钢筋焊接网混凝土路面效益评价及工程案例

刘建伟，虞文景

（山西省交通科学研究院 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室，山西 太原 030006）

0 引言

我国无配筋的素混凝土路面在重载车辆作用下迅速破坏，使用周期仅3～5年，国内等级公路基本已停止使用[1-4]。相反，国外水泥混凝土路面仍在发展之中。我院经赴欧、美等国实地考察，特别是翻译了日本水泥混凝土路面设计、施工技术规范，了解到主要问题在于我国水泥路面为不配筋的素混凝土面板，国外基本为配筋混凝土路面，其中包括配钢筋焊接网的普通水泥混凝土路面板块和连续配筋混凝土路面，以及近年发展较快的下层连续配筋水泥混凝土、上层为薄层沥青面层组成的复合式路面，而且大量采用了工厂化生产的钢筋焊接网片现场拼接施工。

部分国家连续配筋水泥混凝土路面里程如下：

美国 48 000 km（折算单车道）

比利时 650 km

法国 550 km（折算单车道）

德国 1 500 km

荷兰 2 825 km

英国 750 km（折算单车道）

日本2001—2010年间新增1 571.1万m2

不少国家均把连续配筋水泥混凝土路面或复合式路面作为重载条件下长寿命路面首选结构。

为了在我国重新认识和发展水泥混凝土路面，山西省交通科学研究院（黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室）主持，结合《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》（以下简称“规程”）修订工作开设了相关研究项目，取得了阶段性的成果[5-6]。

本项目结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配筋普通混凝土板块和连续配筋水泥混凝土路面、太古高速西山隧道（部分）、榆平高速宝塔山隧道（左幅特重车道10.48 km）、长平高速虹梯关隧道（右幅特重车道13.1 km）等3条特长隧道连续配筋水泥混凝土路面实体工程（参阅附件“高速公路路面应用焊网案例相关信息”），编写了相关施工技术指南。

笔者单位在“规程”修订中承担了钢筋焊接网混凝土路面、桥面部分的编写，在本项目工作的基础上，向省政府提出了“发展配筋水泥混凝土路面的建议”，该院所属山西交科公路勘察设计院在阳（泉）左（权）高速公路8个隧道项目（总长12 360 m）设计中全部采用了连续配筋水泥混凝土及复合式路面结构，并要求采用工厂化生产的钢筋焊接网片。

1 项目效益评价

1.1 经济效益

对几种路面结构的建设单价和使用寿命周期成本分析如下。

1.1.1 建设单价比较

重载交通条件下，山西常用路面结构及单价比较如下。

1.1.1.1 沥青路面

常用结构为：

图1 常用沥青路面结构

按石油沥青单价5 500元/t，改性沥青单价6 350元/t，碎石100元/m3计，18 cm厚沥青面层平均单价为196.56元/m2。

1.1.1.2 普通素水泥混凝土面板

设计厚度30 cm，按水泥单价415元/t，碎石100元/m3计，计算单价为161元/m2。

1.1.1.3 配筋水泥混凝土路面

a）30 cm厚水泥路面板块中若增设φ6钢筋焊网，按水泥单价415元/t，碎石100元/m3，钢筋单价4 390元/t计，计算单价为173.99元/m2。

b）30 cm厚水泥混凝土板块中，若增设φ8钢筋网，单价为184.09元/m2。

c）连续配筋混凝土路面，按有关规范规定，重载条件下，面板厚度25 cm，可较普通水泥混凝土板块厚度减薄5 cm，面层按0.7%的纵向钢筋，相应单价为 173.70 元 /m2。

上述比较可知，重载条件下沥青面层造价最高（196.56元 /m2），素混凝土面板造价虽低（161元/m2），但却无法保证使用质量。在配筋混凝土路面中，连续配筋混凝土路面造价最低（173.70元 /m2）。

