专利摘要

本发明公开了一种城市道路透水性水泥混凝土铺面结构及其施工工艺，其铺面结构包括铺装在路基上的沥青稳定排水基层和铺装在沥青稳定排水基层上的道路面层，道路面层为道路面层一或由下面层和铺装于下面层上的上面层组成的道路面层二，路基内部布设有多个透水性桩体；透水性桩体为PVC管式桩体；PVC管式桩体的下部桩身套装于开有透水孔的PVC管一内且上部桩身套装于PVC管二内；其施工工艺包括步骤：一、路基压实；二、桩孔钻取；三、透水性桩体施工；四、沥青稳定排水基层施工；五、道路面层施工。本发明结构设计合理、施工方便且使用效果好、具有吸收热量和渗透雨水的能力，能有效解决现有普通水泥混凝土路面存在的多种实际问题。

说明书

技术领域

本发明属于城市道路铺面结构施工技术领域，尤其是涉及一种城市道路透水性水泥混凝土铺面结构及其施工工艺。

背景技术

现代城市的地表不断被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖，普通水泥混凝土铺装的道路给人们的出行以及商品的流通带来了极大的方便，虽提高了生产效率和生活质量，但是与自然的土壤相比，普通水泥混凝土路面缺乏吸收热量和渗透雨水的能力，随之带来了一系列问题：

第一、能够渗入地下的雨水明显减少，而工业生产和现代生活使地下水的抽取量成倍增长，造成地下水位急剧下降，土壤中的水分不足、缺氧、地温升高等，因而直接影响了城市植被的健康，进一步加剧了城市的干旱、缺水问题。

第二、不透水的路面很难与空气进行热量和湿度的交换，容易产生“热岛效应”，使得城市内部温度过高，导致气候恶化；

第三、短时间内集中降雨时，由于大量雨水只能通过地下排水设施排入河流，大大加重了排水设施的负担，而且道路容易积水，给车辆和行人通行的舒适性和安全性带来不利影响。

目前，大孔隙透水性混凝土作为一种新的环保型、生态型的道路材料，已经日益受到人们的关注。但现如今，国内大多数研究只是追求将雨水简单的通过路面结构即可，为了不使路基强度下降，使其在进入路基之前即排出道路整体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构设计合理、施工方便且使用效果好、具有渗透水功能的城市道路透水性水泥混凝土铺面结构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征在于：包括铺装在路基上且由沥青稳定碎石铺装而成的沥青稳定排水基层和铺装在沥青稳定排水基层上的道路面层；所述道路面层为道路面层一或由下面层和铺装于下面层上的上面层组成的道路面层二，所述道路面层一为大空隙开级配排水式沥青磨耗层或由多孔水泥混凝土路面材料铺装而成的多孔水泥混凝土路面铺装层，所述上面层由多孔水泥混凝土路面材料铺装而成或为大空隙开级配排水式沥青磨耗层且下面层为大空隙开级配排水式沥青磨耗层；所述路基内部布设有多个结构和尺寸均相同的透水性桩体，多个所述透水性桩体均呈竖直向布设，且所述路基内对应设置有多个分别供多个所述透水性桩体安装的桩孔，多个所述透水性桩体的顶部标高均与所述路基的上部标高相同；多个所述透水性桩体呈等边三角形布设且相邻两个所述透水性桩体之间的间距为1.5m～1.8m，所述透水性桩体的桩长为5m～6m；

所述透水性桩体为PVC管式桩体；所述PVC管式桩体包括插装于所述桩孔内的PVC管和由密实填充于PVC管内的级配碎石或多孔陶瓷材料形成的桩身，所述桩身以所述路基的路基工作区深度下限值Za为界分为上部桩身段和下部桩身段，所述PVC管包括PVC管一和位于PVC管一正上方且结构和尺寸均相同的PVC管二；所述下部桩身段套装于PVC管一内，所述PVC管一的外侧壁上开有多个呈均匀布设的透水孔，多个透水孔的结构和尺寸均相同且均为圆形通孔，相邻两个所述透水孔之间的间距为10cm±2cm。

