一种湿陷性黄土地区用透水路面结构的制作方法

本实用新型属于道路工程技术领域，具体涉及一种湿陷性黄土地区用透水路面结构。

背景技术：

城市道路是城市空间的重要组成部分，也是径流及其污染物产生的主要场所之一。随着城市化进程不断加快，城市道路面积不断增加，道路硬化用地面积占城市建设用地面积的15％～20％。根据《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》，明确要求通过海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70％的降雨就地消纳和利用。到2020年，城市建成区20％以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80％以上的面积达到目标要求，切实提高城市排水、防涝、防洪和防灾减灾能力。

随着海绵城市概念的提出，越来越多的人开始重视生态透水路面，生态透水路面也开始大面积的应用在城市道路中，透水路面的主要功能是通过削减洪峰流量与径流量，延长峰现时间，增加土壤渗透量、蒸发量，通过在源头上对雨水进行处理，降低城市开发对自然水文循环系统的影响，减轻排水系统负荷及城市内涝风险。

陕西省关中城市群和陕北重要城市均处于湿陷性黄土分布区。湿陷性黄土的显著特征就是在上覆土层自重应力作用下或者在自重应力和附加应力共同作用下，浸水后由于土的结构破坏而发生突然的、显著的附加沉降变形。由此，不难发现道路透水和黄土湿陷变形便形成了一对矛盾，而解决这一矛盾则是推进该区域海绵城市建设的关键。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，该路面结构能有效解决道路透水和黄土湿陷变形之间的矛盾，推进该区域海绵城市的建设，且实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：包括自下而上依次设置的垫层、透水底基层、渗水基层和面层，所述垫层设置在湿陷性黄土层上表面，所述垫层为轻量土垫层，所述渗水基层包括第一透水混凝土层和水泥砂浆层中的一种或两种的组合，所述面层为透水砖层或混凝土层，所述轻量土垫层中设置有棉杆纤维。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述透水底基层为砂砾层，所述砂砾层的厚度为15cm～20cm。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述透水底基层为碎石层，所述碎石层为级配碎石层，所述碎石层的厚度为15cm～20cm。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述透水底基层由砂砾层和碎石层组成，所述砂砾层的厚度为15cm～20cm，所述碎石层的厚度为15cm～20cm。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述砂砾层为天然砂砾层或级配砂砾层。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述第一透水混凝土层为C20透水混凝土、C25透水混凝土或者C30透水混凝土。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述透水砖层为混凝土透水砖或矿渣透水砖。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述混凝土层为沥青混凝土层或第二透水混凝土层，所述沥青混凝土层的厚度为3cm～6cm，所述第二透水混凝土层的厚度为5cm～8cm。

上述的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，其特征在于：所述第二透水混凝土层为C25透水混凝土或C30透水混凝土。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型垫层为轻量土垫层，轻量土不仅可以减少底层黄土层的上覆压力，从而减小黄土自重湿陷量，同时能够满足路基强度要求。

2、本实用新型轻量土垫层中设置有棉杆纤维，通过利用棉杆纤维独特的机械性能与天然的亲水特性，调整所形成轻量土的强度和渗透性，使得轻量土具有轻质性的同时，也具有高强性、较好的透水性和保水性，不仅可以减轻垫层带给底层黄土层的上覆压力，满足路基强度要求，还可以使水较好地渗透到路基，雨水通过道路渗入到路基，可以有效减小地表径流，同时补给地下水，减轻排水系统负荷及城市内涝风险，满足海绵城市的透水性要求，改善城市生态坏境和人居环境。所述轻量土还可广泛应用于湿陷性黄土地区的扩幅填土、软基换填、桥台及挡土墙背后填土等诸多工程领域。

3、本实用新型所采用的材料均为常用的工程建设材料，成本低、施工方便，且具有良好的经济效益。

综上所述，本实用新型能有效解决道路透水和黄土湿陷变形之间的矛盾，推进该区域海绵城市的建设，且成本低、施工方便，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

图3为本实用新型实施例3的结构示意图。

图4为本实用新型实施例4的结构示意图。

附图标记说明:

