[发明专利]基于断面流量测量透水路面结构内排水能力的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法及装置，其中，方法包括如下步骤，确定测试位置，并对测试位置的表面进行清洁；确定所述测试位置的复合排水坡度；采用喷杆模拟降雨并记录数据；根据记录的所述数据，计算结构内断面排水流速；根据所述结构内端面排水流速和复合排水坡度，将所述结构内端面排水流速修正到特定坡度的流速；本申请方法可以计算出路面结构内透水能力，测试结果不受表面空隙连通的影响，采用垂直排水坡方向模拟降雨的方式测试透水路面的排水能力，测试结果直接反映透水路面结构层排除降雨的能力，也可用作排水路面雨量与积水厚度关系预估以及积水不利位置定位排查的依据。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法及装置。

背景技术

透水路面(又称排水路面)技术是在本世纪初引入中国，首先在上海和杭州展开规模应用。近些年来，随着国家海绵城市建设理念的推广，透水路面在高速公路和城市快速道路的应用大大提速。因其特殊的大孔隙结构，透水路面具有很强的结构内部排水能力，在降雨的工况条件下，路面积水现象因此大大减少，交通安全和道路通行能力均显著改善，在南方多雨地区，应用前景广阔。

另一方面，透水路面的结构设计，尚缺乏与降雨工况关联的设计指标与透水路面的结构内部排水能力的关联。目前，对于透水路面的结构内排水能力的计算均是基于法国工程师亨利·达西建立的针对土壤的渗水理论计算公式：q＝K·i·A，式中，q为单位时间内通过横截面的流量，单位为cm³/s；K为渗水系数，单位为cm/s；i为水头梯度；A为截面积，单位为cm²。在该公式中，首先需要确定渗水系统K。现有技术中，测定渗水系数K的方法有两种，一种是常水头试验(一般用于强透水材料，渗水系数在10-2cm/s以上)，另一种是变水头试验(一般用于弱透水试验。渗水系数在10-3cm/s以下)。

我国透水路面的结构设计中，材料设计指标中的渗水系数指标，采用了交通部行业标准JTG E20(公路工程沥青与沥青混合料试验规程)中的T0730的试验方法，其为变水头渗水方法，该方法在量程范围内，对不同材料的透水能力有较好的区分度。但是，在实际应用中发现，该方法的最大量程在1000mL/15s，而住建部标准CJJ/T 190-2012(透水沥青路面技术规程)中规定，透水路面渗水系数不得小于800mL/15s。

在上海的中环－浦东机场高架道路工程中，工程单位对T0730的渗水试验设备进行了改造，将上部的容器量杯和下水管进行了较大的加粗。实践证明，该方法改造后渗水系数量程可达3000mL/15s，基本覆盖了透水路面的可能状况。

但改造后的T0730仍然是一个经验方法，并未建立路面实际排水能力的关联，无法作为结构内部排水能力设计的依据。

2020年版的交通部行业推荐标准《排水沥青路面设计与施工技术规范》同时提出了现场测试用的电子变水头渗水仪测试方法和实验室测试试件渗水系数的常水头渗水系数仪。适合用来测试排水路面的常水头法，还是不能用于现场测试路面渗水系数。而且该常水头的工况，与降雨渗入的实际模式还是区别很大的，降雨只能形成很小的水头，且渗入的水是沿垂直于渗入的方向排走的。

综上所述，现有技术中对于路面排水能力的测试主要是为了对比不同材料的透水能力，而无法测试路面实际排水能力，基于现有测量方法，无法计算路面在不积水情况下能够承受的最大降雨量，使得透水路面在设计时，无法有效设置与降雨工况关联的设计指标，也无法验证路面是否能够满足相应降雨工况的设计要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于断面流量原理测量路面结构内排水能力的方法。

进一步，本发明还提供一种基于断面流量原理测量路面结构内排水能力的装置。

本发明所采用的技术方案是：

基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，包括如下步骤，