上述城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征是：所述路基的上表面铺装有一层不透水型土工布。

上述城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征是：所述路基包括平整压实处理后的原状土路基和铺装在所述原状土路基上的水泥土铺装层或石灰土铺装层。

上述城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征是：所述水泥土铺装层由水泥土铺装而成，所述水泥土为由水泥浆与土体拌和形成的固结体，且所述水泥土的湿密度为1.83g/m³～1.85g/m³，每立方米所述水泥土中水泥的用量为345kg～350kg，所述水泥浆的水灰比为0.8；所述石灰土铺装层由石灰土铺装而成，所述石灰土由石灰和土按照质量比为11±1∶100±10的比例均匀混合而成。

上述城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征是：所述PVC管一和PVC管二的内侧壁上均衬有一层透水型土工布。

上述城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征是：所述道路面层的层厚为140mm～150mm，沥青稳定排水基层的层厚为150mm～200mm；所述下面层的层厚为100mm±10mm，上面层的层厚为40mm～50mm；所述水泥土铺装层或所述石灰土铺装层的层厚为130mm～150mm。

上述城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，其特征是：所述PVC管式桩体为桩径Φ20cm～Φ30cm的圆柱桩或横断面尺寸为(15cm±2cm)×(15cm±2cm)的方形桩；且当所述PVC管式桩体为圆柱桩时，所述PVC管一和PVC管二均为圆形管；而当所述PVC管式桩体为方形桩时，所述PVC管一和PVC管二均为方形管；所述透水孔为由内至外逐渐向下倾斜的通孔且其与竖直方向的夹角为30°～45°。

同时，本发明还公开了一种工艺步骤简单、实现方便且施工速度快、施工效果好的城市道路透水性水泥混凝土铺面结构施工工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：

步骤一、路基压实：采用常规的路基压实方法，且按照预先设计的压实度要求对预先平整后的路基进行压实，获得施工成型的路基；

步骤二、桩孔钻取：采用钻孔设备且按照预先对多个所述桩孔的测量放线结果，在步骤一中施工成型的所述路基上由上至下钻取多个所述桩孔；多个所述桩孔的结构和尺寸均相同，且多个所述桩孔均以步骤一中所述路基的路基工作区深度下限值Za为界分为上部桩孔段和下部桩孔段；

步骤三、透水性桩体施工，其施工过程如下：

步骤301、PVC管一安装：将侧壁上开有多个透水孔且长度与所述下部桩孔段长度相同的PVC管一，压入当前所施工PVC管式桩体所处桩孔的下部桩孔段内；

步骤302、PVC管二安装：将长度与所述上部桩孔段长度相同的PVC管二，压入步骤301中所述桩孔的上部桩孔段内；

步骤303、桩身施工：将级配碎石或多孔陶瓷材料密实填充于步骤301中所述的桩孔内，之后采用常规的路基压实方法对内部填充有级配碎石的路基再次进行压实处理，使得所述路基与填充于所述桩孔内的级配碎石形成一个整体，获得施工完成的桩身；

步骤304、多次重复步骤301至步骤303，直至完成多个所述PVC管式桩体的施工过程；

当PVC管一和PVC管二为加工制作为一体的整体式PVC管时，则将所述整体式PVC管压入所述桩孔内后，便同步完成PVC管一和PVC管二的安装过程；

步骤四、沥青稳定排水基层施工：按照常规沥青稳定排水基层的施工方法，在步骤三中施工完成的路基上，铺设一层沥青稳定排水基层；

步骤五、道路面层施工：按照常规道路面层的施工方法，在步骤四中施工完成的沥青稳定排水基层上铺设所述道路面层。

上述工艺，其特征是：步骤一中所述的路基包括平整压实处理后的原状土路基和铺装在所述原状土路基上的水泥土铺装层或石灰土铺装层；步骤一中进行路基压实时，先采用常规的路基压实方法，且按照预先设计的压实度要求对预先平整后的原状土路基进行压实；之后，再在压实后的原状土路基铺水泥土或石灰土，并采用常规的路基压实方法，且按照预先设计的压实度要求对所铺的水泥土或石灰土进行再次压实，并相应完成水泥土铺装层或石灰土铺装层的铺装过程，获得施工成型的路基。