1—垫层； 2—砂砾层； 3—碎石层；

4—第一透水混凝土层； 5—水泥砂浆层； 6—透水砖层；

7—混凝土层。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种湿陷性黄土地区用透水路面结构，包括自下而上依次设置的垫层1、透水底基层、渗水基层和面层，所述垫层1设置在湿陷性黄土层上表面，所述垫层1为轻量土垫层，所述渗水基层包括第一透水混凝土层4、水泥砂浆层5中的一种或两种组合，所述面层为透水砖层6或混凝土层7，所述轻量土垫层中设置有棉杆纤维。

本实施例中，进一步地优选，所述渗水基层为第一透水混凝土层4和水泥砂浆层5的组合，且水泥砂浆层5设置在第一透水混凝土层4上表面。

如图1所示，本实施例中，所述透水底基层为砂砾层2，所述砂砾层2的厚度为15cm～20cm。

本实施例中，进一步地优选，所述砂砾层2为级配砂砾层，所述级配砂砾层的厚度为15cm。

本实施例中，所述第一透水混凝土层4为C20透水混凝土、C25透水混凝土或者C30透水混凝土。

本实施例中，进一步地优选，所述面层为透水砖层6，所述透水砖层6为混凝土透水砖或矿渣透水砖。

本实施例中，垫层1为轻量土垫层，轻量土不仅可以减少底层黄土层的上覆压力，从而减小黄土自重湿陷量，同时能够满足路基强度要求。

本实施例中，轻量土垫层中设置有棉杆纤维，通过利用棉杆纤维独特的机械性能与天然的亲水特性，调整所形成轻量土的强度和渗透性，使得轻量土具有轻质性的同时，也具有高强性、较好的透水性和保水性，不仅可以减轻垫层带给底层黄土层的上覆压力，满足路基强度要求，还可以使水较好地渗透到路基，雨水通过道路渗入到路基，可以有效减小地表径流，同时补给地下水，减轻排水系统负荷及城市内涝风险，满足海绵城市的透水性要求，改善城市生态坏境和人居环境。所述轻量土还可广泛应用于湿陷性黄土地区的扩幅填土、软基换填、桥台及挡土墙背后填土等诸多工程领域。

本实施例中，所采用的材料均为常用的工程建设材料，成本低、施工方便，且具有良好的经济效益。

本实施例中，所述轻量土垫层的厚度为0.6m～2.5m，实际生产过程中，具体厚度可以根据湿陷性黄土的湿陷等级确定。所述轻量土垫层包括原料土以及掺入材料，所述掺入材料包括EPS颗粒、棉秆纤维、水泥、砂及自来水，所述原料土为湿陷性黄土，所述棉秆纤维由农业废弃的棉杆加工而成，所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述砂为建筑用砂。

本实施例中，进一步地优选，所述第一透水混凝土层4的厚度为10cm,所述第一透水混凝土层4的渗透系数为0.5mm/s,所述第一透水混凝土层4的孔隙率为11％～17％，所述第一透水混凝土层4的重度为16kN/m³～22kN/m³。第一透水混凝土层4的渗透系数和孔隙率保证了第一透水混凝土层4的高透水性，使得第一透水混凝土层4能够较好地渗透面层下渗的水，进而保证道路的透水性。

本实施例中，进一步地优选，所述水泥砂浆层5的厚度为2cm，所述水泥砂浆层5为M10水泥砂浆，所述水泥砂浆层5一方面能作为找平层，为面层提供一个平整的支撑，保证面层的平整度和舒适性；另一方面，能起到粘结的作用，将面层与第一透水混凝土层4粘结在一起。同时，还能起到渗水的作用，将通过面层下渗的水继续向下渗透。

本实施例中，进一步地优选，所述透水砖层6的厚度为6cm，所述透水砖层6的重度为20kN/m³，其中，所述混凝土透水砖的渗透系数为1mm/s～15mm/s,所述混凝土透水砖的孔隙率为15％～20％；所述矿渣透水砖的渗透系数为10mm/s～50mm/s,所述矿渣透水砖的孔隙率为20％～30％。

