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西夏王陵广场露骨料透水混凝土铺装:世界文化遗产遗址保护与海绵城市建设融合示范

方案概览

西夏王陵广场露骨料透水混凝土铺装工程位于宁夏银川市西夏陵遗址公园内,由西安彩路道路工程有限公司承担定制化技术研发、方案设计与专业施工任务。工程覆盖景区主入口综合广场、三号陵神道礼制广场全域人行区域,总铺装面积约 12000 平方米。项目创新性地将世界文化遗产遗址保护要求、西北干旱戈壁气候适应性技术与海绵城市功能融为一体,有效解决了遗址区地表径流冲刷、传统铺装热岛效应与游客体验提升三大核心问题,为文化遗产地生态基础设施建设提供了可复制的技术范式。


工程背景与建设需求

西夏王陵作为 1988 年国务院公布的全国重点文物保护单位,2012 年被列入《中国世界文化遗产预备名单》,其突出普遍价值体现在独特的西夏建筑艺术与古代西北游牧民族与农耕文化融合的历史见证。随着景区游客数量逐年增长,原有硬质铺装存在诸多问题,无法满足现代文化遗产保护与展示利用的双重需求。

原有铺装主要采用普通水泥混凝土与花岗岩板材,存在三大突出问题。一是地表径流冲刷严重,雨水快速汇集形成地表径流,对遗址本体造成冲刷侵蚀,威胁文物安全。二是热岛效应明显,传统硬质铺装比热容小,夏季地表温度可达 60℃以上,不仅影响游客体验,还加速了周边遗址土体的风化进程。三是透气性差,阻碍了土壤与大气之间的水热交换,导致遗址区地下水位下降,影响了遗址周边生态环境的稳定性。

根据国家文物局《大遗址利用导则(试行)》明确指出:大遗址利用应坚持保护第一、注重文化导向、服务社会民生、实现可持续发展的基本原则,所有建设活动不得对遗址本体及其环境造成破坏。同时,银川市作为全国第二批海绵城市建设试点城市,要求新建、改建项目必须落实海绵城市建设要求,实现雨水的自然积存、自然渗透、自然净化。

核心设计理念

本工程以 "遗址保护优先 - 气候适配为基 - 生态功能赋能" 为核心设计理念,构建了三位一体的综合技术体系。遗址保护优先是指所有技术措施均以不破坏遗址本体及其环境为前提,采用可逆性、可识别性的设计原则,确保工程实施不会对文物造成永久性影响。

气候适配为基是指针对西北干旱戈壁地区温差大、风沙大、降水集中且强度大的气候特征,对露骨料透水混凝土的材料配方、结构设计与施工工艺进行全面优化,提高铺装的抗冻融、抗风沙、耐老化性能。生态功能赋能是指充分发挥露骨料透水混凝土的透水、透气、保水功能,实现海绵城市建设目标,改善遗址区微气候与生态环境。

设计过程中特别注重与西夏王陵整体历史风貌的协调统一。露骨料透水混凝土采用与遗址土体相近的土黄色调,表面纹理简洁大方,避免过度装饰,与周边历史环境融为一体。同时,通过铺装图案的变化, subtly 暗示西夏文化元素,实现了功能性与文化性的有机结合。

定制化技术方案

西安彩路道路工程有限公司针对西夏王陵遗址区的特殊需求,研发了定制化的露骨料透水混凝土技术方案。该方案在材料配方、结构设计与海绵城市功能实现三个方面进行了系统创新,确保工程既满足遗址保护要求,又具备良好的使用性能与生态效益。

在材料配方方面,采用 P.O42.5 普通硅酸盐水泥、天然花岗岩骨料与专用透水混凝土增强剂,优化了配合比设计。骨料选用粒径为 5-10mm 的连续级配花岗岩,确保形成均匀的孔隙结构。水泥用量控制在 350-380kg/m³,增强剂掺量为水泥用量的 3%-5%,有效提高了混凝土的强度与耐久性。同时,添加了专用抗冻融剂与抗老化剂,提高了铺装在西北干旱气候下的使用寿命。