上述工艺，其特征是：步骤三中进行透水性桩体施工之前，还需在所述路基上铺设一层铺装有一层不透水型土工布，所述不透水型土工布上对应开有供多个所述透水性桩体穿过的多个通孔；步骤二中所述的路基工作区深度下限值Za为按照常规的路基工作区深度下限值Za确定方法所确定的下限值Za，且对路基工作区深度下限值Za进行确定时，根据公式 进行确定，式中K为系数且K＝0.5，P为一侧轮轴荷载且其单位为KN，n为系数且n＝5～10，γ为土的重度且其单位为kN/m³。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、路面结构设计合理，采用透水水泥混凝土作为路面铺装面层，沥青稳定碎石作为路面基层，加之路基内部钻孔并塞入级配碎石形成透水性桩体，因而最终形成了一个全新的路面结构整体。

2、采用透水水泥路面铺装层作为路面面层，可以使雨水迅速的渗入基层到达路基，通过所钻孔洞到达地下，使地下水资源得到及时补充。同时，道路面层施工方便，其可以是大空隙开级配排水式沥青磨耗层或由多孔水泥混凝土路面材料铺装而成的多孔水泥混凝土路面铺装层，也可以是由下面层和铺装于下面层上的上面层组成，其中上面层由多孔水泥混凝土路面材料铺装而成，而下面层为大空隙开级配排水式沥青磨耗层。

3、采用内部设置有多个透水性桩体的钻孔路基与地下土壤直接相通，进行一步增强透水性能，同时透水性桩体的结构设计合理，其为PVC管式桩体；PVC管式桩体包括插装于桩孔内的PVC管和由密实填充于PVC管内的级配碎石或多孔陶瓷材料形成的桩身，桩身以路基的路基工作区深度下限值Za为界分为上部桩身段和下部桩身段，PVC管包括PVC管一和位于PVC管一正上方且结构和尺寸均相同的PVC管二；下部桩身段套装于PVC管一内，PVC管一的外侧壁上开有多个呈均匀布设的透水孔，而上部桩身段套装于PVC管二内。

4、本发明所采用的铺面结构无表面积水和夜间反光，有效提高了车辆、行人的通行舒适性与安全性。

5、使用效果好且具有渗透水功能，由于本发明采用透水路面面层、；沥青稳定碎石基层与钻孔路基作为崭新的路面结构层，使之与地下土壤直接相通，能够积蓄较多的热量和水分，大大缓解了城市“热岛效应”，并且可有效将路面雨水渗入到地下，使之达到还原地下水的目的。

6、当集中降雨时，本发明所采用的铺面结构能够减轻排水设施的负担，防止城市内涝的发生。

7、工艺步骤简单、实现方便且施工速度快、施工效果好。实际施工时，首先进行路基压实，然后在压实过的路基内按照一定的排列顺序进行钻孔取眼，接着截取与所钻孔洞深度一致的PVC管，然后按照路基工作区的深度在PVC管上钻孔，之后将PVC管压入所钻孔洞内部，塞入级配碎石，进行再次压实；随后进行沥青稳定排水基层与道路面层的施工。

8、施工质量易于保证，由于施工过程中透过道路面层的水在进入路基之前，在路基内部钻孔取眼，之后用土工布封闭路基表面以及所钻孔洞内部，并将级配碎石塞入所钻孔洞并进行压实，使所钻孔洞可以和路基形成一个良好的整体，不致因为钻孔而使路基承载力下降，强度减弱，这样塞入级配碎石并再次压实之后，路基强度反而会得到一定的提高。

