高速公路桥梁防撞护栏施工关键技术研究

2023-03-21秦韶波

交通科技与管理 2023年4期

秦韶波

（山西交通控股集团有限公司长治高速公路分公司,山西长治 046100）

0 引言

在高速公路桥梁工程中，防撞护栏属于重要的附属设施。以科学的方法建设防撞护栏，对于保障车辆通行安全、改善公路景观有重要作用[1]。高速公路桥梁防撞护栏的形式多样，施工细节多，专业性强，要求相关工程人员深入掌握高速公路桥梁防撞护栏施工技术，遵循因地制宜的原则进行优化，依靠科学的施工技术和全面的质量控制措施，切实提高防撞护栏的施工质量。

1 防撞护栏的功能、类型及设置原则

1.1 防撞护栏的功能

防撞护栏是公路工程领域重要的安全防护设施，通过车辆爬高或结构变形吸收碰撞能量，实现对车辆行驶方向的控制，避免车辆驶向出现异常，例如避免车辆向对向车道或路外行驶[2]。

防撞护栏属于纵向碰撞吸能结构，主要功能表现在四个方面：

（1）阻止车辆的异常行驶，避免车辆闯入对向车道或驶出路外。

（2）拦截车辆，避免车辆将护栏板冲断或从护栏板下钻出。

（3）车辆与防撞护栏发生碰撞时，尽可能减小对车内人员的损伤。

（4）护栏板对车辆行驶方向有引导作用，即有利于车辆恢复正常行驶方向。

1.2 防撞护栏的类型及设置原则

路侧护栏和中央分隔带护栏是两种常见的公路防撞护栏结构形式。

（1）路侧护栏，即为防止失控车辆越出路外、碰撞路边而设置在路肩上的护栏。车辆驶出路外可能引起二次特大事故，出于安全考虑有必要设置路侧护栏。

（2）中央分隔带护栏，即为避免失控车辆穿入对面车道以及为防护分隔带内各类设施而设置在公路中央分隔带内的护栏。公路工程中，按如下原则设置中央分隔带护栏。一是公路为分离式断面，在行车方向左侧按路侧护栏设置；若上、下行路基的高度存在差异，首先判断两者的高差，若超过2 m，宜在路基较高侧设置护栏。二是整体式断面且宽度未超过12 m时，设中央分隔带护栏，宽度超过12 m，视路段实际状况判断是否有必要设置护栏。三是禁止车辆掉头的一级公路与高速公路中央分隔带开口处，设活动护栏。

2 工程概况

某高速公路桥梁工程，桥梁起讫桩号K6+814~K6+940，全长126 m。起点台左幅和终点台均采用肋板台。起点台右幅为柱式台，桥墩采用整幅双柱墩，灌注桩基础。在该公路桥梁工程中，左幅第六跨防撞护栏为首件工程施工，工程数量主要有C35混凝土，9.8 m³；φ12，1 500 kg；φ20，2 578 kg。

3 防撞护栏关键施工技术

3.1 施工准备

现浇箱梁预应力张拉、压浆以及连续梁体系转换、桥面铺装均要在防撞护栏施工前完成。复检预埋钢筋，针对遗漏、错位或存在其他问题的钢筋，采取处理措施；对护栏与桥面系连接处凿毛，深度不少于6 mm，具体以裸露出新鲜混凝土为基本要求予以控制；钢筋绑扎结束后，用高压水枪冲洗杂物。

3.2 定位放线

以施工图纸为准，结合路缘石的设置位置进行立柱的定位放线。此方式下，假设路缘石在纵向完全平顺，垂直于路方向无错位，如此才可保证立柱定位放线的精度。而从工程实际环境来看，受现场作业条件、作业方法、人为操作误差等因素的影响，路缘石的横向和纵向难免存在误差，若仅依靠路缘石进行立柱定位放线，难以保证放线的精准性，纵向不顺直，安装完成的护栏板整体形态欠佳，可见局部明显凸起或凹陷。为提高立柱的放线定位精度，工程实践中采取如下定位方法：

（1）立柱间距的控制。普通立柱的间距取4 m，加强立柱的间距取2 m，但高速公路桥梁护栏施工中可能存在异形间距，即需要配套异形板作为护栏板。此类材料具有制造难度高、间距不确定的特殊性，因此在确定立柱间距时若无特殊需要，应尽可能减少异形间距。

（2）立柱纵向位置的控制。根据立柱的间距在路缘石上画横线，顺路方向用线绳放出一条线，经过对此线的调整后用钉子予以固定，随后以该线为准划出垂直于横线的纵线，至此则形成十字线，在此基础上，可按立柱距十字线中心距离打入立柱，提高顺直度。

（3）立柱高度的控制。不同高度的立柱所带来的防撞护栏线形特征存在差异，因此控制立柱的高度具有必要性。在防撞护栏施工时，假定工程人员严格按照图纸要求进行路缘石的施工，使其实际标高与设计标高一致，在此前提下，按高出路缘石70 cm的要求控制立柱顶面标高，将第一根立柱精准打设到位，在打桩机导杆上记录桩锤的位置，进而以记录的部位为参照基准，严格控制后续每根立柱的位置，将所有立柱均准确打设到位。