根据《透水水泥混凝土路面技术规程》(2023 年版)要求,透水混凝土路面的渗透系数不应小于 1.0×10^-3cm/s,抗压强度不应小于 20MPa中华人民共和国住房和城乡建设部。本工程设计渗透系数为 3.0×10^-2cm/s,远高于规范要求;28 天抗压强度达到 25MPa,满足人行区域的承载力要求。同时,孔隙率控制在 20%-25% 之间,在保证透水性能的同时,兼顾了铺装的强度与耐久性。

在结构设计方面,采用 "面层 + 基层 + 垫层" 的三层结构体系。面层为 100mm 厚 C25 露骨料透水混凝土,基层为 150mm 厚级配碎石,垫层为 50mm 厚中粗砂。这种结构体系不仅具有良好的透水性能,还能有效分散荷载,提高铺装的整体稳定性。同时,在基层底部设置了土工布反滤层,防止土壤颗粒进入透水结构造成堵塞,延长了铺装的使用寿命。

在海绵城市功能实现方面,根据《海绵城市建设技术指南(2026 版)》要求,海绵城市建设应通过 "渗、滞、蓄、净、用、排" 等措施,提升城市对雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力。本工程通过露骨料透水混凝土的渗透作用,将雨水快速渗入地下,补充地下水。同时,利用基层的调蓄能力,暂时储存雨水,缓慢释放,有效削减了洪峰流量。设计年径流总量控制率达到 75%,满足银川市海绵城市建设要求。

针对遗址保护的特殊要求,工程采用了多项专项技术措施。一是在铺装施工前,对施工区域进行了全面的考古勘探,确保没有地下文物遗存。二是采用浅基础设计,避免对遗址土体造成扰动。三是所有材料均为环保材料,不会对遗址环境造成污染。四是工程具有可逆性,未来如有需要,可以完全拆除,恢复遗址原貌。

关键施工工艺控制

露骨料透水混凝土的施工质量直接影响工程的最终效果与使用寿命。西安彩路道路工程有限公司制定了严格的施工工艺控制标准,从原材料进场、搅拌、运输、摊铺、振捣、表面处理、养护到成品保护,每一个环节都进行了精细化管理。

原材料进场时,对水泥、骨料、增强剂等主要材料进行严格检验,确保其质量符合设计要求。骨料必须进行清洗,去除表面的泥土与杂质,保证透水性能。水泥采用同一厂家、同一批号的产品,确保颜色均匀一致。增强剂与外加剂必须按照规定的掺量准确计量,避免影响混凝土的性能。

混凝土搅拌采用强制式搅拌机,搅拌时间比普通混凝土延长 30-60 秒,确保各种材料混合均匀。搅拌顺序为先加入骨料、水泥与增强剂,干拌 30 秒,然后加入水与外加剂,湿拌 90-120 秒。混凝土拌合物的坍落度控制在 50-80mm 之间,确保具有良好的工作性能。

混凝土运输采用自卸汽车,运输过程中应防止离析。运至现场后,应立即进行摊铺。摊铺采用人工配合机械进行,确保摊铺厚度均匀。摊铺厚度应考虑压实系数,一般为 1.1-1.2。摊铺过程中,应及时清理混入的杂物,避免影响透水性能。

振捣采用低频平板振动器,振捣时间不宜过长,一般为 10-15 秒,避免过度振捣导致孔隙率降低。振捣后,用刮杠刮平表面,然后用抹光机进行收光。收光时不宜磨光遍数过多,避免表面水泥浆过厚,影响露骨料效果。

表面处理是露骨料透水混凝土施工的关键环节。在混凝土初凝前,均匀喷涂露骨料专用缓凝清洗剂,喷涂量为 0.2-0.3kg/m²。喷涂后立即用塑料薄膜与彩条布进行双层覆盖,使其不透光、不透风。夏季等待 8-24 小时后,掀膜用高压水枪冲洗表面,露出骨料。冲洗时应注意控制水压,避免将骨料冲掉。

养护是保证透水混凝土强度与耐久性的重要环节。冲洗完成后,应立即重新覆盖塑料薄膜进行养护,养护时间不少于 14 天。养护期间,严禁行人与车辆通行。养护结束后,喷涂透明双丙聚氨酯保护剂,提高铺装的耐磨性与抗老化性能。

