鋼筋焊接網(wǎng)混凝土路面效益評(píng)價(jià)及工程案例

劉建偉，虞文景

（山西省交通科學(xué)研究院 黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006）

0 引言

我國(guó)無配筋的素混凝土路面在重載車輛作用下迅速破壞，使用周期僅3～5年，國(guó)內(nèi)等級(jí)公路基本已停止使用[1-4]。相反，國(guó)外水泥混凝土路面仍在發(fā)展之中。我院經(jīng)赴歐、美等國(guó)實(shí)地考察，特別是翻譯了日本水泥混凝土路面設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范，了解到主要問題在于我國(guó)水泥路面為不配筋的素混凝土面板，國(guó)外基本為配筋混凝土路面，其中包括配鋼筋焊接網(wǎng)的普通水泥混凝土路面板塊和連續(xù)配筋混凝土路面，以及近年發(fā)展較快的下層連續(xù)配筋水泥混凝土、上層為薄層瀝青面層組成的復(fù)合式路面，而且大量采用了工廠化生產(chǎn)的鋼筋焊接網(wǎng)片現(xiàn)場(chǎng)拼接施工。

部分國(guó)家連續(xù)配筋水泥混凝土路面里程如下：

美國(guó) 48 000 km（折算單車道）

比利時(shí) 650 km

法國(guó) 550 km（折算單車道）

德國(guó) 1 500 km

荷蘭 2 825 km

英國(guó) 750 km（折算單車道）

日本2001—2010年間新增1 571.1萬m2

不少國(guó)家均把連續(xù)配筋水泥混凝土路面或復(fù)合式路面作為重載條件下長(zhǎng)壽命路面首選結(jié)構(gòu)。

為了在我國(guó)重新認(rèn)識(shí)和發(fā)展水泥混凝土路面，山西省交通科學(xué)研究院（黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）主持，結(jié)合《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)程”）修訂工作開設(shè)了相關(guān)研究項(xiàng)目，取得了階段性的成果[5-6]。

本項(xiàng)目結(jié)合山西省高速公路新建和改造工程，先后完成了54 km夏汾高速公路改建工程中60 208 m2配筋普通混凝土板塊和連續(xù)配筋水泥混凝土路面、太古高速西山隧道（部分）、榆平高速寶塔山隧道（左幅特重車道10.48 km）、長(zhǎng)平高速虹梯關(guān)隧道（右幅特重車道13.1 km）等3條特長(zhǎng)隧道連續(xù)配筋水泥混凝土路面實(shí)體工程（參閱附件“高速公路路面應(yīng)用焊網(wǎng)案例相關(guān)信息”），編寫了相關(guān)施工技術(shù)指南。

筆者單位在“規(guī)程”修訂中承擔(dān)了鋼筋焊接網(wǎng)混凝土路面、橋面部分的編寫，在本項(xiàng)目工作的基礎(chǔ)上，向省政府提出了“發(fā)展配筋水泥混凝土路面的建議”，該院所屬山西交科公路勘察設(shè)計(jì)院在陽（泉）左（權(quán)）高速公路8個(gè)隧道項(xiàng)目（總長(zhǎng)12 360 m）設(shè)計(jì)中全部采用了連續(xù)配筋水泥混凝土及復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，并要求采用工廠化生產(chǎn)的鋼筋焊接網(wǎng)片。

1 項(xiàng)目效益評(píng)價(jià)

1.1 經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)幾種路面結(jié)構(gòu)的建設(shè)單價(jià)和使用壽命周期成本分析如下。

1.1.1 建設(shè)單價(jià)比較

重載交通條件下，山西常用路面結(jié)構(gòu)及單價(jià)比較如下。

1.1.1.1 瀝青路面

常用結(jié)構(gòu)為：

圖1 常用瀝青路面結(jié)構(gòu)

按石油瀝青單價(jià)5 500元/t，改性瀝青單價(jià)6 350元/t，碎石100元/m3計(jì)，18 cm厚瀝青面層平均單價(jià)為196.56元/m2。