9、适用范围较广，不仅适用于轻交通的道路，比如城市广场、公园的人行道等；而且可适用于城市交通各线路施工。

综上所述，本发明结构设计合理、施工方便且使用效果好、具有吸收热量和渗透雨水的能力，能有效解决现有普通水泥混凝土路面存在的多种实际问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明所采用透水性水泥混凝土铺面结构的结构示意图。

图2为采用本发明对透水性水泥混凝土铺面结构进行施工时的方法流程框图。

图3为本发明所采用整体式PVC管的结构示意图。

附图标记说明：

1-原状土路基；       2-沥青稳定排水基层；    3-1-下面层；

3-2-上面层；         4-桩身；                5-透水型土工布；

7-PVC管一；          8-透水孔；              9-PVC管二；

10-不透水型土工布；  11-水泥土铺装层。

具体实施方式

如图1所示的一种城市道路透水性水泥混凝土铺面结构，包括铺装在路基上且由沥青稳定碎石铺装而成的沥青稳定排水基层2和铺装在沥青稳定排水基层2上的道路面层。所述道路面层为道路面层一或由下面层3-1和铺装于下面层3-1上的上面层3-2组成的道路面层二，所述道路面层一为大空隙开级配排水式沥青磨耗层或由多孔水泥混凝土路面材料铺装而成的多孔水泥混凝土路面铺装层，所述上面层3-2由多孔水泥混凝土路面材料铺装而成或为大空隙开级配排水式沥青磨耗层且下面层3-1为大空隙开级配排水式沥青磨耗层。所述路基内部布设有多个结构和尺寸均相同的透水性桩体，多个所述透水性桩体均呈竖直向布设，且所述路基内对应设置有多个分别供多个所述透水性桩体安装的桩孔，多个所述透水性桩体的顶部标高均与所述路基的上部标高相同。多个所述透水性桩体呈等边三角形布设且相邻两个所述透水性桩体之间的间距为1.5m～1.8m，所述透水性桩体的桩长为5m～6m。

所述透水性桩体为PVC管式桩体。所述PVC管式桩体包括插装于所述桩孔内的PVC管和由密实填充于PVC管内的级配碎石或多孔陶瓷材料形成的桩身4，所述桩身4以所述路基的路基工作区深度下限值Za为界分为上部桩身段和下部桩身段，所述PVC管包括PVC管一7和位于PVC管一7正上方且结构和尺寸均相同的PVC管二9。所述下部桩身段套装于PVC管一7内，所述PVC管一7的外侧壁上开有多个呈均匀布设的透水孔8，多个透水孔8的结构和尺寸均相同且均为圆形通孔，相邻两个所述透水孔8之间的间距为10cm±2cm。

实际施工时，所述沥青稳定排水基层2的施工方法与所用原材料与常规沥青稳定排水基层施工时所采用的施工方法与原材料均相同。

而所述PVC管式桩体的桩身4的的桩身材料为级配碎石或多孔陶瓷材料。

所述级配碎石由粗集料和细集料均匀混配而成。其中，粗集料的颗粒组成见表1：

表1  粗集料的颗粒组成表

上述细集料的颗粒组成和塑性指数要求见表2

表2  细集料的颗粒组成及塑性指数要求表

所述多孔陶瓷材料的抗折强度＞2.94Mpa，透水系数＞0.03mm/s，摩擦系数＞0.46。

实际施工时，所述PVC管式桩体为桩径Φ20cm～Φ30cm的圆柱桩或横断面尺寸为(15cm±2cm)×(15cm±2cm)的方形桩；且当所述PVC管式桩体为圆柱桩时，所述PVC管一7和PVC管二9均为圆形管；而当所述PVC管式桩体为方形桩时，所述PVC管一7和PVC管二9均为方形管。本实施例中，所述透水孔8为由内至外逐渐向下倾斜的通孔且其与竖直方向的夹角为30°～45°。