本实施例中，透水砖层6因其良好的透水、透气性能，可使雨水迅速渗入地下，一方面能够及时补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件；另一方面能够减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。同时，透水砖层6还具有良好的吸热性能，能够调节地表局部空间的温度和湿度，对调节城市小气候、缓解城市热岛效应也有较大的作用。

本实施例中，所述路面结构实际使用过程中，供行人行驶。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1不同的是：所述渗水基层为水泥砂浆层5；所述透水底基层由砂砾层2和碎石层3组成，所述砂砾层2的厚度为15cm～20cm，所述碎石层3的厚度为15cm～20cm，且所述碎石层3设置在砂砾层2上表面。

本实施例中，进一步地优选，所述砂砾层2为天然砂砾层，所述天然砂砾层的厚度为15cm。

本实施例中，进一步地优选，所述碎石层3为级配碎石层，所述碎石层3的厚度为15cm。

本实施例中，所述天然砂砾层的孔隙率为10％～18％，所述天然砂砾层的抗压强度为150MPa～200MPa,所述天然砂砾层的重度为19kN/m³～22kN/m³。

本实施例中，由天然砂砾层和级配碎石层组成的透水底基层一方面能够较好地承受面层传递来的荷载，另一方面又能够较好地渗透面层及渗水基层下渗的水，起到渗水、保水及降温的功能；同时，天然砂砾层和级配碎石层的孔隙率存在差异，可以过滤雨水中的杂质，起到净化水质的作用。

本实施例中，所述路面结构实际使用过程中，供行人行驶，其余部分的结构均与实施例1相同。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1不同的是：所述渗水基层为第一透水混凝土层4；所述面层为混凝土层7；所述透水底基层为碎石层3，所述碎石层3为级配碎石层，所述碎石层3的厚度为15cm～20cm。

本实施例中，进一步地优选，所述第一透水混凝土层4的厚度为15cm。

本实施例中，进一步地优选，所述碎石层3的厚度为15cm。

本实施例中，所述混凝土层7为沥青混凝土层或第二透水混凝土层，所述沥青混凝土层的厚度为3cm～6cm，所述第二透水混凝土层的厚度为5cm～8cm。

本实施例中，进一步地优选，所述混凝土层7为沥青混凝土层，所述沥青混凝土层的厚度为4cm，所述沥青混凝土层为PAC-13沥青混凝土。

本实施例中，PAC-13沥青混凝土作为面层，使得路面具有雨天不滞水、无水膜、防滑安全以及吸音减噪等优良特性，大孔隙率是该路面最具代表性的特点，能使雨水及时快速地渗入到地下，补充地下水，减轻城市排水和防洪压力。同时，PAC-13沥青混凝土也适用于降雨丰富地区的高等级公路及对噪音水平要求严格的城市道路以及隧道铺面工程。

本实施例中，由于沥青混凝土为开级配型间断级配，粗骨料多，故沥青混凝土有很高的粘性，且第一透水混凝土层4的结构面平整，因此不需要水泥砂浆层5进行找平和粘结。

本实施例中，所述路面结构实际使用过程中，供非机动车辆行驶，其余部分的结构均与实施例1相同。

实施例4

如图4所示，本实施例与实施例2不同的是：所述面层为混凝土层7。

本实施例中，进一步地优选，所述混凝土层7为第二透水混凝土层，所述第二透水混凝土层的厚度为6cm，所述第二透水混凝土层为C25透水混凝土或C30透水混凝土。

本实施例中，进一步地优选，所述级配碎石层4的厚度为20cm。

本实施例中，第二透水混凝土层作为面层使用时，能有效地消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害，保护地下水；同时，第二透水混凝土层的大孔隙率降低了第二透水混凝土层热储存的能力，独特的孔隙结构使得较低的地下温度传入地面从而降低整个铺装地面的温度，这些特点使第二透水混凝土层在吸热和储热功能方面接近于自然植被所覆的地面，能有效缓解城市热岛效应；且第二透水混凝土层的耐用耐磨性能均接近于普通的地坪，经久耐用，只需通过高压水洗的方式就可以对其进行清洗维护。

本实施例中，所述路面结构实际使用过程中，供非机动车辆行驶，其余部分的结构均与实施例1相同。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。