Проницаемые мощеные площадки для - columbia

ДОКУМЕНТ 11-11
Облицовочные бетонные блоки
ПРОНИЦАЕМЫЕ МОЩЕНЫЕ ПЛОЩАДКИ ДЛЯ КОМЕРЧЕСКИХ ПАРКИНГОВ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время правила организации стока ливневых вод представляют собой пеструю смесь
федеральных, государственных и местных запретов, которые могут включать в себя требования удержания
ливневых вод на месте, контроля нормы спуска, ограничения качества спускаемых вод, обработки перед
спуском с целью снижения содержания осадка и загрязнений, ограничений, касающихся использования на
земельных участках непроницаемых покрытий, специальных сборов и налогов для осуществления спуска в
другом месте или комбинации данных требований. Мостовые и мощеные площадки являются основными
составляющими проблемы спуска, а концепция проницаемых мощеных площадок, непосредственно
пропускающих воду с поверхности в нижние слои почвы, является потенциальной перспективной
альтернативой в вопросе облегчения спуска ливневых вод.
Преимуществами проницаемых покрытий являются уменьшение отвода ливневых вод, непосредственный
возврат в нижние системы грунтовых вод, частичная очистка загрязнений в стоках, и широкий диапазон
применения.
Облицовочные бетонные блоки машинного изготовления предоставляют дизайнерам, ландшафтным
архитекторам и технологам возможность создания экологически чистых проницаемых мощеных площадок.
Проницаемые бетонные блоки представляют собой блоки с открытыми ячейками или цельные блоки с
отверстиями или широкими швами, позволяющими воде просачиваться сквозь них. Благодаря тщательному
исполнению и простоте сборки на месте применения при создании функциональной поверхности, сборные
блоки особенно хорошо подходят для использования в развивающейся области технологии проницаемых
покрытий.
Блоки с открытыми ячейками, которые также называются торфяным камнем или решетчатыми блоками,
подходят для дорог с неинтенсивным или случайным движением транспорта и более подробно описываются в
Документе Бетонные решетчатые блоки. Данная система предлагает специальные проницаемые цельные
блоки.
КОМПОНЕНТЫ ПРОНИЦАЕМЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ БЕТОННЫХ БЛОКОВ
Проницаемое покрытие является законченной системой, представляющей собой покрытие, материал,
используемый для заполнения дренажных пустот и швов, слой основания и нижний слой, который при
правильном проектировании и построении может передать значительное количество поверхностных вод в
слой основы. Назначением систем проницаемых покрытий является обеспечение быстрого просачивания
поверхностных вод и собирание их в пористых нижних слоях покрытия. Возможно также просачивание в
земляное полотно или собирание в системе труб для обработки, медленного слива и т. д. в зависимости от
специфических местных условий и предписаний нормативных документов. На рисунке 1 изображены основные
компоненты проницаемого бетонного облицовочного покрытия. Поверхность составляется из сплошных
блоков, которые собираются таким образом, чтобы 9 - 12 процентов поверхности составляли открытые швы
или дренажные полости. Эти полости или швы заполняются затем гранулированным проницаемым
материалом. Под блоками находится тонкий слой основания, позволяющий им образовывать гладкую ровную
поверхность. Под слоем основания находится нижний слой, состоящий из гранулированного пористого
заполнителя. Между нижним слоем и грунтом находится фильтрующий слой или геотекстиль,
предотвращающий попадание в почву мелких частиц, вымываемых или транспортируемых в основание и
забивающих проницаемый основной материал.
Если проницаемое покрытие разработано и сконструировано правильно, оно более эффективно удаляет воду,
чем открытая область поверхности. Будем считать, что место укладки покрытия является илистым или
глинистым песком, типовая проницаемость которого составляет порядка 10 -5 см/с (0, 014 дюймов в час). Если
дренажные полости покрытия будут просто заполнены чистым песком, проницаемость составит 10 -3 см/с (1, 4
дюймов в час), а это в сто раз больше проницаемости “родного” полотна из илистого или глинистого песка.
Если же дренажные полости заполняются мелким дробленым камнем с высокой проницаемостью порядка 10 -1
см/с (142 дюйма в час), проницаемость будет в 10, 000 раз больше, чем у природного грунта. Таким образом,
если система проницаемого покрытия изготовлена из соответствующих материалов, то объем воды,
стекающей с поверхности в основание, будет большим, чем предполагает просто процент открытой области
дренажных полостей.
1
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Проницаемые покрытия наиболее эффективны, если используются в местах с относительно проницаемым
подстилающим почвенным слоем, типовое значение проницаемости 10-5 см/с (0, 014 дюймов в час) и больше.