3.3 钢筋的加工与安装

根据工程施工要求，在预制场集中加工合适规格、合适数量的钢筋。钢筋加工成型后，做到形态完整，表面干净，无油渍、漆皮等杂物，若钢筋有弯曲现象，按冷拉率不大于2%的要求进行冷拉调直。在确认钢筋加工质量达到标准后，开始安装。以护栏模板的控制线为基准，将护栏钢筋布设至指定位置，检测并微调。若护栏主筋采取截断预埋的方法，焊接预埋部分和截断部分。横向水平筋的施工在护栏主筋焊接结束后进行，采取绑扎的方法。

3.4 模板的制作

模板的质量对防撞护栏的表观质量有明显的影响。在传统的高速公路桥梁防撞护栏施工中，模板以木模为主，外包镀锌铁皮，加工便捷且成本低，但木材的稳定性和耐久性不足，在使用过程中伴随明显的收缩、变形等问题，重复利用率低。同时，木材属弹性材料，用木材制作的模板刚度较低，无法有效保证护栏的平整度和顺直度。针对木模板在护栏施工中的局限性，相继有更多的护栏施工对材料进行升级，例如采用钢模板，原因在于钢模板兼具平整、刚度大、不易变形等特点，利用钢模板施工的护栏混凝土结构表面平整，同时模板周转次数多，从长远来看具有较高的经济效益。

钢模板的加工根据模板特性、工程施工条件和模板的周转要求而定。常规方法是模板正面用3 mm厚的普通新钢板，以碎板拼接或整板加工的方法制作成型，具体采用何种方法，要根据模板的形状和尺寸而定，尽可能减少模板边角料的产生量[3]。钢模板加工后，尺寸必须准确，表面光洁，边缘顺直。

3.5 混凝土施工

（1）混凝土的配合比。经过多次试验与调整后，确定混凝土的配合比，水泥∶砂∶水∶0.5~1 cm小石子∶1~2 cm大石子=1∶1.74∶0.5∶1.52∶1.85。其中，水泥采用525#普通硅酸盐水泥，砂率34%。混凝土拌和时，严格检测与控制混凝土的坍落度，避免因坍落度偏低而导致振捣不密实、蜂窝等问题，以及避免因坍落度偏高而导致混凝土泌水、表面光洁性差等问题，通常坍落度以120~140 mm为宜。所有用于拌制的原材料均要通过质量检验，例如水泥不可受潮、结块，砂、小石子需过筛，在保证原材料质量无误的前提下，严格按照试验确定的配合比控制材料的用量。

（2）混凝土的拌和。拌和时间不短于3 min，拌和后的混凝土需具有均匀性，和易性和坍落度良好，混凝土拌和后随即用于浇筑。

（3）混凝土的浇筑与振捣。浇筑采取泵车泵送的方法，为减少混凝土表面的气泡量，增设溜槽。同跨的单侧护栏的混凝土浇筑遵循连续性施工的原则，一次浇筑到位。护栏浇筑以斜向分三层的方式进行，第一层250 mm，第二层浇筑至离护栏顶350 mm，最后完成剩余部分（第三层）的混凝土浇筑。浇筑期间用插入式振捣棒振捣，此装置与侧模保持50~100 mm的距离。振捣间距不超过其作用半径的1.5倍，本层振捣时插入下层的深度控制在50~100 mm，连同相邻两层共同振捣，提高层间结合的稳定性。逐点依次振捣，各点的振捣时间以20~30 s为宜，待混凝土面无气泡、无下沉、开始泛浆时，结束振捣。

（4）收浆。收浆在护栏混凝土浇捣结束后进行，采取三次收浆的方法，依次用木抹子抹平、铁抹子抹平初压光、轧子用力轧光（第三次在混凝土初凝时进行）。经过多次收浆后，提高护栏混凝土的表观质量。

（5）拆模。根据混凝土强度和气温确定适宜的拆模时间，对于不承重构件，通常在浇捣后的10~20 h拆模。拆模时，作业人员严格听从指挥，按照特定的流程拆除各部分模板，将拆除后的模板存放至指定区域，不可随意丢弃。拆模后，阴干半天，检查混凝土的表观质量，若有气泡可用水泥浆封堵；随后覆盖草帘、洒水养生。

3.6 护栏板的安装

护栏板镀锌层的强度低于一般钢铁，运输、安装过程中可能受到机械损伤。为避免镀锌层受损，在进行各项施工活动时均要做到轻拿轻放。若镀锌层受损，用高浓度镀锌涂补，且必须在受损后的24 h内完成。

护栏板安装时，将托架置于立柱上，适度旋紧固定螺栓但不完全拧紧，用连接螺栓将护栏板稳固至托架上，借助螺栓拼接各护栏板。护栏板安装期间及时检测安装位置并加以调整，例如可利用护栏板的长圆孔调整线形，经过调整后使护栏板的线形具有平顺性，在护栏板的顶面线形、整体形态各方面均达到要求后，拧紧所有螺栓，稳固护栏板。从人员配置的角度来看，护栏板的安装采取以3人、5人、7人为一组的方法，多名员工协同配合，按照图1所示的流程有序完成护栏板的安装作业。

图1 防撞护栏施工工艺流程图

3.7 养护及其他作业要点

在防撞护栏的强度达到2.5 MPa且确认现场无异常后开始拆模。拆模期间，在指定位置进行假缝的切割，切割量视工程要求而定，若无明确的要求，可考虑跨径长度内按模板长度的整数倍进行，缝宽5 mm、缝深10 mm。拆模后进入养生环节，采取土工布覆盖和洒水的养生方法，使混凝土表面保持湿润。养生期不短于14 d，必要时适当延长。