一种生态透水铺面及其建造方法.pdf

本发明涉及一种生态透水铺面及其建造方法。生态透水铺面由下至上依次包括土壤渗水层、碎石蓄水层、混凝土承载层和面层；在所述土壤渗水层人工设置蚯蚓；所述碎石蓄水层包括碎石以及分散在碎石中的多个保水球；所述混凝土承载层包括透水框架以及填充于透水框架内部的混凝土，所述透水框架上沿竖直方向设有多个透水管，所述透水管的顶端穿过面层并连通外部空气，所述透水管的底端连通碎石蓄水层。本发明所述的生态透气铺面，既能保证道路的坚固耐用，也能够使铺面以下与铺面以上形成很好的生态循环系统，有利于净化空气、改良土壤。

1.一种生态透水铺面，其特征在于，由下至上依次包括土壤渗水层(1)、碎石蓄水层
(2)、混凝土承载层(3)和面层(4)；在所述土壤渗水层(1)人工设置蚯蚓(110)；所述碎石蓄
水层(2)包括碎石以及分散在碎石中的多个保水球(210)；所述混凝土承载层(3)包括透水
框架(310)以及填充于透水框架(310)内部的混凝土，所述透水框架(310)上沿竖直方向设
有多个透水管，所述透水管的顶端穿过面层(4)并连通外部空气，所述透水管的底端连通碎
石蓄水层(2)。
2.根据权利要求1所述一种生态透水铺面，其特征在于，所述面层(4)的上表面设有多
条纵横交错的凹槽(410)。
3.根据权利要求2所述一种生态透水铺面，其特征在于，所述透水管的顶端位于凹槽
(410)内。
4.根据权利要求2所述一种生态透水铺面，其特征在于，所述凹槽(410)的宽度为8-
16mm，所述凹槽(410)的深度为2-5mm。
5.根据权利要求1所述一种生态透水铺面，其特征在于，所述透水管的平均直径为8-
30mm，按照每平方米混凝土承载层(3)分布30-120个透水管进行设置。
6.根据权利要求1所述一种生态透水铺面，其特征在于，所述保水球(210)包括带有透
水孔的塑料壳体以及位于壳体内部的蓄水材料，所述保水球(210)的直径为20-60mm。
7.根据权利要求1所述一种生态透水铺面，其特征在于，所述碎石蓄水层(2)的厚度为
100-800mm。
8.根据权利要求1所述一种生态透水铺面，其特征在于，多个保水球(210)的体积总和
与碎石蓄水层(2)的体积的比值为5％至20％。
9.根据权利要求1至8任一项所述一种生态透水铺面，其特征在于，每平方米土壤渗水
层(1)中放置8-30条蚯蚓(110)。
10.一种生态透水铺面的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将土壤压实，在土壤上扎孔，将蚯蚓(110)放入孔中后埋土，形成土壤渗水层(1)；
2)在土壤渗水层(1)上铺碎石和多个保水球(210)，形成碎石蓄水层(2)；
3)在碎石蓄水层(2)上设置透水框架(310)，透水框架(310)设有多个透水管，透水管的
底端连通碎石蓄水层(2)，在透水框架(310)内部灌注混凝土，形成混凝土承载层(3)；
4)在混凝土承载层(3)的上表面设置面层(4)，面层(4)上设有凹槽(410)，透水管的顶
端穿过凹槽(410)并与外部空气连通。

一种生态透水铺面及其建造方法

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种生态透水铺面及其建造方法。

背景技术

现有技术中，透水铺面通常采用透水砖和在铺面上种植草坪的方式。透水砖具有
一定的透水性能，但2年左右毛细透水通道就会堵塞大大降低透水效果；草坪只能缓慢渗
水，不能透水。

目前，由于环境问题，如PM2.5、尾气污染等，具有单一的功能的铺面不能够满足人
们生活的需要，人们更迫切的需要一种同时具备多种功能的生态铺面。

发明内容

鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种生态透气铺面，既能保证道路的坚
固耐用，也能够使铺面以下与铺面以上形成很好的生态循环系统，有利于净化空气、改良土
壤。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种生态透水铺面，由下至上依次包括土壤渗水层、碎石蓄水层、混凝土承载层和
面层；在所述土壤渗水层人工设置蚯蚓；所述碎石蓄水层包括碎石以及分散在碎石中的多
个保水球；所述混凝土承载层包括透水框架以及填充于透水框架内部的混凝土，所述透水
框架上沿竖直方向设有多个透水管，所述透水管的顶端穿过面层并连通外部空气，所述透
水管的底端连通碎石蓄水层。

