透水混凝土是“海绵城市”建设的重要建筑材料,其多孔结构具有良好的透气透水功能,受到学者广泛关注。现有透水混凝土配合比设计方法假定骨料为球形颗粒,其实质是设计孔隙率,难以制备高强高透水混凝土。实际工程中,即使是单级配骨料（5～10mm,10～20mm）,粒径范围也较宽,球形度较差,对透水混凝土骨架结构影响较大,导致透水混凝土实测性能远低于目标性能。此外,透水混凝土是一种干硬性混凝土,温湿度、风速、运输距离等严重影响可操作时间范围,缺乏透水混凝土工作性能调控手段与相适应的大规模铺装工艺,均导致实际工程中透水混凝土力学等性能较差,仅应用于人行道、公园等低交通载荷领域。本文基于抗压强度和透水系数设计透水混凝土骨架结构,并根据骨料球形度等特征对配合比设计方法进行了修正,采用实际工程骨料制备了高强、高透水混凝土,提出了透水混凝土工作性能调控方法和规模化铺装工艺,实现了透水混凝土在高速公路隧道排水基层工程应用。具体工作包括:通过设计骨架结构和水泥浆体组成,制备了高强高透水混凝土。基于“骨架结构”设计方法得到透水混凝土骨架结构参数,并通过胶凝材料种类、掺量、水胶比及外加剂等设计水泥浆体组成;在水胶比为0.14,矿渣和硅灰掺量分别为20%和12%时,获得强度为132.2MPa高强度基体。在此基础上,调控外加剂掺量获得不同流变性能的水泥浆体,确保目标浆体包裹层厚度（TPT）≤最大浆体包裹层厚度（MPCT）;最后,采用单粒径辉绿岩骨料可制备出强度高达47.3MPa高强透水混凝土,同时可制备出透水系数高达41.8mm/s的高渗透性透水混凝土,也可制备抗压强度>30MPa、透水系数>15mm/s的高强高透水混凝土。基于实际工程骨料的球形度对骨架结构设计方法进行了修正,显著提高了透水混凝土配合比设计方法的准确性和适用性。采用Image Pro-Plus图像处理技术表征了骨料球形度,同时量化了透水混凝土骨架结构参数（接触点数目（N）、接触区宽度（W）和骨料间浆体厚度（T））,基于骨料球形度对透水混凝土配合比设计方法进行了修正,获得的透水混凝土抗压强度、透水系数目标值与实测值偏差仅为3.8%和5.0%,实现了透水混凝土性能可控设计,显著提升了低球形度透水混凝土配合比设计方法的精确性和可靠性。提出了透水混凝土工作性能调控方法,形成了透水混凝土规模化铺装工艺。依托大丰华高速公路隧道排水路基工程,采用羟丙基甲基纤维素（HPMC）调控水泥浆体粘度和凝结时间,提高了浆体包裹层厚度富余量,使水泥浆体均匀、稳定包裹于骨料表面,可避免淌浆堵孔,同时延长可操作时间,消除运输、摊铺与碾压等后续扰动对透水混凝土力学性能的不利影响。当静停时间为80min,与未掺HPMC的透水混凝土相比,掺入HPMC透水混凝土的抗压强度可提高20%。最后,基于现有路面摊铺装备,形成了与透水混凝土相适应的规模化铺装工艺,控制透水混凝土制备与运输时长为50～60min,松浦系数为1.15,摊铺机前进速度为0.5～0.8m/s,静压力为15kg/cm。透水路基抽芯试样7d、28d抗压强度分别为20.3MPa和23.1MPa、有效孔隙率为18.2%,达到了隧道排水基层设计要求。本文通过设计透水混凝土骨架结构,采用实际工程骨料制备了高强、高透水混凝土,并形成了透水混凝土工作性能调控方法和规模化铺装工艺,实现了透水混凝土在高交通载荷领域规模化应用。研究成果为透水混凝土规模化工程应用提供了理论基础和技术支撑,将有力推动“海绵城市”建设、城市可持续发展等战略的实施,具有重大的生态、经济和社会效益。