Использование в местах с меньшим значением проницаемости или на глинистом земляном полотне потребует
очень тщательного конструирования и подробного изучения объекта. Водное зеркало должно быть достаточно
глубоким, чтобы обеспечить соответствующую фильтрацию - типовое значение не менее 3 футов (0, 9 м) ниже
поверхности покрытия. Местные условия, такие как расположение зданий с подвалами, или условия
использования дорожного покрытия, например, наличие участков со стоками, имеющими высокое загрязнение
бензином, могут помешать устройству проницаемых покрытий. На отвесных поверхностях применение
проницаемых покрытий также становится неэффективным. На сегодняшний день такие покрытия применяются
в местах с относительно небольшой нагрузкой. Если предполагается очень интенсивное дорожное движение,
понадобится дополнительный анализ и современные исследования.
КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМЫХ ПОКРЫТИЙ
Конструирование проницаемых покрытий должно производиться с учетом требований к материалам,
гидравлических требований и требований структурного конструирования. Все они кратко описаны ниже, однако
более подробную информацию можно получить в специальной литературе.
Выбор материала
Проницаемые облицовочные блоки должны соответствовать требованиям к качеству согласно ASTM C 936.
Для получения наилучшей проницаемости поверхности швы, дренажные полости и слой основы должны иметь
проницаемость не ниже 10 -3 см/с (1, 4 дюймов в час). Для этой цели успешно используется мелкий дробленый
наполнитель с размером частиц от 0, 04 до 0, 2 дюйма (1 - 5 мм) (например, заполнитель № 8 или 9 по ASTM
D 448). Песок менее предпочтителен в качестве материала для швов и основы проницаемых покрытий
вследствие значительно меньшей проницаемости. Поверхность изначально будет иметь очень высокую
проницаемость, однако с течением времени она уменьшится из-за закупорки вследствие накопления мелких
частиц. Обзор существующих данных позволил сделать вывод о том, что приемлемое значение
проницаемости правильно сконструированного и построенного проницаемого покрытия после такой закупорки
составляет 1,1 дюймов в час (28 мм/час).
Необходимо разработать генеральный план обслуживания, который включает периодическую проверку
колодца и вакуумирования поверхности для обеспечения надлежащей проницаемости. Колодец представляет
собой перфорированную трубу диаметром 6 дюймов (152 мм), защищенную от вандализма резьбовой
крышкой, которая размещается на 1 дюйм (25 мм) ниже поверхности облицовки. Колодец размещается на
расстоянии не менее 3 футов (9 м) от сторон покрытия, в самой нижней позиции наклона. Вакуумирование
сопровождается удалением сухих отложений.
2
Оборудование может потребовать регулировки для предотвращения попадания заполнителя в отверстия
облицовки и швы во время операции вакуумирования. Нижний (подстилающий) слой, расположенный под
поверхностью облицовочного блока и слоя основы, должен иметь большую проницаемость, чем находящиеся
выше материалы, чтобы избежать возврата воды на поверхность и препятствовать быстрому стоку в систему.
Если соотношение D 15 нижнего материала и D 15 верхнего материала больше или равно 5, это легко достигается, и
давление просачивания не развивается. D 15 - это диаметр частиц, полученный из интегральной
гранулометрической кривой для материала, в котором 15 процентов частиц мелкие, а 85 - более крупные.
Высокую проницаемость нижнего слоя может обеспечить заполнитель № 57 по ASTM D 448. Это материал
открытой сортировки, состоящий из частиц крупностью от № 4 до 1 дюйма (от 4, 75 до 25 мм) и
обеспечивающий проницаемость более 1 см/с (1417 дюймов в час). В зависимости от конструктивных
требований для конкретного места может использоваться и другой гранулометрический состав, однако, в
общем, основа должна иметь проницаемость 10 -2 см/с (14, 2 дюйма в час) и более.
Когда вода перетекает из одного грунта или заполнителя в другой, мелкие частицы первого материала могут
сдвинуться
места и транспортироваться по трубам во второй материал. Это может привести к
прогрессирующему разрушению трубопровода или засорению второго материала. Для защиты от таких
проблем используются фильтры, а в проницаемых покрытиях необходимо проверять каждый слой, чтобы его
мелкие частицы не вымывались в нижний слой. Используются различные критерии фильтрации, однако
общим для них является следующее: вода проникает вниз через проницаемое покрытие, если
(1)
D 15 нижнего материала / D 15 верхнего материала < 5, а
(2)
D 50 нижнего материала / D 150верхнего материала < 25,
тогда эрозия трубопровода и внутренняя эрозия частиц, попадающих из верхнего материала в нижний, не
превратится в проблему. Земляное полотно обычно состоит из более мелких частиц, чем нижний
(подстилающий) слой, поэтому необходимо всегда соблюдать осторожность при конструировании
фильтрующего слоя между земляным полотном и нижним слоем из материала открытой сортировки.