本发明通过上述结构的设置具有以下优点：

1、通过透水管的设置，强力进水并能吸附灰尘，透水管的顶端穿过面层并连通外
部空气透水管的底端连通碎石蓄水层，有利于将地下的冷(热)空气导出，通向地表，形成循
环，清净空气；

2、通过面层、混凝土承载层、碎石蓄水层的合理设置，使整个生态铺面坚固耐用；

3、能有效回收降雨雨量，补充土壤地下水位的不足；当有大量降雨时，雨水先快速
经由透水管进入碎石蓄水层，再流入到土壤渗水层，形成临时地下水库，并让土壤吸收回补
充地下水，防止地层下陷，降低水旱灾害发生；

4、生态透水铺面之下的土地与地上的空气时刻保持通畅流通，活化土壤，形成地
下微生态系统，改善环境品质，减少空气污染，捕捉到的二氧化碳还可以储存提炼，创造二
次效益；设置蚯蚓，能够分解有机废物，排泄物是土壤的最佳肥料。

5、工程造价低，远远低于现有的高压砖、生态透水砖，工期短、维护费用低，性能
好，适用于广泛推广应用；

6、抑制雾霾危害，有利于改善环境质量，对于空气中的多种有害物质起到稀释的
作用，有害物质可以通过透水管后，从而减少了在空气中的扩散，由于碎石蓄水层和土壤渗
水层富含水分且生物活跃，有害物质被吸附或溶解在岩石或水中，便于生物的利用，经生物
的转化分解后形成营养成分。

7、改善城市热岛效应，有利于降低铺面的表面温度；碎石蓄水层和土壤渗水层存
储的水可用于回收利用也可以直接蒸发，用于抑制城市热岛效应，同时节能减排；

8、蚯蚓产生的蚯蚓粪有利于改良土壤、降解有害物质；蚯蚓在土壤中生活，能富集
养分，提高土壤的肥力。凡是有蚯蚓生活的土壤，多种植物生长需要的元素都会较无蚯蚓的
土壤有所增加或增加数倍。据测试，蚯蚓粪中的腐殖质含量较原土提高36％-150％，氮素增
加38％-230％，速效氮增加75％-110％，速效磷增加20％-68％，速效钾增加19％-36％。蚯
蚓粪较畜粪的磷、钾、钙以及有机物的含量高出数倍，其肥力比畜粪要好(表5)；蚯蚓粪不仅
可提高土壤的肥力，使栽培的植物生长、发育良好，而且还可以增强植物抗病害的能力；生
活在土壤中的蚯蚓主要以腐烂的有机物为食，分解有机物的作用仅次于土壤中的微生物，
它们在自然界的物质循环中辛勤耕耘，是维护生态平衡的卫士。蚯蚓钻洞、松土、吞食土壤
及有机物，能为微生物的大量繁殖创造良好的条件。蚯蚓有很强的消化能力，利用它们的特
殊功能处理生活垃圾或有机废弃物；蚯蚓处理垃圾后留下的粪便作肥料，可减少化肥用量，
帮助人类解决依赖化肥使土壤酸化、板结的问题，例如：耕作的农田在蚯蚓的作用下，使土
壤的团粒结构得到改善，作物能生长健壮，能提高抗病虫害的能力，又可减少化学农药的用
量，从而进一步起到保护环境的作用，本发明所述结构的设置可以提供适宜蚯蚓生活的温
度、湿度等条件，使蚯蚓在其中有较好的生活环境，就能够达到预期的目的。

9、该整体结构还具有良好的隔绝震动的效果；因为蚯蚓对生活环境有一定的要
求，需要适宜的温度、湿度、光线、噪音低，尽量避免震动等，通过整体结构的合理设置为蚯
蚓的提供了适宜的生活条件，从而有利于蚯蚓改良土壤、处理废弃物，并具有良好的净化了
空气的效果。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述面层的上表面设有多条纵横交错的凹槽。

