承重型多孔排水混凝土结构属于骨架空隙结构, 是一种具有较大空隙率和较高强度的生态型环保混凝土。天府新区宁波路东段二期 (原兴隆34路) 项目主线段将多孔排水混凝土基层与排水沥青面层结合使用, 形成生态海绵城市道路, 在国内外是少用的组合方式。城市海绵化车行道承重层不仅要具备足够的承载能力, 还得具备排水特性。城市道路海绵化承载混凝土, 一方面利用混凝土大孔隙率合理收集排放雨水, 从而使混凝土具备“渗、滞、蓄、净、用、排”功能;另一方面发挥混凝土强度高的特性, 满足车行道承重层的承重要求及耐久性要求, 在今后城市海绵化道路实施中具有广阔的应用前景。

成都市天府新区宁波路东段二期 (原兴隆34路) 项目根据成都市规建局的规划, 项目主线段XLK4+170—XLK4+826.5段两幅路建成双层式排水性半透水车行道+生态绿化带+透水人行步道, 整体建成全新理念的生态海绵城市道路 (见图1) 。海绵化车行道路面结构自下而上:改性乳化沥青超前预养护层+细粒式排水沥青混合料PAC-10 (3.5cm) +粗粒式排水沥青混合料PAC-25 (6.5cm) +抗裂渗水分流层 (1cm) +多孔排水混凝土 (30cm) +橡胶沥青封层 (1cm) +水泥稳定碎石 (30cm) 。该结构路面设计中, 多孔排水混凝土 (海绵化承重混凝土) 主要发挥承重和排水作用。

多孔混凝土结构属于骨架空隙结构, 多孔混凝土必须保证有足够的空隙, 如何保证其有效空隙率实现良好的透水排水功能, 是多孔排水混凝土配合比设计成功与否的首要因素, 但空隙过多将会导致混凝土强度降低, 因此, 配合比设计必须综合考虑空隙率和强度的要求, 重视原材料的选用以及摊铺工艺的选择, 寻求最佳配合比是施工关键。

城市道路海绵化承重混凝土施工主要是利用单级配大颗粒集料、增强剂、粉煤灰、水及水泥拌合生产, 现场采用带振动的滑模摊铺机摊铺和振捣, 保证成型的混凝土内具备孔隙率大、承重能力强及耐久性高的特性。按照目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证3个阶段严格把控配料质量。初步试配混合料的目标配合比后进入生产配合比, 通过试验段的数据对生产配合比验证和改进, 同时确定摊铺机的选型, 最终确立大面积摊铺的生产配合比和施工工艺。

施工工艺流程:橡胶沥青封层现场渗水试验合格→拌合生产→运输→现场摊铺→过程监控→混凝土养护→检验验收→下道工序。

封层采用橡胶沥青防水封层。利用橡胶沥青作为黏结剂, 先在路面喷洒橡胶沥青, 然后在上面撒布坚硬、耐磨、洁净的碎石。橡胶沥青封层现场渗水试验合格后进行多孔排水混凝土施工。施工前在橡胶沥青封层上铺彩条布, 以防自卸运输车的轮胎破坏封层, 橡胶沥青具有很高的黏度。

城市道路海绵化承重排水混凝土采取拌合站集中拌合。拌合设备采用沥青拌合设备进行拌合, 计量系统采用电子计量, 料仓仅设粗集料仓, 储料罐设有水泥储料罐和增强剂储料罐。生产前将混凝土增强剂按配合比加入拌合用水, 并储存于储水罐内备用。拌合时将骨料及水泥投入拌合机拌合60s, 再注入混有增强剂的拌合用水拌合30s。拌合生产的成品混凝土坍落度控制在5cm, 粗集料表面应裹浆饱满, 有光泽, 但无水析出。

拌合生产过程中, 必须严格按照施工配合比进行投料 (见表1) , 严格控制投料质量、顺序及拌合时间。

混凝土采用自卸车运输。运输车辆装运混凝土前, 清理干净装料箱斗, 保证无杂物等。混凝土应保证在初凝前运输至现场并摊铺完成。运输车应采用篷布进行全面覆盖, 防止在运输过程中水分散失。新拌混凝土出机至作业面的运输时间宜≤30min。

