金屬格柵材料在道路“白加黑”改造工程中的應(yīng)用

楊巍

摘 要：隨著城市交通的快速發(fā)展，混凝土路面的缺點越來越明顯，混凝土路面“白加黑”改造應(yīng)運而生，金屬格柵材料在“白加黑”工程中對減緩反射裂縫的效果顯著。

關(guān)鍵詞：“白加黑”;土工材料;金屬格柵;反射裂縫

1 背景及意義

我國水泥混凝土路面始建于20世紀60年代中期，80年代開始進入快速發(fā)展時期。水泥混凝土路面的大量修建，推動了沿線經(jīng)濟和社會的發(fā)展，極大地促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。隨著使用時間的推移和交通流量的增大，已有混凝土路面出現(xiàn)了各種問題，如板塊斷裂、脫空、路面不均勻沉降、反射裂縫的產(chǎn)生。有必要對現(xiàn)有混凝土路面進行“白改黑”。

常用的混凝土路面“白改黑”方式主要有：①混凝土路面翻挖新建瀝青路面;②在原有混凝土路面上加鋪瀝青。第一類修復(fù)方式難度較大，投入資金多、工期長、對交通影響大，并且破除后的混凝土板塊不可利用，需進行外運。而第二類修復(fù)方式可以在原有道路功能的基礎(chǔ)上進行施工，投入的成本相對較低，施工便利，對施工周圍的環(huán)境和整個市政道路交通體系不會產(chǎn)生較大影響。

舊混凝土路面上加鋪瀝青層是一種特殊的路面結(jié)構(gòu)，涉及剛性、柔性兩種路面形式，材料之間的性能也存在著差異。正是由于這種特性使得混凝土板塊瀝青加鋪層容易產(chǎn)生反射裂縫，導(dǎo)致道路使用年限降低。國內(nèi)外主要防治瀝青加鋪層反射裂縫的主要措施有加鋪應(yīng)力層吸收層、加鋪土工布和土工格柵等，目前，常用的減緩反射裂縫的措施是在路面結(jié)構(gòu)面、基層間或瀝青面層間增設(shè)土工材料。常用的土工材料有聚酯土工布、玻纖格柵、鋼塑復(fù)合土工格柵及金屬格柵等。而在眾多土工材料在實際工程案例中，金屬格柵對減緩反射裂縫的效果最為明顯。

2 金屬格柵材料的優(yōu)點及在我國的應(yīng)用

金屬格柵（雙絞合鋼絲網(wǎng)）有著良好的路用性能，它通過吸收由交通荷載以及裂縫等產(chǎn)生的拉應(yīng)力，間接提高路面結(jié)構(gòu)的使用性能，延長路面使用壽命。同時雙絞合鋼絲網(wǎng)采用鍍鋅層來提高自身的防腐性能，應(yīng)對了瀝青面層下可能存在的復(fù)雜環(huán)境，能夠體現(xiàn)穩(wěn)定性。綜合來說，金屬格柵通過提高加鋪層路面的抗拉強度，可以減少路面出現(xiàn)的車轍問題以及早期損壞等現(xiàn)象。同時在加鋪層底部的金屬格柵可以延緩由原有路面裂縫應(yīng)力集中反應(yīng)到加鋪層的反射裂縫。目前國內(nèi)金屬格柵已經(jīng)開始在許多舊路改造中得到應(yīng)用，金屬格柵路面加筋網(wǎng)利用其自身的結(jié)構(gòu)強度，在保證路面結(jié)構(gòu)強度和使用壽命的前提下，可以在一定程度上降低瀝青鋪層的厚度，從而降低工程造價。

金屬格柵的存在能改變?yōu)r青加鋪層路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分布，國內(nèi)外很多理論和試驗研究及實際應(yīng)用案例表明金屬格柵網(wǎng)能提高瀝青路面結(jié)構(gòu)抗反射疲勞裂縫能力，有效減少車轍的形成，提高瀝青路面結(jié)構(gòu)層的承載能力，相對于其它如土工格柵、土工網(wǎng)等合成材料抗裂效果更好。我國在多地已開展試驗路鋪設(shè)，從2010年衢州第一個路面加筋項目開始，已經(jīng)在浙江省完成近30個路面工程，實施路面面積超過60萬平方，獲得了業(yè)主等單位的好評。

3 實際應(yīng)用案例

案例一：泰坦大道改造工程，位于新昌高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，路線呈南北走向，路線全長約3.6 km。于2016年完成改建，并通車。

