和中间花坛隔离带（如有）处；

5）路基竖向排水体顶宽大于2m，并大于隔离花坛宽度和花坛两侧路沿石宽度总和，其向下扩展坡比为1：1，顶部高程与路面垫层同高程；

6）路基竖向排水体采用分层摊铺并碾压方式进行施工，每层厚度20～30cm；

7）道路的各个隔离带周边路沿石采用带槽（洞）的预制混凝土板或者石材板，开槽（洞）面积不小于30％，有利于降雨后形成地表径流通过路沿石中槽（洞）快速排入碎石竖向排水体，并通过碎石水平排水层快速扩散到道路下部的全部面积范围的地基（可蓄水土壤），形成储水的“海绵”土壤，以备后续区域用水之需；

8）道路的路基采用传统技术方法进行加固处理，道路路基、路面垫层、路面结构面层和花坛隔离带沿用传统材料和传统结构型式，其施工方法也保持不变，路沿石固定和施工也采用传统技术和方法。

换言之，本发明的方案是：新型城市道路结构及其建造方法的主要特点是吸收水库大坝烟窗式排水设计思路，在对传统城市道路成熟结构和工艺不进行改变的情况下，采用工程上广泛使用的碎石材料，充分利用其排水性能好且具备高强度和高抗压缩特性的特点，通过改变传统路沿石为带槽（洞）路沿石，从而使得降雨形成的地表水由路沿石的槽（洞）集水后迅速经过碎石排水体排入路下地基（可蓄水土壤），实现了城市下部土壤储水海绵土体之功效，可以达到缓解城市内涝之目的。本发明可以较好的服务于我国正在大力推广的海绵城市建设工作。

本发明所提出的新型城市道路结构及其建造方法结构简单，对传统城市道路改变小，道路行车功能与传统城市道路无区别，建设成本远优于目前采用透水沥青或透水沥青混凝土路面以解决雨水下渗的城市道路的建设成本，且由于城市道路的路基和路面垫层要求碾压质量较高，其透水性也相对较差，通过透水沥青或透水沥青混凝土路面下渗雨水将无法快速渗入道路下部地基，不能很好地解决路面积水问题，而本发明提出的新型城市道路结构及其建造方法可以通过本发明中设计的排水结构更好地快速将雨水排入道路下部地基（可蓄水土壤），较好解决路面积水问题以更好完成缓解城市内涝之功效。

附图说明

图1为本发明新型城市道路结构的横断面示意图（有中间花坛隔离带）；

图2为本发明新型城市道路结构的横断面示意图（无中间花坛隔离带）；

图3为本发明新型城市道路采用的带槽路沿石实物图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施案例，对本发明方法作进一步详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，有中间花坛隔离带新型城市道路建设

1）对公路地基1进行清表处理；

2）根据道路地基特性和公路对地基承载力、强度和稳定要求，设计经济合理的地基处理方式，按设计要求采用合理施工技术和工艺完成公路地基1的加固处理；

3）对加固处理完成的公路地基进行整平处理，其上铺设碎石水平排水层2，碎石水平排水层厚度不小于50cm，采用分层碾压压实，每分层厚度20～30cm；

4）花坛隔离带4下部碎石竖向排水体3和路基7同部采用分层碾压压实至设计高程，每分层厚度20～30cm；

5）路基7施工完成后，其上铺设路基垫层6，再在其上完成路面沥青或混凝土结构面层5的铺设；

6）在碎石竖向排水体3上部完成道路花坛隔离带4的施工，花坛底部铺设一层透水性不强的粘土以提高花坛土壤保水功能；

7）对花坛隔离带4周边进行清理后完成其周边路沿石8的铺设，新型城市道路花坛隔离带周边路沿石采用图3所示开槽（洞）结构，其开槽（洞）面积不小于30％，便于将降雨在路面形成的地表径流通过路沿石上槽（洞）迅速排入其下部的竖向排水体，并通过路基下部水平排水体快速排入道路下部可蓄水土壤（地基）中。

实施例2，无中间花坛隔离带新型城市道路建设。

1）重复实例1步骤1）～7）完成无中间花坛隔离带新型城市道路建设；

2）由于无中间花坛隔离带，无中间花坛隔离带新型城市道路的开槽（洞）结构路沿石开槽（洞）面积应更高，其开槽（洞）面积比应不小于50％。