本实施例中，所述PVC管式桩体为圆柱桩。实际施工时，也可以将所述PVC管式桩体设置为方形桩。

本实施例中，所述路基的上表面铺装有一层不透水型土工布10。

所述PVC管一7和PVC管二9的内侧壁上均衬有一层透水型土工布5。本实施例中，所述PVC管一7和PVC管二9加工制作为一体。

本实施例中，所述路基包括平整压实处理后的原状土路基1和铺装在所述原状土路基1上的水泥土铺装层11或石灰土铺装层。也就是说，多个所述透水性桩体的顶部均与水泥土铺装层11或石灰土铺装层的上部相平齐。

实际使用过程中，所布设水泥土铺装层11或石灰土铺装层的作用是防止路基内部的水上渗。

所述水泥土铺装层11由水泥土铺装而成，所述水泥土为由水泥浆与土体拌和形成的固结体，且所述水泥土的湿密度为1.83g/m³～1.85g/m³，每立方米所述水泥土中水泥的用量为345kg～350kg，所述水泥浆的水灰比为0.8；所述石灰土铺装层由石灰土铺装而成，所述石灰土由石灰和土按照质量比为11±1∶100±10的比例均匀混合而成。

本实施例中，所述水泥浆中水泥掺量(质量百分比)为19％。所述石灰土的最佳含水量(质量百分比)为20％。

实际施工时，所述水泥土铺装层11或所述石灰土铺装层的层厚为130mm～150mm。

本实施例中，所述道路面层的层厚为140mm～150mm，沥青稳定排水基层2的层厚为150mm～200mm。

施工所述沥青稳定排水基层2的级配组成中，公称最大粒径为25mm。所述沥青稳定排水基层2的级配组成见表3：

表3：  沥青稳定排水基层2的级配组成统计表

所述下面层3-1的层厚为50mm±10mm，上面层3-2的层厚为90mm～100mm。实际施工时，可根据具体需要，对所述道路面层的层厚、沥青稳定排水基层2的层厚、下面层3-1的层厚、上面层3-2的层厚等进行相应调整。本实施例中，所述上面层3-2的层厚为40mm，下面层3-1的层厚为100mm。

本实施例中，所述上面层3-2采用OGFC-10，孔隙率为15％～20％；所述下面层3-1采用OGFC-16，孔隙率为15％～20％。

实际施工时，所述透水型土工布5的厚度为2.2mm±0.2mm、规格为150g/m²～250g/m²且其透水系数为0.01mm/s。所述不透水型土工布10的厚度为2.2mm±0.2mm且其规格为100g/m²～200g/m²。

本实施例中，所述透水型土工布5的厚度为2.2mm、规格为150g/m²～250g/m²且其透水系数为0.01mm/s。所述不透水型土工布10的厚度为2.2mm且其规格为100g/m²～200g/m²。其中，不透水型防水布也称为防水土工布。

本实施例中，所述道路面层为由下面层3-1和铺装于下面层3-1上的上面层3-2组成的道路面层二。

其中，上面层3-2所用的所述多孔水泥混凝土路面材料的水灰比为0.32且其7天抗压强度为18Mpa～19Mpa。

实际施工时，所述多孔水泥混凝土路面材料内还均匀掺加有硅粉并形成混合料，且所掺加硅粉占所述混合料的重量百分比为6％±0.5％。此处，添加硅粉的目的是对多孔水泥混凝土路面材料进行增强。