1.1.1.2 普通素水泥混凝土面板

設(shè)計(jì)厚度30 cm，按水泥單價(jià)415元/t，碎石100元/m3計(jì)，計(jì)算單價(jià)為161元/m2。

1.1.1.3 配筋水泥混凝土路面

a）30 cm厚水泥路面板塊中若增設(shè)φ6鋼筋焊網(wǎng)，按水泥單價(jià)415元/t，碎石100元/m3，鋼筋單價(jià)4 390元/t計(jì)，計(jì)算單價(jià)為173.99元/m2。

b）30 cm厚水泥混凝土板塊中，若增設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)，單價(jià)為184.09元/m2。

c）連續(xù)配筋混凝土路面，按有關(guān)規(guī)范規(guī)定，重載條件下，面板厚度25 cm，可較普通水泥混凝土板塊厚度減薄5 cm，面層按0.7%的縱向鋼筋，相應(yīng)單價(jià)為 173.70 元 /m2。

上述比較可知，重載條件下瀝青面層造價(jià)最高（196.56元 /m2），素混凝土面板造價(jià)雖低（161元/m2），但卻無法保證使用質(zhì)量。在配筋混凝土路面中，連續(xù)配筋混凝土路面造價(jià)最低（173.70元 /m2）。

1.1.2 使用壽命周期成本比較

按前述路面結(jié)構(gòu)，瀝青路面使用大修壽命15年，素混凝土面板實(shí)際大修壽命按5年計(jì)，配筋水泥混凝土路面可達(dá)30年，相應(yīng)使用壽命周期成本如下：

瀝青路面 13.10元/a·m2；

素混凝土路面 32.20元/a·m2；

配φ6鋼筋焊網(wǎng)水泥路面 5.80元/a·m2；

配φ8鋼筋焊網(wǎng)水泥路面 6.14元/a·m2；

連續(xù)配筋水泥混凝土路面 5.79元/a·m2。

上述比較可知，從使用壽命周期成本分析，重載條件下，素混凝土面板成本最高（32.20元 /a·m2），連續(xù)配筋混凝土路面最低（5.79元/a·m2）。

除面層外，配筋水泥混凝土路面基層、底基層厚度可較瀝青路面減薄約1/2，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也可大幅降低，由此可見，發(fā)展配筋水泥混凝土路面有巨大的工程經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 社會(huì)效益

我國(guó)是水泥、鋼材生產(chǎn)大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年僅山西省水泥產(chǎn)量3 900萬t，其中規(guī)模以上水泥產(chǎn)量3 568.5萬t。在水泥總產(chǎn)量中，采用新型干法生產(chǎn)的水泥產(chǎn)量達(dá)2 144.4萬t，這些水泥大多適合在水泥路面中應(yīng)用。2010年山西省鋼材產(chǎn)量2 862萬t，水泥路中應(yīng)用的螺紋鋼筋，小型鋼廠均可生產(chǎn)，而砂石材料均可就地取材，加之連續(xù)配筋水泥路面施工設(shè)備和工藝均較簡(jiǎn)單，便于在國(guó)內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用，因此大力發(fā)展配筋水泥路面對(duì)促進(jìn)山西省地方經(jīng)濟(jì)乃至全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義。

1.3 環(huán)境效益

從施工能耗角度分析，瀝青路面必須在高溫（160～180℃）條件下拌和、攤鋪，加熱瀝青混合料平均耗費(fèi)柴油6.8 kg/t，每1 km四車道瀝青路面，僅混合料加熱即需柴油65.79 t，而水泥混凝土路面為常溫條件下冷態(tài)施工，能耗明顯小于瀝青路面。

從環(huán)保角度分析，瀝青路面施工有一定的環(huán)境污染，國(guó)家環(huán)境測(cè)試中心檢測(cè)，瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)有害物濃度見表1。

