分析重交通道路水泥砼路面合理结构及造价

随着我国国民经济和公路交通运输事业的发展，公路运输车辆中大型货运车辆的增加和载货汽车的超载已成为普遍存在的问题。由于重载和超载，所修建路面达不到设计使用年限，甚至使用初期即出现车辙、坑槽、开裂、沉陷或唧泥、错台、断裂等破坏，路面使用寿命大大缩短，经济损失严重。
本文针对水泥砼路面适应重载交通以及高速公路水泥砼路面亟待解决的问题，借鉴国内外研究成果，对宣大重载交通高速公路水泥砼路面实验路成果进行总结，从合理结构（技术可行）和造价（经济合理）两方面，提出了适合河北乃至全国的重载交通高速公路水泥砼路面的合理结构。
1、宣大高速公路基本情况
宣大高速公路位于河北西北部的张家口市内，起点张家口宣化县，终点阳原与山西交界，是山西经河北向东部输送煤炭的重要通道。据调查，宣大路所通行的交通量为：大型载货车占近40%；大型载货车中拖挂车占76%；拖挂车中斯太尔型重型车占80%。斯太尔主车自重11t，标准载重21t；挂车自重5t，标准载重15t，标准车货总重52t．超载后，实际车货总重70—95t。主车前轴为单轴、单轮，轴重11t；后轴为双轴、双轮，单轴重22t，轮胎接地压强1.15~1.2Mpa。全线百余公里以黑色路面为主，其中3期20余公里为水泥砼路面实验研究路段。
2、实验研究方案
在广泛调研，吸收兄弟省份高速公路建设水泥混凝土路面的经验，充分考虑河北公路路面建设特点及宣大高速公路重载交通特点，经课题组并吸收国内知名专家多次讨论并以多种计算方法分析计算，最后确定实验路面结构为：
2．1 重车方向（大同至宣化方向）
结构①：33厘米普通水泥混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；
结构②：30厘米高强混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；
结构③：26厘米钢纤维混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；
结构④：28厘米连续配筋混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；
结构⑤：26厘米高强混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；
结构⑥：27厘米玻璃纤维混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层；
结构⑦：28厘米普通水泥混凝土面板+20厘米贫混凝土基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层。
2．2 轻车方面（宣化至大同方向）
28厘米普通水泥混凝土面板+20厘米水泥稳定碎石基层+20厘米水泥稳定砂砾底基层。
3、实验路使用效果
经观测，实验路八种路面结构使用效果良好，均能承受这些超大型且超载汽车的通行压力。但不同结构层之间的效果也有差别。
33厘米普通水泥砼+20厘米水泥碎石+20厘米水泥砂砾、26厘米钢纤维砼+20厘米水泥碎石+20厘米水泥砂砾结构的路面，使用效果最好，无任何断板，无错台，平整而表面粗糙，接缝处良好。
30厘米高强砼+20厘米水泥碎石+20厘米水泥砂砾结构的路面，除极个别断板外，其余使用效果与上述两种结构相同。个别断板是因为施工质量问题所致。
28厘米钢筋砼+20厘米贫砼+20厘米水泥砂砾结构的路面，使用效果较差，部分板出现网状细微裂纹。分析原因可能是因为铺设钢筋网影响摊铺机振捣棒深度，致使整个面板振捣不密实或上密下疏，有较大的空隙，影响面板砼强度所致。
26厘米高强砼+20厘米贫砼+20厘米水泥砂砾、27厘米玻璃纤维砼+20厘米贫砼+20厘米水泥砂砾、28厘米普通水泥砼+20厘米贫砼+20厘米水泥砂砾结构的路面，使用效果总体较好，无明显的差异。只是26厘米高强砼+20厘米贫砼+20厘米水泥砂砾结构段为高填方路基（普遍高于4米），由于路基为当年施工，没有稳定，铺筑路面后路基沉降，致使两段路面（总长20米左右）纵向裂缝、断板。其他个别断板大都是施工质量不佳所致。
4、造价分析
4．1 材料价格
4．2 各结构层造价分析
4．3 造价分析
从造价表数据分析，结构层与造价的关系呈现明显的以下三个特点：
①面层用钢（钢筋、钢纤维）的结构造价最高。造价最高的是26厘米钢纤维砼+20厘米水泥稳定碎石+20厘米水泥稳定砂砾结构，其次是28厘米钢筋砼+20厘米贫砼+20厘米水泥稳定砂砾结构，主要是因为用钢（钢筋、钢纤维）较多增加了费用；
②基层用贫砼的结构造价普遍高于基层用水泥稳定碎石的结构。其原因是贫砼只是在水泥用量上较普通砼少，其他材料用量、人工、机械台班等均与普通砼相同，所以材料价格、施工费用明显高于水泥稳定碎石。
③面层用掺其他材料的复合砼结构造价高于面层用普通砼或高强砼结构。其原因是掺其他材料增加的费用高于由于掺料而减薄的几厘米砼板节约的费用。
5、适应性评价
研究并初步提出为适应重载交通而设计的七种路面结构的适用性及经济比较，从技术、经济角度推荐其推广的价值和前景。
——连续配筋钢筋砼不但用钢量大、造价高，而且滑模摊铺不宜振捣密实，容易出现病害，不是理想的结构。
——其他结构层施工质量容易控制，都能满足重车行车要求，都可作为重交通道路水泥砼路面的推荐结构加以推广应用。
——按目前的使用效果和初期投资看，20厘米水泥稳定碎石不失为一种理想的水泥砼路面基层，而20厘米贫砼作为基层投资偏高。
——掺钢纤维砼层，由于用钢纤维量大、造价高，但从初期使用效果看，使用效果最好，几乎无病害。可以作为一种承受特重交通的水泥砼路面加以推广应用。
——对一般重交通道路，在路面标高和面板厚度不受限制的条件下，宜采用普通水泥砼面板和加粉煤灰的水泥砼面板。掺其他材料制作高强度砼，其性能价格比不理想。