如图2所示的一种城市道路透水性水泥混凝土铺面结构施工工艺，包括以下步骤：

步骤一、路基压实：采用常规的路基压实方法，且按照预先设计的压实度要求对预先平整后的路基进行压实，获得施工成型的路基。

本实施例中，步骤一中所述的路基包括平整压实处理后的原状土路基1和铺装在所述原状土路基1上的水泥土铺装层11或石灰土铺装层；步骤一中进行路基压实时，先采用常规的路基压实方法，且按照预先设计的压实度要求对预先平整后的原状土路基1进行压实；之后，再在压实后的原状土路基1铺水泥土或石灰土，并采用常规的路基压实方法，且按照预先设计的压实度要求对所铺的水泥土或石灰土进行再次压实，并相应完成水泥土铺装层11或石灰土铺装层的铺装过程，获得施工成型的路基。

步骤二、桩孔钻取：采用钻孔设备且按照预先对多个所述桩孔的测量放线结果，在步骤一中施工成型的所述路基上由上至下钻取多个所述桩孔；多个所述桩孔的结构和尺寸均相同，且多个所述桩孔均以步骤一中所述路基的路基工作区深度下限值Za为界分为上部桩孔段和下部桩孔段。

实际进行钻孔时，可根据具体需要，对所钻孔深度进行相应调整，且钻孔深度最好能钻到所述路基底部并达到地下水层。

步骤三、透水性桩体施工，其施工过程如下：

步骤301、PVC管一安装：将侧壁上开有多个透水孔8且长度与所述下部桩孔段长度相同的PVC管一7，压入当前所施工PVC管式桩体所处桩孔的下部桩孔段内。

步骤302、PVC管二安装：将长度与所述上部桩孔段长度相同的PVC管二9，压入步骤301中所述桩孔的上部桩孔段内。

步骤303、桩身施工：将级配碎石或多孔陶瓷材料密实填充于步骤301中所述的桩孔内，之后采用常规的路基压实方法对内部填充有级配碎石的路基再次进行压实处理，使得所述路基与填充于所述桩孔内的级配碎石形成一个整体，获得施工完成的桩身4。

步骤304、多次重复步骤301至步骤303，直至完成多个所述PVC管式桩体的施工过程。

当PVC管一7和PVC管二9为加工制作为一体的整体式PVC管时，则将所述整体式PVC管压入所述桩孔内后，便同步完成PVC管一7和PVC管二9的安装过程，即步骤301和步骤302可一次完成。

步骤四、沥青稳定排水基层施工：按照常规沥青稳定排水基层的施工方法，在步骤三中施工完成的路基上，铺设一层沥青稳定排水基层2。

步骤五、道路面层施工：按照常规道路面层的施工方法，在步骤四中施工完成的沥青稳定排水基层2上铺设所述道路面层。

本实施例中，步骤三中进行透水性桩体施工之前，还需在所述路基上铺设一层铺装有一层不透水型土工布10，所述不透水型土工布10上对应开有供多个所述透水性桩体穿过的多个通孔。步骤二中所述的路基工作区深度下限值Za为按照常规的路基工作区深度下限值Za确定方法所确定的下限值Za，且对路基工作区深度下限值Za进行确定时，根据公式 进行确定，式中K为系数且K＝0.5，P为一侧轮轴荷载且其单位为KN，n为系数且n＝5～10，γ为土的重度(或容重)且其单位为kN/m³。

本实施例中，多个所述透水孔8呈等边三角形布设。

本实施例中，所述PVC管一7和PVC管二9的横断面结构和尺寸均相同，且二者的壁厚为2mm～3mm。所述透水孔8的孔径为Φ3cm～Φ4cm，相邻两个所述透水孔8之间的间距为10cm。具体加工时，可根据实际需要对所述透水孔8的孔径、倾斜角度和相邻两个所述透水孔8之间的间距进行相应调整。

本实施例中，结合图3，所述PVC管一7和PVC管二9加工制作为一体。实际施工时，所述PVC管一7和PVC管二9的内部结构和尺寸均与所述桩身4的外部结构和尺寸相同，且所述PVC管一7和PVC管二9的外部结构和尺寸均与所述桩孔的内部结构和尺寸相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明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，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

城市道路透水性水泥混凝土铺面结构专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。