表1 瀝青路面施工現(xiàn)場(chǎng)有害物濃度 mg/m3

有關(guān)單位對(duì)隧道內(nèi)熱拌瀝青混合料排放檢測(cè)值見表2。

表2 隧道內(nèi)熱拌瀝青混合料排放檢測(cè)值

由于水泥路面使用的均為無機(jī)材料，且為冷態(tài)施工，施工過程對(duì)環(huán)境基本不存在污染問題。

1.4 交通發(fā)展可持續(xù)影響

我國(guó)優(yōu)質(zhì)瀝青（A級(jí)）主要依賴進(jìn)口，單價(jià)逐年大幅增長(zhǎng)，而水泥、鋼材都是國(guó)家長(zhǎng)線產(chǎn)品，單價(jià)變化不大，由此可見，在我國(guó)重新認(rèn)識(shí)和發(fā)展水泥路，并采用配筋水泥混凝土路面可保證交通事業(yè)持續(xù)長(zhǎng)期發(fā)展。另外，采用配筋混凝土路面減少了素混凝土面板修建和養(yǎng)護(hù)過程中帶來的一系列經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問題，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.5 結(jié)論

水泥路面和瀝青路面技術(shù)特點(diǎn)各異，我國(guó)以往面臨水泥路面早期破損嚴(yán)重的問題，主要源自使用的是未配筋的素混凝土面板，水泥路面中配以鋼筋焊網(wǎng)可以大大改善水泥路面使用性能，切實(shí)做到環(huán)保和長(zhǎng)壽命，從根本上解決水泥路面存在的問題，使水泥路面可以在我國(guó)得到重新認(rèn)識(shí)和發(fā)展。

2 工程案例

山西省高速公路應(yīng)用鋼筋焊網(wǎng)的工程案例信息供參考。

2.1 高速公路路面應(yīng)用焊網(wǎng)案例相關(guān)信息（一）

2.1.1 工程概況

夏汾高速公路全長(zhǎng)54 km，路基寬26 m，路面寬2×11.25 m，2000年鋪水泥路面，面板厚26 cm，為運(yùn)煤重載路線，因素混凝土路面破損嚴(yán)重，2009年按復(fù)合式路面改建，其中破碎板60 268 m2分別按配鋼筋焊網(wǎng)普通混凝土和連續(xù)配筋混凝土更換面板，橋面修復(fù)全部采用鋼筋焊網(wǎng)。

連續(xù)配筋縱筋φ12，間距100 mm；橫筋φ12，間距400 mm。

連續(xù)配筋焊網(wǎng)網(wǎng)片尺寸：1 052 cm×150 cm，1 052 cm×200 cm。

φ8鋼筋焊網(wǎng)規(guī)格：150 mm×150 mm。

φ8焊網(wǎng)搭接方式：網(wǎng)片搭接長(zhǎng)度20 cm。

連續(xù)配筋縱、橫向鋼筋平搭接長(zhǎng)度：20d。

2.1.2 施工特點(diǎn)

按鋼筋網(wǎng)片布置位置混凝土分兩層進(jìn)行澆筑，施工工藝可細(xì)分為：支模板、下2/3厚度混凝土卸料、攤鋪、震搗、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、上1/3厚度混凝土卸料、攤鋪、震搗、粗平、精平、拉毛、養(yǎng)生、縱向刻槽。施工照片如圖2、圖3。

圖2 鋼筋焊網(wǎng)縱向拼接人工綁扎

圖3 上1/3厚度混凝土卸料、整平

2.2 高速公路路面應(yīng)用焊網(wǎng)案例相關(guān)信息（二）

2.2.1 工程概況

太古高速公路路基段2 km和西山特長(zhǎng)隧道特重交通方向部分路段采用連續(xù)配筋混凝土路面，雙向四車道路面寬2×7.75 m，采用鋼筋焊網(wǎng)連續(xù)配筋混凝土路面。

連續(xù)配筋焊網(wǎng)網(wǎng)片尺寸：1 000 cm×400 cm，1 000 cm×375 cm。

連續(xù)配筋縱向鋼筋平搭接長(zhǎng)度：20d。

2.2.2 施工特點(diǎn)