В качестве фильтра может эффективно работать геотекстиль, соответствующие критерии выбора геотекстиля
в качестве фильтра можно найти в специальной литературе. Существует пара случаев, когда геотекстиль,
используемый непосредственно под слоем основы обычной облицовочной поверхности, засорился из-за того,
что дорожный транспорт накачал мелкие частицы из материала швов и основы в геотекстиль. Поэтому
следует быть осторожными и ограничить использование геотекстиля в нижних слоях там, где давление,
создаваемое транспортом, будет минимальным (например, между основой и земляным полотном).
Гидравлическое конструирование
Понятие бури для гидравлических расчетов обычно устанавливается нормативным органом, он же обычно
определяет метод, используемый для расчетов спуска дождевых осадков. Обычно для таких расчетов
используется метод Службы консервации грунта или рациональный метод (примеры смотри в специальной
литературе). Метод Службы консервации грунта требует использования определенного “номера кривой”,
который зависит от типа поверхности. Для должным образом выполненной поверхности проницаемого
покрытия этот номер - примерно 65, это между кривой для дороги с покрытием из гравия и кривой для
дренированного травяного покрытия. С другой стороны, рациональный метод использует для расчета потока
коэффициент слива С, его можно рассчитать для проницаемых поверхностей по следующей формуле:
С=
I - 1, 1
I
(фунто-дюйм)
С=
I - 28
I
(SI)
где 1, 1 дюймов в час (28 мм/час) - это долговременная поверхностная проницаемость для проницаемого
облицовочного покрытия.
Нижний слой также должен сохранять требуемое количество воды. Такая накопительная способность может
быть определена по следующей формуле:
V=
1-
γd
GS γ W
Объем воды, который может накапливаться в нижнем и других слоях покрытия, должен превышать объем,
попадающий в покрытие во время расчетной бури.
3
Время спуска воды из пропитанного нижнего слоя, когда нижележащий грунт тоже пропитан, можно
определить из уравнений для измерителя проницаемости:
t=
D
k
ln (
D + hb
D
)
Структурное конструирование
Облицовочные покрытия распределяют нагрузку точно так же, как и обычные гибкие покрытия, и
конструируются точно так же. Толщина гибкого покрытия, требуемая для расчетного дорожного движения,
может определяться с помощью любого из существующих методов расчета, а проницаемое облицовочное
покрытие, слой основы и пористый нижний слой затем заменяют прямо требуемой толщиной обычного
асфальтобетона, нижнего слоя и подстилающего грунта (например, проектное требование - 3 дюйма (76 мм)
асфальтобетона и 8 дюймов (203 мм) нижнего слоя (основы) могут быть заменены 3 дюймами (76 мм) блоков,
1 дюймом (25 мм) слоя основы и 7 дюймами (178 мм) пористого основания). Нет ничего необычного в том, что
нижний слой проницаемого покрытия будет иметь большую толщину, чтобы удовлетворять требованиям
гидравлических расчетов, таких как накопление воды, и структурным требованиям для дорожного движения.
ВЫВОДЫ
Проницаемые облицовочные блоки - это новая концепция, имеющая множество преимуществ в плане
экологии, включая уменьшение слива, уменьшение загрязнения сточных вод и ускоренное пополнение
грунтовых вод. Они требуют более тщательных расчетов и конструирования, и стоимость их выше стоимости
обычных конструкций покрытия. Однако они позволяют строить парковочные площадки там, где нормативные
требования запрещают это делать или делают такое строительство очень дорогостоящим из-за
необходимости контроля и обработки ливневых вод. Кроме того, проницаемые мощеные покрытия позволяют
эффективно и экономно увеличить используемое пространство для зданий и парковочных площадок при
уменьшении площадей под отстойные резервуары.
ПРИМЕЧАНИЯ
С
D
DS
GS
hb
I
k
t
V
γd
γW
Коэффициент слива для рационального метода (числовой)
Расстояние от дна нижнего слоя до водного зеркала, в дюймах (мм)
Диаметр частиц, х процентов которых в грунте (для данной гранулометрической кривой) мелкие, в
дюймах (мм)
Удельный вес грунта или заполнителя (числовой)
Толщина нижнего слоя, в дюймах (мм)
Интенсивность расчетной бури, в дюймах в час (см/час)
Проницаемость грунта между основой и водным зеркалом, в дюймах в секунду (мм/с)
Время спуска воды из основы, с
Объем, существующий для задержки воды в 1 футе 3 (1 м 3) почвы или заполнителя, в футах 3 (м
3
)
Единица веса сухой почвы или заполнителя, фунт на кв. фут (кг/м 3)
Единица веса воды, обычно принимается 62, 4 фунт на кв. фут (1, 000 кг/м 3)
4