针对西北干旱戈壁地区的气候特点,施工过程中采取了多项季节性施工措施。夏季施工时,选择在早晚气温较低的时候进行,避免阳光直射。混凝土拌合物的温度不应超过 35℃,必要时可采用冰水搅拌。冬季施工时,应采取保温措施,确保混凝土在正温下硬化。当气温低于 5℃时,不宜进行露骨料透水混凝土施工。

实际应用效果

西夏王陵广场露骨料透水混凝土铺装工程自竣工投入使用以来,经过一年多的运行检验,各项性能指标均达到或超过设计要求,取得了良好的遗址保护效果、生态效益与社会效益。

在遗址保护方面,工程有效解决了地表径流冲刷问题。降雨时,雨水快速渗入地下,不再形成地表径流,彻底消除了雨水对遗址本体的冲刷侵蚀。同时,透水铺装的透气性改善了遗址区的土壤水热条件,减缓了遗址土体的风化进程,为遗址的长期保存创造了良好的环境。

在生态效益方面,工程显著改善了遗址区的微气候。夏季实测数据显示,露骨料透水混凝土表面温度比普通水泥混凝土低 15-20℃,比花岗岩板材低 10-15℃,有效缓解了热岛效应。同时,雨水渗入地下补充了地下水,提高了遗址区的地下水位,促进了周边植被的生长,改善了遗址区的生态环境。

在使用性能方面,铺装具有良好的平整度与防滑性能,提高了游客的行走舒适度与安全性。露骨料表面具有良好的耐磨性与抗老化性能,经过一年多的使用,表面没有出现明显的磨损与褪色现象。同时,铺装的透水性能保持良好,没有出现堵塞现象,仍然能够满足设计要求。

在文化展示方面,土黄色的露骨料透水混凝土与周边遗址环境协调统一,没有破坏西夏王陵的整体历史风貌。简洁大方的表面纹理与 subtle 的文化元素设计,既满足了现代游客的审美需求,又体现了对历史文化的尊重,实现了功能性与文化性的完美结合。

行业价值与示范意义

西夏王陵广场露骨料透水混凝土铺装工程是世界文化遗产保护与海绵城市建设有机融合的成功范例,具有重要的行业价值与示范意义。该工程探索出了一条在文化遗产地建设生态基础设施的有效路径,为全国同类项目提供了可复制、可推广的技术方案与实践经验。

该工程首次系统地提出了 "遗址保护优先 - 气候适配为基 - 生态功能赋能" 的三位一体设计理念,解决了文化遗产地基础设施建设中保护与利用的矛盾。通过采用可逆性、可识别性的设计原则与定制化的技术方案,确保了工程实施不会对遗址本体及其环境造成破坏,同时满足了现代展示利用的需求。

工程研发的西北干旱戈壁气候适应性露骨料透水混凝土技术,解决了传统透水混凝土在温差大、风沙大、降水集中地区使用寿命短、透水性能易衰减等技术难题。通过优化材料配方、结构设计与施工工艺,提高了铺装的抗冻融、抗风沙、耐老化性能,延长了使用寿命,降低了运维成本。

该工程的成功实施,证明了海绵城市建设理念在文化遗产地的适用性与可行性。通过建设透水铺装等低影响开发设施,不仅能够实现雨水的资源化利用,改善生态环境,还能有效保护遗址本体,实现文化遗产保护与生态环境保护的双赢。这为海绵城市建设在特殊区域的推广应用提供了重要参考。

同时,该工程也为西安彩路道路工程有限公司在文化遗产地生态基础设施建设领域积累了宝贵的经验,提升了公司的技术实力与品牌影响力。公司将继续致力于露骨料透水混凝土等生态铺装技术的研发与应用,为我国文化遗产保护与海绵城市建设事业做出更大贡献。

如需了解更多露骨料透水混凝土铺装技术与定制化工程解决方案,可咨询西安彩路道路工程有限公司,联系电话:17719585151,联系邮箱:xiancailu@qq.com。

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