市政道路新型防排水材料的应用与施工技术

1 新型防排水材料的类型

1.1 透水铺装材料

透水铺装是海绵城市体系中“源头减排”关键环节，核心机制为物理渗流。主要包括透水混凝土和透水沥青，结构均为骨料-孔隙二元体系。透水混凝土由单一粒径或间断级配的粗骨料、水泥、水和添加剂经过特定工艺粘结而成的多孔蜂窝状结构，内部结构示意图见图1。

降雨雨水下沙/向自然雨水下渗散

透水铺装材料的工作原理遵循流体力学中的达西定律，公式为：

Q = K × i × A （1）

其中Q 表示渗流流量，单位时间内透水材料断面的流量；K 表示渗透系数，是表征材料透水能力的关键参数，与孔隙率、孔隙连通性、viscosity 有关；i 表示水力梯度，即水头损失与渗流路径长度之比；A 表示渗流断面的面积。对于透水材料，渗透系数K 与孔隙率和孔隙特征强相关，科泽尼-卡曼方程提供了理论模型描述这之间的关系：

（2）

其中，C 表示形状系数，与孔隙形状和弯曲度相关；n 表示孔隙率，孔隙体积与总体积之比；S 表示比表面积，为单位体积固体材料的表面积；μ表示流体动力黏度[1]。

1.2 复合排水材料

土工布滤层+三维聚合物排水芯网+土工布或土工膜。滤层作用为反滤，主要为无纺土工布，防止土颗粒进排水通道造成堵塞；芯层由HDPE、PP 等制成的三维立体网芯，作用为提供过水通道。

该材料工作原理为创造一个人工的高导水性路径，替代传统的砂砾石排水层。土工布滤层的孔径必须小于被保护土体特征粒径，以满足一定的反滤准则，防止细颗粒被水流带走，同时保证水能顺畅通过。排水芯网的核心性能参数为平面导水率，公式为

θ=K_p×t （3）

其中θ表示导水率，在单位水力梯度下，单位宽度排水材料的流量；Kp表示材料平面渗透系数；t 表示材料厚度。恒定水头下，排水能力q 同样按照达西定律的变体：

q=μ×i=(K_p×t) × i （4）

复合排水板通过在土体中构建一个低阻抗的排水路径，高效的将水分汇集并疏导到指定出口，其高导水率和抗压强度是保障其长期有效的关键。

2 市政道路工程中新型防排水材料的应用

2.1 工程概况

本文以某市政道路工程举例，道路为城市次干路，设计车速为50km/h，道路全长1.86km，规划红线宽度40m，路基设计年限为15 年。横断面布置为双向四车道，人行道为3.5m 采用透水铺装+非机动车道3.0m 采用透水沥青+侧分带2m+机动车道 2×3.5m⋅ +中央分隔带3m+机动车道 2×3.5m+ 侧分带2m+非机动车道3m+人行道3.5m。

机动车道路面结构为：上面层采用细粒式改性沥青混凝土；下面层采用中粒式沥青混凝土；基层采用36cm水泥稳定碎石；底基层采用20cm 级配碎石。防排水层采用新型复合防排水卷材，铺设在底基层顶部，替代传统的中粗砂找平层，总厚度为72cm。非机动车/人行道路面结构：面层采用6cm 彩色透水砖/4cm 透视沥青；找平层采用 3cm 干硬性水泥砂浆；基层采用15cmC20 无砂透水混凝土；底基层采用20cm 级配碎石；土基压实度≥93% 。

2.2 透水铺装材料施工技术

该工程中透水铺装材料用于人行道和非机动车道，施工核心为保障结构强度和稳定性的基础上，维持高透水性。透水铺装施工是一个精细化工程，核心在于保护孔隙结构，保证水流通路的通畅，工艺流程为：首先，施工准备，进行技术交底，材料检验，测量放样。计算透水铺装率，公式为：

透水铺装率=透水铺装面积/总铺装面积 ×100% （5）

其次，土基处理。进行土基碾压压实，压实度 ≈93% ，检测坡度和平整度。土方量计算公式为

梯形截面：V = L × （（B1+B2）

其中L 为长度，B1 为底部宽度，B2 为顶部宽度，H 为平均深度。

再有，级配碎石底基层铺装，厚度为 20cm，分层进行压实，压实度≥95%

最后，接下来进行透水混凝土基层施工。混合料厂进行混凝土材料配制和拌合，严格控制水灰比。将材料运输到施工现场，做好混凝土养护，30 分钟内卸料。摊铺松铺系数为1.1～1.5，可有效避免发生离析；采用低频振动碾压，表面微浆即可，最后覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

2.3 复合排水材料施工技术

该工程中，复合防排水卷材用于机动车道底基层顶部，可形成一道连续的防水屏障并且疏导渗水，施工核心在于保障材料的完整性、可靠性。工艺流程为：（1）施工准备。做好基层验收、材料检测，确保材料在施工现场妥善储存。（2）基层处理。用3m 直尺检查平整度，空隙率≤15mm；清除尖锐碎石，做好基层清洁和压实；用激光测量控制坡度，保证横向排水坡度。复合地基承载力计算公式为：

（7）