改造方案：采用舊水泥面板保留，直接加鋪瀝青混凝土，在瀝青混凝土和舊水泥板塊之間加鋪金屬格柵材料結(jié)合應(yīng)力吸收層的復(fù)合吸收層方案。通車后園區(qū)內(nèi)重車日通行量2 000輛次，交通量較大。2018年5月20日，2020年4月對現(xiàn)場進行回訪，兩次回訪發(fā)現(xiàn)路面使用狀況良好，未見明顯反射裂縫、車轍等不良病害。

案例二：潭耒高速公路提質(zhì)改造工程一期，長約104公里，于2012年11月竣工通車。其中部分進出口匝道在瀝青加鋪層下設(shè)置了金屬格柵材料，其他路段使用了改性瀝青同步碎石作為應(yīng)力吸收層設(shè)置在瀝青加鋪層下。2016年6月7日，通車4年后，建設(shè)單位連同設(shè)計人員對潭耒高速使用兩種方式的路段的進行回訪、調(diào)查。從現(xiàn)場反饋看加鋪了金屬格柵材料的路段的路面情況明顯優(yōu)于加鋪了改性瀝青同步碎石材料的路段。

4 金屬格柵材料的經(jīng)濟性分析

金屬路面加筋網(wǎng)作為一種金屬格柵材料應(yīng)用于瀝青路面加鋪改造中，該技術(shù)在國際上已應(yīng)用了數(shù)十年。通過大量的工程應(yīng)用及室內(nèi)研究，證明其優(yōu)良的特性能夠有效地解決公路中出現(xiàn)的疲勞裂縫、路面車轍、反射裂縫以及道路拓寬時路面出現(xiàn)的差異沉降裂縫，并且能減薄瀝青面層厚度和增加瀝青路面的抗車轍和耐疲勞性能。

工程改造過程中，需要從改造方案的合理性、針對性和經(jīng)濟性多角度結(jié)合提出實施方案，其中經(jīng)濟性是重要的一個考慮因素。

從上表來看，金屬格柵綜合單價明顯高于其他常規(guī)的土工合成材料。但從實際使用效果來看，重載車輛較多的情況下，2～3年后使用常規(guī)的土工合成材料的路面就會出現(xiàn)明顯的問題，需再次進行翻挖新建，僅僅翻挖新建10 cm的瀝青層就需要新增約100元/平米費用;而使用金屬格柵的路面在4～5后狀況依舊較好。相對于常規(guī)的土工合成材料在2～3年后就需再次進行翻修新建養(yǎng)護的綜合費用投入，金屬格柵的價格是可以接受的。綜合考慮，金屬格柵的性價比是高于常規(guī)土工合成材料的。

5 結(jié)論

金屬格柵路面加筋網(wǎng)是專門針對在路面情況不夠理想，而傳統(tǒng)的修復(fù)方法或設(shè)計方又不可行的情況下，用于路而維護和新路面建設(shè)的結(jié)構(gòu)。金屬格柵路面加筋網(wǎng)一般多安裝于界面基層基部，尤其在界面層應(yīng)力值很高的情況，金屬格柵路面加筋網(wǎng)能吸收并最終降低由于反射性開裂成交通壓力引起的應(yīng)力峰值。安裝到路基上，尤其當基礎(chǔ)張應(yīng)力很高的情況下，它能吸收并從根本上減弱有裂縫或交通而產(chǎn)生的張應(yīng)力峰值。金屬格柵加筋網(wǎng)的最初構(gòu)思是作為可降低反射裂縫的界面層。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，金屬格柵加筋材獨特的幾何外形和低應(yīng)變下的高抗拉強度特性可以顯著提高瀝青層的強度?？梢缘挚狗瓷淞芽p和疲勞裂縫，繼而可以顯著提高承受重載或者比較差路基的路面使用壽命，目前，金屬格柵路面加筋網(wǎng)主要用于混凝土路面道路“白加黑”改造工程中，新建道路以及翻挖舊混凝土板塊新建瀝青砼路面道路使用較少，而“舊混凝土路面直接加鋪瀝青砼路面” 項目數(shù)量總體較少，應(yīng)用范圍不夠廣泛。而理論研究表明，金屬格柵也適用在新建道路及翻挖新建道路，在改建道路的使用上獲得成功后，可逐步嘗試在新建道路工程中使用。