按鋼筋網(wǎng)片布置位置預(yù)先把焊網(wǎng)架設(shè)在支架錨固筋上再進(jìn)行鋪筑，施工工藝可細(xì)分為：支模板、鋼筋焊網(wǎng)加工、架設(shè)鋼筋焊網(wǎng)、混凝土卸料、攤鋪、震搗、粗平、精平、拉毛、養(yǎng)生、縱向刻槽。

2.3 高速公路路面應(yīng)用焊網(wǎng)案例相關(guān)信息（三）

2.3.1 工程概況

榆平高速公路寶塔山特長(zhǎng)隧道特重交通方向全長(zhǎng)10.48 km，路面寬7.75 m，面板厚28 cm，為運(yùn)煤重載路線，全部采用鋼筋焊網(wǎng)。

連續(xù)配筋鋼筋焊網(wǎng)縱筋φ16，間距125 mm；橫筋φ12，間距500 mm。

連續(xù)配筋焊網(wǎng)網(wǎng)片尺寸：450 cm×375 cm，450 cm×400 cm。

連續(xù)配筋縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度：20d。

2.3.2 施工特點(diǎn)

按鋼筋網(wǎng)片布置位置分兩層進(jìn)行鋪筑，施工工藝可細(xì)分為：支模板、下2/3厚度混凝土卸料、攤鋪、震搗、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、上1/3厚度混凝土卸料、攤鋪、震搗、粗平、精平、拉毛、養(yǎng)生、縱向刻槽。

2.4 高速公路路面應(yīng)用焊網(wǎng)案例相關(guān)信息（四）

2.4.1 工程概況

長(zhǎng)平高速公路虹梯關(guān)特長(zhǎng)隧道全長(zhǎng)13.1 km，路面寬7.75 m，為運(yùn)煤重載路線，采用鋼筋焊網(wǎng)連續(xù)配筋混凝土路面。

連續(xù)配筋縱筋φ16，間距150 mm；橫筋φ12,間距500 mm。

連續(xù)配筋焊網(wǎng)網(wǎng)片尺寸：450 cm×400 cm，450 cm×375 cm。

連續(xù)配筋縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度：20d。

2.4.2 施工特點(diǎn)

按鋼筋網(wǎng)片布置位置分兩層進(jìn)行鋪筑，施工工藝可細(xì)分為：支模板、下2/3厚度混凝土卸料、攤鋪、震搗、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、上1/3厚度混凝土卸料、攤鋪、震搗、粗平、精平、拉毛、養(yǎng)生、縱向刻槽。

3 結(jié)語

我國(guó)以往的水泥混凝土路面多為無配筋的素混凝土面板，使用壽命短，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高，存在眾多問題，從壽命周期成本效益分析來看，連續(xù)配筋水泥混凝土路面（5.79元/a·m2）優(yōu)于其他各種路面結(jié)構(gòu)型式，配 φ6（5.80 元 /a·m2）、φ8（6.14 元 /a·m2）鋼筋焊接網(wǎng)的水泥路面同樣具有優(yōu)勢(shì)。從造價(jià)方面看，瀝青路面以196.56元/m2為最貴，從施工能耗角度分析，瀝青路面必須在高溫（160～180℃）條件下拌和、攤鋪，而水泥混凝土路面為常溫條件下冷態(tài)施工，能耗明顯小于瀝青路面。從環(huán)保角度分析，瀝青路面施工有一定的環(huán)境污染，由于水泥路面使用的均為無機(jī)材料，且為冷態(tài)施工，施工過程對(duì)環(huán)境基本不存在污染問題。

列舉的山西省4條高速公路、3條特長(zhǎng)公路隧道近85 km配筋水泥混凝土路面應(yīng)用情況良好，可作為我國(guó)重新認(rèn)識(shí)和發(fā)展水泥路面的依據(jù)。