进一步，所述透水管的顶端位于凹槽内。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于透水管的顶端设置在凹槽内有利于水分
的收集，收集后的水分经透水管顺利排入碎石蓄水层和土壤渗水层。

进一步，所述凹槽的宽度为8-16mm，所述凹槽的深度为2-5mm。

采用上述参数的凹槽，具有以下效果：(1)便于清理；(2)不影响人们的正常行走以
及车辆的通过，尤其不影响老人、儿童以及残疾人士的通过；(3)避免路面上过多积水；(4)
合理的参数设置有利于增大摩擦；(5)如果凹槽宽度以及深度设置的特别小，容易在铺面上
产生积水；(6)如果凹槽宽度以及深度设置的特别大，不利于车辆的行驶。

透水管分为出气透水管和进气透水管，可以单独设置出气透水管或进气透水管，
优选地，出气透水管和进气透水管间隔均匀分布；出气透水管的顶部开口小于底部开口，进
气透水管的顶部开口等于底部开口。本发明中，为方便描述，将出气透水管和进气透水管统
称为透水管。

进一步，所述透水管的平均直径为8-30mm，按照每平方米混凝土承载层分布30-
120个透水管进行设置。

所述的平均直径可以通过″透水管的顶部的直径″与″透水管的底部的直径″相加
之后再除以2获得。

所述透水管的材质优选为塑胶材质，优选为PP塑胶(即聚丙烯)，由于塑胶材质不
怕雨水侵袭；包括透水管在内的形成的透水框架更加坚韧，由于在混凝土包覆下使塑胶做
成的透水管架构避免被太阳直晒而老化，整体生态铺面结构坚固耐用。

透水管的设置是解决上述问题的关键环节以及技术难点。因为，需要综合考虑整
体结构的坚固性、气体流量、蓄水能力等问题。经意外的发现，上述参数的设置为最佳设置，
可以进一步保证上述有益效果的实现。

当直筒状透水管与锥台状透水管间隔均匀排布时，效果会更好一些。

进一步，所述保水球包括带有透水孔的塑料壳体以及位于壳体内部的蓄水材料，
所述保水球的直径为20-60mm。

蓄水材料可以为碎石、砾石、海绵等，也可以掺入沸石、活性炭等等。

采用上述进一步方案的有益效果是：合适的保水球的直径，一方面，有利于储水、
透气功能的实现，为微生物的繁殖提供了有利的生存条件，例如，温度、湿度等等；另一方
面，有利于保证保水球所在层状结构的坚固。

进一步，所述碎石蓄水层的厚度为100-800mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：保证足够的蓄水能力，达到最大降雨量时道
路表面没有地表径流现象。

进一步，多个保水球的体积总和与碎石蓄水层的体积的比值为5％至20％。

采用上述进一步方案的有益效果是：保水球与碎石蓄水层的合适体积比，在保证
整体结构坚固耐用的前提下，可以提供合适的湿度，有利于生物的新陈代谢。

进一步，每平方米土壤渗水层中放置8-30条蚯蚓。

采用上述进一步方案的有益效果是：因为蚯蚓的生活习性是松动土壤，如果土壤
中蚯蚓数量过多，会对整个铺面结构的坚固程度和使用寿命产生不利影响；如果设置蚯蚓
过少，达不到净化空气、改良土壤等效果，经意外发现，该比例的蚯蚓与上述的结构以及参
数相配合，可以达到最佳的效果。

一种生态透水铺面的建造方法，包括以下步骤：

1)将土壤压实，在土壤上扎孔，将蚯蚓放入孔中后埋土，形成土壤渗水层；

2)在土壤渗水层上铺碎石和多个保水球，形成碎石蓄水层；

3)在碎石蓄水层上设置透水框架，透水框架设有多个透水管，透水管的底端连通
碎石蓄水层，在透水框架内部灌注混凝土，形成混凝土承载层；

4)在混凝土承载层的上表面设置面层，面层上设置凹槽，透水管的顶端穿过凹槽
并与外部空气连通。

本发明的有益效果是：本发明操作方法简单，可以一次完成较大面积的铺面，工程
造价低，便于推广应用。

进一步，所述面层可以喷洒养护剂，进一步提高生态透水铺面的使用寿命。

步骤1)中，每平方米土壤渗水层中放置8-30条蚯蚓。

步骤2)中，所述碎石蓄水层的厚度为100-800mm，所述保水球包括塑料壳体以及位
于壳体内部的蓄水材料，所述保水球的直径为20-60mm，多个保水球的体积总和与碎石蓄水
层的体积的比值为5％至20％。

