金屬格柵材料在道路“白加黑”改造工程中的應用

楊巍

摘 要：隨著城市交通的快速發展，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展時期。水泥混凝土路面的大量修建，推動了沿線經濟和社會的發展，極大地促進了我國經濟的發展和社會的進步。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、反射裂縫的產生。有必要對現有混凝土路面進行“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。而第二類修復方式可以在原有道路功能的基礎上進行施工，投入的成本相對較低，施工便利，對施工周圍的環境和整個市政道路交通體系不會產生較大影響。

舊混凝土路面上加鋪瀝青層是一種特殊的路面結構，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生反射裂縫，導致道路使用年限降低。國內外主要防治瀝青加鋪層反射裂縫的主要措施有加鋪應力層吸收層、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構面、基層間或瀝青面層間增設土工材料。常用的土工材料有聚酯土工布、玻纖格柵、鋼塑復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 金屬格柵材料的優點及在我國的應用

金屬格柵（雙絞合鋼絲網）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生的拉應力，間接提高路面結構的使用性能，延長路面使用壽命。同時雙絞合鋼絲網采用鍍鋅層來提高自身的防腐性能，應對了瀝青面層下可能存在的復雜環境，能夠體現穩定性。綜合來說，金屬格柵通過提高加鋪層路面的抗拉強度，可以減少路面出現的車轍問題以及早期損壞等現象。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力集中反應到加鋪層的反射裂縫。目前國內金屬格柵已經開始在許多舊路改造中得到應用，金屬格柵路面加筋網利用其自身的結構強度，在保證路面結構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瀝青加鋪層路面結構內的應力應變分布，國內外很多理論和試驗研究及實際應用案例表明金屬格柵網能提高瀝青路面結構抗反射疲勞裂縫能力，有效減少車轍的形成，提高瀝青路面結構層的承載能力，相對于其它如土工格柵、土工網等合成材料抗裂效果更好。我國在多地已開展試驗路鋪設，從2010年衢州第一個路面加筋項目開始，已經在浙江省完成近30個路面工程，實施路面面積超過60萬平方，獲得了業主等單位的好評。

3 實際應用案例

案例一：泰坦大道改造工程，位于新昌高新技術產業園區內，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合應力吸收層的復合吸收層方案。通車后園區內重車日通行量2 000輛次，交通量較大。2018年5月20日，2020年4月對現場進行回訪，兩次回訪發現路面使用狀況良好，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力吸收層設置在瀝青加鋪層下。2016年6月7日，通車4年后，建設單位連同設計人員對潭耒高速使用兩種方式的路段的進行回訪、調查。從現場反饋看加鋪了金屬格柵材料的路段的路面情況明顯優于加鋪了改性瀝青同步碎石材料的路段。

4 金屬格柵材料的經濟性分析

金屬路面加筋網作為一種金屬格柵材料應用于瀝青路面加鋪改造中，該技術在國際上已應用了數十年。通過大量的工程應用及室內研究，證明其優良的特性能夠有效地解決公路中出現的疲勞裂縫、路面車轍、反射裂縫以及道路拓寬時路面出現的差異沉降裂縫，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、針對性和經濟性多角度結合提出實施方案，其中經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年后使用常規的土工合成材料的路面就會出現明顯的問題，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。相對于常規的土工合成材料在2～3年后就需再次進行翻修新建養護的綜合費用投入，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土工合成材料的。

5 結論

金屬格柵路面加筋網是專門針對在路面情況不夠理想，而傳統的修復方法或設計方又不可行的情況下，用于路而維護和新路面建設的結構。金屬格柵路面加筋網一般多安裝于界面基層基部，尤其在界面層應力值很高的情況，金屬格柵路面加筋網能吸收并最終降低由于反射性開裂成交通壓力引起的應力峰值。安裝到路基上，尤其當基礎張應力很高的情況下，它能吸收并從根本上減弱有裂縫或交通而產生的張應力峰值。金屬格柵加筋網的最初構思是作為可降低反射裂縫的界面層。進一步的研究發現，金屬格柵加筋材獨特的幾何外形和低應變下的高抗拉強度特性可以顯著提高瀝青層的強度。可以抵抗反射裂縫和疲勞裂縫，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” 項目數量總體較少，應用范圍不夠廣泛。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。