透水、容水功能設(shè)計:
水泥混凝土路面是由路基、墊層、基層和面層等組成的層狀結(jié)構(gòu)體系,每個層次在承受交通荷載和自然因素作用時發(fā)揮著各自的作用。路面結(jié)構(gòu)組合需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌ǎh(huán)境及材料供應(yīng)情況,合理安排這些層次層位,確保各層材料發(fā)揮其最大效能,滿足路面使用性能的要求,使之在造價最省的條件下達(dá)到整體結(jié)構(gòu)性能最優(yōu)。
一些情況下,透水混凝土只是簡單替代不透水的普通路面,但更多時候透水混凝土路面系統(tǒng)設(shè)計時分別稱為被動的和主動的徑流緩解,被動的緩解系統(tǒng)能夠收集大量降水,但不宜處理臨近區(qū)域非透水面層流入的過剩徑流,在設(shè)計主動緩解系統(tǒng)時,應(yīng)能夠維持特殊水平面的徑流,并且可以處理現(xiàn)場其他部分的徑流,包括建筑物,非透水的普通混凝土和緩沖區(qū)等,要確保從路緣、排水管、現(xiàn)場排水設(shè)施以及地表值被流出的水進(jìn)入透水混凝土?xí)r不夾雜沉積物和土壤,以免引起系統(tǒng)堵塞。一項可行性研究發(fā)現(xiàn),一個近似足球場大小的停車場在鋪設(shè)透水混凝土面層后,約3.6公頃的城市化區(qū)域所表現(xiàn)出來的水文特性跟草地相差無幾。
透水、容水能力設(shè)計原則:
在透水混凝土路面設(shè)計中需要重點考慮三個因素,預(yù)期的降水量,路面特點和地下土壤的性質(zhì),而在透水混凝土路面系統(tǒng)中,水文因子決定于路面允許的地表徑流強度,降雨后,一部分雨水被地面的洼地儲蓄,部分滲入土壤,還有一些被地表植物吸收,所以徑流量要低于降水量,同時徑流也是土壤特性的一個體現(xiàn),尤其是滲透率,沙織的和干旱的土壤能夠快速吸收雨水,而緊致的粘土幾乎不能吸收水份,同樣,徑流也受雨水類型的影響,不同的降雨強度導(dǎo)致不同的徑流量,所以選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計非常重要。
設(shè)計透水混凝土路面及雨水處理系統(tǒng)時,必須考慮兩個條件,滲透性的存儲能力,即透水混凝土的透水與容水能力,不應(yīng)該出現(xiàn)由于滲透能力差或儲存能力不夠?qū)е碌乇韽搅鬟^量的問題。
通常來說混凝土的滲透限度并不是臨界設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),滲透率實際必須能夠滿足所有降水都能滲入透水混凝土表面,若滲透率為140L(㎡/min),則在達(dá)到滲透極限之前,至少應(yīng)容納0.24cm/s的降水,在設(shè)計中,滲透率不失決定性因素,而通過地基的水流速度才更具有限制性。
透水混凝土系統(tǒng)的總存量(容水能力)包括透水混凝土面層容量,透水混凝土結(jié)構(gòu)層和墊層的容量,以及滲入地下土壤的水量,透水混凝土的理論容水量由其有效孔隙率(能夠被雨水填充的孔隙)決定,如果透水混凝土的有效孔隙率為15%,則每100mm的路面深度可容納15mm的降雨,也就是說,厚度為100mm、孔隙率為15%的透水混凝土路面,若其底層(基層)為非透水結(jié)構(gòu),在雨水形成徑流前可容納相當(dāng)于于15mm的降水。
以上估算成立的條件是整個路面系統(tǒng)完全水平,如果路面不是水平的,則較高的一端的孔隙未被填滿,水流向較低的路面,一旦較低一端的路面孔隙被填滿,水就會流出,限制了透水路面的優(yōu)越性。
需要注意的是,坡面帶來的有效容積的損失是非常明顯的,所以路面的坡度是做路面設(shè)計時必須考慮的因素,設(shè)計坡度的透水面層和基層的厚度時,應(yīng)考慮使其能夠滿足凈流量的處理目標(biāo),或結(jié)合其他方法解決過來水流的問題。