步骤3)中，透水管的平均直径为8-30mm，按照每平方米混凝土承载层分布30-120
个透水管进行设置。

步骤4)中，所述面层的凹槽设有多条，且多条凹槽纵横交错。透水管的顶端位于凹
槽内，有利于降水进入到地下。所述凹槽的宽度为8-16mm，所述凹槽的深度为2-5mm。

上述中，透水管分为出气透水管和进气透水管，可以单独设置出气透水管或进气
透水管，优选地，出气透水管和进气透水管间隔均匀分布；出气透水管的顶部开口小于底部
开口，进气透水管的顶部开口等于底部开口。本发明中，为方便描述，将出气透水管和进气
透水管统称为透水管。

通过上述关键参数的设置，有利于进一步保证整体结构的坚固耐用以及净化空
气、改良土壤等作用。

本发明所述的生态透水铺面具有广泛的应用场合，例如：人行道、广场、停车场、城
市道路、小区道路、公园道路及人行道等等。

附图说明

图1为本发明所述的生态透水铺面的断面结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、土壤渗水层，110、蚯蚓，2、碎石蓄水层，210、保水球，3、混凝土承载层，310、透水
框架，320、出气透水管，330、进气透水管，4、面层，410、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并
非用于限定本发明的范围。

图1表面了一种生态透水铺面断面结构示意图，由下至上依次包括土壤渗水层1、
碎石蓄水层2、混凝土承载层3和面层4。

土壤渗水层1设有蚯蚓110，蚂蚁可以任其自然进入和繁殖，每平方米土壤渗水层1
中放置8-30条蚯蚓110。

碎石蓄水层2的厚度为100-800mm。碎石蓄水层2包括碎石以及分散在碎石中的多
个保水球210；保水球210包括带有透水孔的塑料壳体以及位于壳体内部的蓄水材料，保水
球210的直径为20-60mm，蓄水材料为海绵。多个保水球210的体积总和与碎石蓄水层2的体
积的比值为5％至20％。

混凝土承载层3包括透水框架310以及填充于透水框架310内部的混凝土，透水框
架310由水平支架和竖直支架搭建而成，其中竖直支架为透水管，透水管一方面在竖直方向
上具有支撑的作用，另一方面具有导水、通气的作用，透水管设有多个，透水管的顶端穿过
面层4并连通外部空气，透水管的底端连通碎石蓄水层2。

透水管分为出气透水管320和进气透水管330。出气透水管320底部开口大于顶部
开口，呈烟囱状或锥台状，便于气体流出；进气透水管330呈直筒状，便于进气。出气透水管
320和进气透水管330间隔均匀分布，具有导气、通水的作用，为便于描述将出气透水管320
和进气透水管330统称为透水管。外部的空气与地面以下的空气、外部的水与地面以下的水
均可以通过透水管，形成生态循环。透水管的平均直径为8-30mm，按照每平方米混凝土承载
层3分布30-120个透水管(指出气透水管320和进气透水管330的总和)进行设置。

面层4的上表面设有多条纵横交错的凹槽410，透水管的顶端位于凹槽410内。凹槽
410的宽度为8-16mm，凹槽410的深度为2-5mm。

该生态透水铺面在建造过程中，包括以下步骤：

1)将土壤压实，在土壤上扎孔，将蚯蚓110放入孔中后埋土，形成土壤渗水层1；

2)在土壤渗水层1上铺碎石和多个保水球210，形成碎石蓄水层2；

3)在碎石蓄水层2上设置透水框架310，透水框架310设有多个透水管，透水管分为
出气透水管320和进气透水管330，出气透水管320呈烟囱状或锥台状，进气透水管330呈直
筒状，出气透水管320和进气透水管330间隔均匀分布，透水管的底端连通碎石蓄水层2，在
透水框架310内部灌注混凝土，形成混凝土承载层3；