摊铺前将基底表面洒少许水 (要求雾化喷洒) 润湿, 表面不得积水。运输车辆进入摊铺区时在车轮上喷涂隔离剂, 防止运输车轮胎对橡胶沥青封层的污染及破坏。

城市道路海绵化承重混凝土施工采用VOGELE1800-3型滑模振动摊铺机进行摊铺施工作业。摊铺机熨平板具备夯锤及振动梁功能。摊铺机在摊铺混凝土的同时将混凝土进行一定振捣, 以达到设计的抗折系数要求, 并将混凝土表面熨平整。现场路面宽6m, 一次摊铺成型。摊铺机摊铺速度2m/min。施工过程中安排专人对混凝土左、右上角进行补差修整, 保证成品质量及外观。

多孔排水混凝土摊铺结束或摊铺中因故中断, 且中断时间超过混凝土初凝时间时, 设置横向施工缝, 横向施工缝与路中心垂直。

多孔承重排水混凝土的质量好坏决定海绵城市道路设计结构成功与否, 所以基层的高程、平整度、横向坡度等质量要求较高, 还对摊铺机操作手的要求很高, 测量人员密切跟踪摊铺过程中的厚度控制, 一经发现不合格立即调整摊铺机参数, 为下道工序提供质量保障。

混凝土施工完成后及时采用养护膜覆盖, 加盖塑料薄膜或2层土工布进行养护。混凝土施工完毕6~12h后开始用洒水车进行洒水养护, 根据现场情况白天每隔3h洒水1次进行养护, 养护期≥14d。冬季采取保温措施进行养护。

养护期间要封闭交通, 禁止一切车辆及人员通行, 直至下一道工序进场施工。养护期间混凝土保持湿润, 周边施工不得扰动混凝土, 表面不得污染, 确保混凝土的整体性、透水性。良好的养护条件能加快混凝土强度的增长速度, 有效减少由于水分蒸发而引起的干缩裂缝, 增加基层的整体强度。

混凝土养护28d完毕后检测抗折强度、孔隙率及渗透系数指标 (见表2) , 抗折强度、孔隙率及渗透系数均采取实体取芯检测。

1) 摊铺前应设定好摊铺机自动找平系统, 摊铺过程中尽量减少人对自动找平系统的影响。摊铺机的摊铺速度应该匀速, 不停顿地连续摊铺, 严禁时快时慢。

2) 运料车辆做好混合料的防护工作, 装料严禁超载, 车顶用帆布或油布严密覆盖, 以免遮盖不严而导致降温过快、雨淋和污染环境。运输过程中宜中速行驶, 确保交通安全, 尽量避免急刹车, 以减少混合料离析。

3) 混凝土严禁在运输过程中及施工现场加水, 控制混凝土的坍落度、摊铺速度、宽度及摊铺设备的选型。摊铺时尽量做到连续摊铺, 一般从一端向另一端连续作业或由中间向两端同时连续摊铺施工作业。

4) 摊铺时估计好混凝土混合料的松铺高度, 压实后的高程和平整度满足设计要求, 不满足要求时注意调整摊铺机参数。对于摊铺机无法施工的部位, 派专人跟在摊铺机后用短刮板进行修整, 用平板振动器振捣密实。

5) 多孔排水混凝土施工温度≤32℃且≥5℃, 雨天不得施工。加强现场的排水设施, 以便降雨时及时将雨水排走, 确保工程质量。洒水只能以淋的方式, 不能用高压水冲洒。

多孔排水混凝土既能承重, 又有良好的透水性, 与排水沥青混合料面层形成有机整体, 有效排除道路的雨水侵害, 延长道路的使用寿命, 同时雨水还能通过其连通的孔隙流回地下, 逐渐改善地下水资源缺乏的状况。成都市天府新区宁波路东段 (二期) (原兴隆34路) 项目多孔排水混凝土的成功应用, 为多孔排水混凝土在生态海绵城市道路的应用提供了有利推广, 也为海绵化城市道路性能试验研究提供基础数据。