一种基于既有道路基层透水改造技术
技术领域
本发明涉及市政工程技术领域，尤其是涉及一种基于既有道路基层透水改造技术。
背景技术
近些年来，全球降雨量增多、降水量重新分配、极端天气越来越多，冰川和冻土消融、海平面上升，泥石流频发，洪水泛滥，城市内涝，不仅危害自然生态系统的平衡，还威胁人类的生存环境。雨水下渗本是自然水循环的重要过程，然而城市硬化路面等设施切断了地表水的下渗，因而导致城市地下水水位下降，地面排水压力增大，也常常因排水不畅，引起城市内涝、导致交通不便、造成人民生命和财产的损失。因此，建设自然存积、自然渗透、自然净化的环保型海绵城市已成为城市建设的重点建设项目之一。
透水砌块铺装结构，如沙基透水砖(岩)、水泥透水砖、陶瓷透水砖等，近年来在我国海绵城市建设中发挥了重要作用，这类产品表面平整，颜色、外形多样，抗压强度优于透水混凝土，可达到40MPa以上。通过不同颜色、规格的组合，可实现各式各样的铺装效果，广泛应用于道路、公园、停车场、广场、商业街等场所。此外，部分透水结构因区域岩土渗透系数较低，不具备雨水下渗能力，或因地区水资源较为贫瘠，常在透水结构层下部铺设防水土工织物，以进行雨水收集回用。
基于上述特点，在新建透水结构时，往往面临大拆、大建的工程需要。由于既有的非透水结构各层铺装材料并不透水，须进行全面挖除，地面开挖深度可达300-500mm。而拆除后产生大量低品质的建筑垃圾，建筑垃圾的转运、存放及消纳过程消耗大量能源和土地资源。在结构新建时，又需要重新投入大量的沙石、混凝土、透水砌块等天然资源或建筑材料。此外，由于工程开挖与新建规模大、周期长，对周边居民及环境也会造成一定影响。
综上所述，新建透水砌块铺砖结构虽然在城市景观、防洪减涝、回补地下水等方面起到了较好的积极作用，但常规技术在其建造过程中尚存在资源和能源消耗大，建筑垃圾产量高、居民干扰大等问题。另外，由于透水铺装结构有别于普通水泥混凝土，对于原材料、产品生产及结构施工有特殊要求，在我国部分地区进行大规模建设，尚存在一些技术、经济和资源限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于既有道路基层透水改造技术，该技术具有节材、降耗、施工快捷的特点，便于透水混凝土铺装结构的大规模推广应用。
本发明提供一种基于既有道路基层透水改造技术，包括以下步骤：
首先，在既有路基层上构建排水管及储水箱，然后，在改造后的既有路基层表面铺设透水层，即完成对既有道路基层透水的改造。
透水砌块结构铺装是我国海绵城市建设中的一种常见的透水结构，在结构新建时，需要对既有不透水结构进行拆除进而重建，该过程具有拆除工程量大、建筑垃圾产量高、投入新材料规模大等特点，尤其是对于特大城市，对于建筑垃圾的处置和建筑材料的获取方面，均面临较大资源和环境的挑战。为解决上述问题，本发明提供一种基于既有道路基层透水改造技术，首先，在既有路基层上构建排水管及储水箱，使既有路基层和既有垫层具备雨水下渗功能，免去了对既有路基层和既有垫层的拆除和重建，与此同时，储水箱的设置可暂时将地表径流汇集于此，以增大上部结构的泄洪作用。然后，在改造后的既有路基层表面铺设透水层，进而完成对不透水既有路基层的改造。因此，本发明的透水改造技术具有节材、降耗、施工快捷的特点，解决了透水结构新建时，面临大拆大建、产生大量建筑垃圾，同时需要重新投入大量建筑材料的问题，便于透水混凝土铺装结构的大规模推广应用。
进一步，具体包括以下步骤：
S1、拆除不透水路面的面层和找平层，露出既有路基层；
S2、在所述既有路基层上构建自所述既有路基层至既有垫层的排水管；
S3、在所述既有路基层中构建储水箱，并使所述储水箱与所述排水管连通；
S4、在改造后的所述既有路基层表面依次铺设透水找平层和透水面层。
为解决对既有不透水结构道路拆除和重建过程中面临的挑战，本发明的基于既有道路基层的透水性道路改造技术，首先，拆除不透水路面的面层和找平层，以露出既有路基层；然后，在既有路基层上构建自既有路基层至既有垫层的排水管，以使既有路基层和既有垫层具备雨水下渗的功能，免去对既有路基层和既有垫层的拆除和重建；为解决拟建工程地表径流强度大、路面底层岩土渗透能力弱的问题，可在既有路基层内构建储水箱，并使储水箱与排水管连通，以暂时将地表径流汇集于储水箱，增大泄洪作用；最后，在改造后的既有路基层表面依次铺设透水找平层和透水面层，进而完成对不透水既有路基层和既有垫层的改造。