4)在混凝土承载层3的上表面设置面层4，面层4上设有凹槽410，透水管的顶端穿
过凹槽410并与外部空气连通。

实施例以及对比实施例

按照表1中设置实施例1至实施例4以及对比实施例1至对比实施例6的透水铺面的
关键参数，其中″A″代表蚯蚓的密度，单位为条/m²；″B″代表碎石蓄水层的厚度，单位为mm；″
C″代表保水球的直径，单位为mm；″D″代表所有保水球的体积与碎石蓄水层的体积的百分
比；″E″代表透水管的平均直径，单位为mm；″F″代表透水管的分布，单位为个/m²；″G″代表凹
槽的宽度，单位为mm；″H″代表凹槽的深度，单位为mm。

每个透水铺面的面积均为100平方米，为保证实验条件的同一，各个透水铺面位于
同一片区域内，但相互之间保持独立且不会互相影响。

表1透水铺面的关键参数的设置

另设对比实施例7为混凝土铺面，其长度、宽度、厚度均与实施例1透水铺面的长
度、宽度、厚度相同。

一、PM2.5的检测

分别选择PM2.5轻度污染、PM2.5中度污染、PM2.5重度污染的天气进行检测。检测
前，先利用隔离罩将铺面与铺面之间隔离，隔离罩为长方体，长为10米、宽为10米、高为20
米。

72小时后利用PM2.5检测仪进行PM2.5的检测，检测点均在铺面的上方100cm处，每
个实施例以及对比实施例中的透水铺面检测三次，并进行统计学分析。实验结果见表2。

PM2.5检测仪购自济南诺方电子技术有限公司，型号为SDC2501，测量范围为0-999
微克/立方米，测量精度为1微克/立方米。具体使用方法参照该产品的操作说明书。

表2PM2.5的检测结果

从表2中的数据可以看出，本发明通过合理设置透水铺面的关键参数有利于显著
降低PM2.5的含量。

二、空气中气体的检测

上述过程中，分别从每个铺面上方100cm处采集气体样品，利用澳大利亚Ecotech
公司ML/EC9800系列在线气体分析仪器分析样品中的各种气体的含量，具体操作可以参照
仪器的使用说明书，每组实验重复三次，并进行统计学分析。实验结果见表3。

表3空气中的气体检测结果

通过表3中的实验数据可以看出，本发明通过合理设置透水铺面的关键参数有利
于减少空气中污染物的含量。

三、透水铺面的温度的检测

分别利用温度计检测空气中的温度以及铺面表面的温度，检测结果见表4。

表4温度检测结果

四、透水铺面的土壤中的含水量的检测

分别向每个铺面均匀喷淋20立方米的水，12小时后，检测土壤渗水层的水分含量。
对比实施例7由于是直接由混凝土建成，表面存有较多的积水。其余铺面绝大部分水均由透
水管流入地下。经检测发现，实施例1至实施例4中的土壤渗水层中的水分含量较高，可以达
到70-80％，远远高于其他铺面的土壤渗水层中的水分含量(40％至60％左右)。

通过以上数据可以表明，本发明通过合理设置透水铺面的关键参数有利于降低
PM2.5的含量，减少空气中污染物的含量，避免地表温度过高，有利于储水。

五、检测土壤渗水层中蚯蚓粪的营养成分

在铺面建造完成后的20天，从实施例1至实施例4的土壤渗水层中收集蚓粪(其中，
实施例1至实施例4收集的蚓粪的养分含量基本无差异，所以只列出了均值)，并检测其中的
营养成分，结果见表5。

表5蚓粪、畜粪养分含量比较(％)

注：表5中仅列出了蚓粪部分营养的含量并非是全部的成分。

六、调整实施例1中的蚯蚓的密度，其他参数均与实施例1相同，利用上述方法进行
PM2.5的检测。表6中，″A″代表蚯蚓的密度，单位为条/m²。

表6

发明人意外的发现当蚯蚓的密度为18条/m²左右的时候减少PM2.5的效果特别明
显。

七、调整实施例1中的保水球的直径，其他参数均与实施例1相同，利用上述方法进
行PM2.5的检测。表7中，″C″代表保水球的直径，单位为mm。

表7

发明人意外的发现，当保水球直径在30-40mm之间，降低PM2.5效果较好，尤其是在
34-36mm之间获得了出人意料的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。