1.1.2 使用寿命周期成本比较

按前述路面结构，沥青路面使用大修寿命15年，素混凝土面板实际大修寿命按5年计，配筋水泥混凝土路面可达30年，相应使用寿命周期成本如下：

沥青路面 13.10元/a·m2；

素混凝土路面 32.20元/a·m2；

配φ6钢筋焊网水泥路面 5.80元/a·m2；

配φ8钢筋焊网水泥路面 6.14元/a·m2；

连续配筋水泥混凝土路面 5.79元/a·m2。

上述比较可知，从使用寿命周期成本分析，重载条件下，素混凝土面板成本最高（32.20元 /a·m2），连续配筋混凝土路面最低（5.79元/a·m2）。

除面层外，配筋水泥混凝土路面基层、底基层厚度可较沥青路面减薄约1/2，养护费用也可大幅降低，由此可见，发展配筋水泥混凝土路面有巨大的工程经济效益。

1.2 社会效益

我国是水泥、钢材生产大国，据统计，2010年仅山西省水泥产量3 900万t，其中规模以上水泥产量3 568.5万t。在水泥总产量中，采用新型干法生产的水泥产量达2 144.4万t，这些水泥大多适合在水泥路面中应用。2010年山西省钢材产量2 862万t，水泥路中应用的螺纹钢筋，小型钢厂均可生产，而砂石材料均可就地取材，加之连续配筋水泥路面施工设备和工艺均较简单，便于在国内大规模推广应用，因此大力发展配筋水泥路面对促进山西省地方经济乃至全国经济发展有重要意义。

1.3 环境效益

从施工能耗角度分析，沥青路面必须在高温（160～180℃）条件下拌和、摊铺，加热沥青混合料平均耗费柴油6.8 kg/t，每1 km四车道沥青路面，仅混合料加热即需柴油65.79 t，而水泥混凝土路面为常温条件下冷态施工，能耗明显小于沥青路面。

从环保角度分析，沥青路面施工有一定的环境污染，国家环境测试中心检测，沥青路面现场有害物浓度见表1。

表1 沥青路面施工现场有害物浓度 mg/m3

有关单位对隧道内热拌沥青混合料排放检测值见表2。

表2 隧道内热拌沥青混合料排放检测值

由于水泥路面使用的均为无机材料，且为冷态施工，施工过程对环境基本不存在污染问题。

1.4 交通发展可持续影响

我国优质沥青（A级）主要依赖进口，单价逐年大幅增长，而水泥、钢材都是国家长线产品，单价变化不大，由此可见，在我国重新认识和发展水泥路，并采用配筋水泥混凝土路面可保证交通事业持续长期发展。另外，采用配筋混凝土路面减少了素混凝土面板修建和养护过程中带来的一系列经济和社会问题，可实现经济、社会与环境的协调发展。

1.5 结论

水泥路面和沥青路面技术特点各异，我国以往面临水泥路面早期破损严重的问题，主要源自使用的是未配筋的素混凝土面板，水泥路面中配以钢筋焊网可以大大改善水泥路面使用性能，切实做到环保和长寿命，从根本上解决水泥路面存在的问题，使水泥路面可以在我国得到重新认识和发展。

2 工程案例

山西省高速公路应用钢筋焊网的工程案例信息供参考。

2.1 高速公路路面应用焊网案例相关信息（一）

2.1.1 工程概况

夏汾高速公路全长54 km，路基宽26 m，路面宽2×11.25 m，2000年铺水泥路面，面板厚26 cm，为运煤重载路线，因素混凝土路面破损严重，2009年按复合式路面改建，其中破碎板60 268 m2分别按配钢筋焊网普通混凝土和连续配筋混凝土更换面板，桥面修复全部采用钢筋焊网。