进一步，步骤S1具体包括：拆除不透水路面的面层和找平层，露出既有路基层，对所述既有路基层进行修复、压实和整平，并在整平后的所述既有路基层上喷涂防水材料或铺设防水土工织物。
为减缓或防止路基服役性能的损坏，可在整平后的既有路基层喷涂防水材料或铺设防水土工织物，其中，针对对路基性能破坏力最强的水力破坏，可在既有路基层顶面喷涂防水材料或铺设防水土工织物，以减缓或防止路基服役性能的损坏。
进一步，步骤S2具体包括：沿所述既有路基层至所述既有垫层构建排水管，在所述排水管内插入PVC管，并在所述PVC管位于所述既有垫层部分的管壁上均匀钻孔后，在钻孔内填充有土工织物。
排水管内插入PVC管是为了保证雨水下渗通道的稳定性，而在PVC管位于既有垫层部分的管壁上均匀钻孔是为了保证PVC管的排水效果，而在钻孔内填充有土工织物是为了防止颗粒物质堵塞钻孔。
进一步，所述排水管的直径为20-60mm，所述排水管的布设密度为1-5个/m2；所述钻孔的直径为2-5mm。
根据地表径流强度及铺装结构宽度、高程变化等参数，确定排水管的直径，在本发明中优选地，排水管的直径为20-60mm，布设密度为1-5个/m2。而在PVC管位于既有垫层部分的管壁上的钻孔直径为2-5mm，每个钻孔内填充有土工织物，以防止颗粒物质堵塞钻孔。
进一步，步骤S3还包括：在所述储水箱的上部覆盖表面开设有多个通孔的盖板，然后将透水格栅及纤维网格布依次覆盖在所述排水管和所述通孔的上表面。
构建完储水箱后，首先，在储水箱的上部覆盖表面开设有多个通孔的盖板，以形成排水格栅，防止既有路基层上部的大块颗粒落入储水箱，然后，将透水格栅及纤维网格布依次覆盖在排水管和通孔的上表面，以防止上层颗粒落入影响排水水质。
进一步，所述储水箱的直径为100-600mm，长度为200-500mm，所述储水箱的布设密度为1-5个/25m2。
对于储水箱的设置，也仅是在拟建工程地表径流强度大，管道下渗慢的情况下选择性设置在既有路基层中，并使储水箱与排水管连通，便于富集雨水的排出，这里储水箱的直径为100-600mm，长度为200-500mm，而储水箱的布设密度为1-5个/25m2。
进一步，所述储水箱设置在所述排水管的外侧，且所述排水管伸入所述储水箱的长度为100-300mm。
为便于排水，储水箱设置在排水管的外侧，根据拟建工程地表径流强度大小，选择性在排水管的外侧布设有储水箱。排水管伸入储水箱的长度为100-300mm，而为了提高下渗雨水的水质，可提高排水管伸入储水箱的长度，以提高雨水在储水箱中的停留时间，滞留在储水箱中的水必然会经历沉淀、微生物净化等过程，进而提高生物净化效能，形成滞水效果，当下一次降雨使水位再次升高时，被净化后的水被排入地下，由此显著提高了排水水质。
进一步，步骤S3还包括，向所述储水箱的底部埋设50-500mm高的填料。
进一步，所述填料为废砖骨料、陶瓷颗粒、火山石和挂膜材料中的任意一种或多种。
为提高储水箱中地表径流雨水的水质，在储水箱的底部设置有高度为50-500mm的填料层，并且填料层的填料为废砖骨料、陶瓷颗粒、火山石和挂膜材料中的任意一种或多种，以便于填料对微生物的富集及挂膜繁殖。
本发明的基于既有道路基层的透水改造技术，与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明的基于既有道路基层的透水改造技术，通过在既有路基层设置排水管，免除了透水砌块铺装结构新建过程中对既有结构的大规模拆除，仅需重新施做透水找平层和透水面层。该透水改造技术通过分布式下渗排水管的埋设，使既有路基层和既有垫层具备雨水下渗功能，以较小的工程量实现了透水建构的新建，降低建筑垃圾的产生，节约天然砂石、水泥、混凝土等建筑材料的投入，可缩短工程周期，降低对周边居民和环境的影响，便于透水混凝土铺装结构的大规模推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于既有道路基层的透水型道路铺装结构的示意图；
图2为本发明基于既有道路基层的透水型道路铺装结构优选技术方案的示意图。
附图标记说明：
1：既有垫层；2：既有路基层；3：透水找平层；4：透水面层；5：排水管；6：钻孔；7：储水箱；8：盖板；9：填料。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
将基于既有道路基层的透水改造技术应用于某停车场及公园道路结构改造。
实施例1
某小区停车场既有路面结构为不透水砌块铺装，铺装结构底层岩土为沙性土，渗透系数为6×10-5m/s。现因改造，需更换面层，并将停车场改造为透水结构，经透水改造后，其透水系数为0.2mm/s。
道路改造方法如下：
S11、拆除不透水路面的面层和找平层，露出既有路基层2，对所述既有路基层2进行修复、压实和整平，并在整平后的所述既有路基层2上喷涂防水材料；
S12、沿所述既有路基层2至所述既有垫层1构建长度为400mm、直径为20mm的排水管5，排水管5末端插入既有垫层1，即夯实沙土层，排水管5的间隙为0.5m×0.5m，在所述排水管5内插入外径为20mm的PVC管，并在所述PVC管位于所述既有垫层1部分的管壁上均匀钻孔6后，在钻孔6内填充有土工织物，其中，钻孔6的直径为2mm；
S13、在所述PVC管管口加盖不锈钢格栅及纤维网格布；
S14、在改造后的所述既有路基层2表面依次铺设透水找平层3和透水面层4，透水找平层3和透水面层4选用常规透水砖。
实施例2
某公园广场既有道路结构为不透水沥青铺装路面，铺装结构底层岩土为砾石层，渗透系数为8×10-4m/s。现因改造，需更换面层，并将广场改造为透水结构，经透水改造后，其透水系数为1.2mm/s。
道路改造方法如下：
S21、拆除不透水路面的面层和找平层，露出既有路基层2，对所述既有路基层2进行修复、压实和整平，并在整平后的所述既有路基层2上铺设防水土工织物；
S22、沿所述既有路基层2至所述既有垫层1构建长度为400mm、直径为50mm的排水管5，排水管5末端插入既有垫层1，即夯实沙土层，排水管5的间隙为1m×1m，在所述排水管5内插入外径为50mm的PVC管，并在所述PVC管位于所述既有垫层1部分的管壁上均匀钻孔6后，在钻孔6内填充有土工织物；
S23、为增大广场中心和地势偏低的区域雨水下渗速度，并减小地表径流外排，在所述排水管5的外侧构建储水箱7，储水箱7选用直径500mm×高300mm的波纹管，其最大储水容量为58L，安装间隙为5m×5m。所述储水箱7的上部覆盖有直径550mm×高100mm钢筋混凝土盖板8，盖板8表面开设有3组直径为40mm的通孔，然后将透水格栅及纤维网格布依次覆盖在所述排水管5和所述通孔的上表面；
S24、在改造后的所述既有路基层2表面依次铺设透水找平层3和透水面层4，透水找平层3和透水面层4选用常规透水砖。
实施例3
某小区既有道路结构为不透水沥青铺装路面，铺装结构底层岩土为砾石层，渗透系数为4×10-4m/s。现因改造，需更换面层，并将地面改造为透水结构，经透水改造后，其透水系数为1.0mm/s。
道路改造方法如下：
S31、拆除不透水路面的面层和找平层，露出既有路基层2，对所述既有路基层2进行修复、压实和整平，并在整平后的所述既有路基层2上铺设防水土工织物；
S32、沿所述既有路基层2至既有垫层1构建长度为400mm、直径为35mm的排水管5，排水管5末端插入既有垫层1，即夯实沙土层，排水管5的间隙为0.5m×1m，在所述排水管5内插入外径为35mm的PVC管，并在所述PVC管位于所述既有垫层1部分的管壁上均匀钻孔6后，在钻孔6内填充有土工织物，其中，钻孔6的直径为2mm；
S33、为增大小区中心和地势偏低的区域雨水下渗速度，并减小地表径流外排，在所述排水管5的外侧构建储水箱7，储水箱7选用直径600mm×高200mm的波纹管，其最大储水容量为58L，安装间隙为3m×3m。所述储水箱7的上部覆盖有直径650mm×高100mm钢筋混凝土盖板8，盖板8表面开设有4组直径为40mm的通孔，然后将透水格栅及纤维网格布依次覆盖在所述排水管5和所述通孔的上表面；
S34、在改造后的所述既有路基层2表面依次铺设透水找平层3和透水面层4，透水找平层3和透水面层4选用常规透水砖。
由此可见，按照本发明的透水改造技术对停车场、公园和小区的路面进行改造后，其相应的透水系数分别由6×10-5m/s、8×10-4m/s、4×10-4m/s增加到了0.2mm/s、1.2mm/s和1.0mm/s。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