连续配筋纵筋φ12，间距100 mm；横筋φ12，间距400 mm。

连续配筋焊网网片尺寸：1 052 cm×150 cm，1 052 cm×200 cm。

φ8钢筋焊网规格：150 mm×150 mm。

φ8焊网搭接方式：网片搭接长度20 cm。

连续配筋纵、横向钢筋平搭接长度：20d。

2.1.2 施工特点

按钢筋网片布置位置混凝土分两层进行浇筑，施工工艺可细分为：支模板、下2/3厚度混凝土卸料、摊铺、震捣、铺设钢筋网、上1/3厚度混凝土卸料、摊铺、震捣、粗平、精平、拉毛、养生、纵向刻槽。施工照片如图2、图3。

图2 钢筋焊网纵向拼接人工绑扎

图3 上1/3厚度混凝土卸料、整平

2.2 高速公路路面应用焊网案例相关信息（二）

2.2.1 工程概况

太古高速公路路基段2 km和西山特长隧道特重交通方向部分路段采用连续配筋混凝土路面，双向四车道路面宽2×7.75 m，采用钢筋焊网连续配筋混凝土路面。

连续配筋焊网网片尺寸：1 000 cm×400 cm，1 000 cm×375 cm。

连续配筋纵向钢筋平搭接长度：20d。

2.2.2 施工特点

按钢筋网片布置位置预先把焊网架设在支架锚固筋上再进行铺筑，施工工艺可细分为：支模板、钢筋焊网加工、架设钢筋焊网、混凝土卸料、摊铺、震捣、粗平、精平、拉毛、养生、纵向刻槽。

2.3 高速公路路面应用焊网案例相关信息（三）

2.3.1 工程概况

榆平高速公路宝塔山特长隧道特重交通方向全长10.48 km，路面宽7.75 m，面板厚28 cm，为运煤重载路线，全部采用钢筋焊网。

连续配筋钢筋焊网纵筋φ16，间距125 mm；横筋φ12，间距500 mm。

连续配筋焊网网片尺寸：450 cm×375 cm，450 cm×400 cm。

连续配筋纵向钢筋搭接长度：20d。

2.3.2 施工特点

按钢筋网片布置位置分两层进行铺筑，施工工艺可细分为：支模板、下2/3厚度混凝土卸料、摊铺、震捣、铺设钢筋网、上1/3厚度混凝土卸料、摊铺、震捣、粗平、精平、拉毛、养生、纵向刻槽。

2.4 高速公路路面应用焊网案例相关信息（四）

2.4.1 工程概况

长平高速公路虹梯关特长隧道全长13.1 km，路面宽7.75 m，为运煤重载路线，采用钢筋焊网连续配筋混凝土路面。

连续配筋纵筋φ16，间距150 mm；横筋φ12,间距500 mm。

连续配筋焊网网片尺寸：450 cm×400 cm，450 cm×375 cm。

连续配筋纵向钢筋搭接长度：20d。

2.4.2 施工特点

按钢筋网片布置位置分两层进行铺筑，施工工艺可细分为：支模板、下2/3厚度混凝土卸料、摊铺、震捣、铺设钢筋网、上1/3厚度混凝土卸料、摊铺、震捣、粗平、精平、拉毛、养生、纵向刻槽。

3 结语

我国以往的水泥混凝土路面多为无配筋的素混凝土面板，使用寿命短，养护费用高，存在众多问题，从寿命周期成本效益分析来看，连续配筋水泥混凝土路面（5.79元/a·m2）优于其他各种路面结构型式，配 φ6（5.80 元 /a·m2）、φ8（6.14 元 /a·m2）钢筋焊接网的水泥路面同样具有优势。从造价方面看，沥青路面以196.56元/m2为最贵，从施工能耗角度分析，沥青路面必须在高温（160～180℃）条件下拌和、摊铺，而水泥混凝土路面为常温条件下冷态施工，能耗明显小于沥青路面。从环保角度分析，沥青路面施工有一定的环境污染，由于水泥路面使用的均为无机材料，且为冷态施工，施工过程对环境基本不存在污染问题。

列举的山西省4条高速公路、3条特长公路隧道近85 km配筋水泥混凝土路面应用情况良好，可作为我国重新认识和发展水泥路面的依据。