波形梁钢护栏工程质量影响因素及检测方法

2023-09-26盛霄

运输经理世界 2023年3期

盛霄

（中咨公路养护检测技术有限公司，北京 100048）

1 公路防撞护栏类型概述

刚性护栏在重型车辆较多的高速公路和一级公路中较为常见。大型车辆在发生交通事故时容易失控穿向对向车道，造成二次交通事故。因此，为了防止车辆穿越中央分隔带驶入对向车道，防撞护栏一般采用以混凝土护栏为主要代表形式的刚性护栏。

柔性护栏具备较好的通透性，因此常见于景区附近以及自然风光较好地域附近的公路，缆索护栏为其主要代表形式。然而，缆索护栏有一些不容忽视的缺点，如安装烦琐、视线诱导性较弱、容易被损坏等，因此以缆索护栏为代表的柔性护栏并不是我国防撞护栏的主要形式。

我国常见的防撞护栏是以波形梁钢护栏为代表的半刚性护栏，它是一种由波形梁板与立柱搭接而成的连续式梁柱结构，外形美观，能与公路的线形相协调，具有良好的视线诱导性，且能通过自身的弹性和塑性形变吸收交通安全事故发生时车辆碰撞产生的能量，使碰撞车辆减速，从而减轻驾驶员和乘客受到的伤害。

历经数十年的发展，我国公路网日益完善，在交通强国建设纲要的引领下，交通安全已成为公路建设中的重中之重，以波形梁钢护栏为代表的防撞护栏，在各等级公路中得到了广泛应用。2007 年，原交通部发布了行业标准《公路三波形梁钢护栏》（JT/T 457—2007）和《公路波形梁钢护栏》（JT/T 281—2007），对波形梁钢护栏的原材料参数进行了规范化要求。2015 年，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会发布了国家标准《波形梁钢护栏第1 部分：两波形梁钢护栏》（GB/T 31439.1—2015）和《波形梁钢护栏第2 部分：三波形梁钢护栏》（GB/T 31439.2—2015），对波形梁钢护栏的原材料参数做出了更加合理、细致的要求。2017 年，中华人民共和国交通运输部以《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTG F80/1—2017）代替2004 年发布的版本，对一般项目和关键项目的合格率做出了更为严格的要求，标准中一般项目的合格率不低于80%，关键项目的合格率不低于95%。可见，随着社会的进步以及国家相关标准的不断完善，对波形梁钢护栏工程的原材料质量和施工质量提出了更高的要求，旨在更好地满足道路行车安全的需求。

2 波形梁钢护栏工程的质量控制

根据《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTG F80/1—2017）的规定，波形梁钢护栏现场检测的主要指标包括基本要求、实测项目与外观质量。其中，实测项目包括波形梁板基底金属厚度、立柱基地金属壁厚、横梁中心高度、立柱中距、立柱竖直度、立柱外边缘距土路肩边线距离、立柱埋入深度、螺栓终拧扭矩。波形梁板基底金属厚度、立柱基底金属壁厚、横梁中心高度为关键项目。

根据《公路工程竣（交）工验收办法实施细则》（交公路发〔2010〕65 号）规定，在公路工程质量鉴定抽查项目中，波形梁钢护栏现场检测主要指标包括波形梁板基底金属厚度、波形梁钢护栏立柱壁厚、波形梁钢护栏立柱埋入深度、波形梁钢护栏横梁中心高度。

由上述两个标准可以看出，波形梁板基底金属厚度、立柱基底金属壁厚、横梁中心高度是波形梁钢护栏工程质量控制的关键因素。

3 波形梁钢护栏工程原材料质量控制及检测方法

3.1 波形梁钢护栏工程原材料的质量控制

目前波形梁板的厚度有4mm 和3mm 两种规格，国标要求波形梁板的基底金属厚度平均值不小于4mm 和3mm，而在现场实际检测过程中，时有发现波形梁板基底金属厚度不满足要求的情况。这主要是由于波形梁板防腐处理过程中，会损失一部分厚度，因此建议生产厂家在生产过程中，尽量选取厚度略大于4mm 和3mm 的基材，以保证基材在防腐处理后仍能满足国标要求。

波形梁钢护栏立柱目前分为钢管（圆管）立柱和方管立柱两种，国标要求防腐处理前钢管立柱单根壁厚最小值为4.25mm，多根壁厚平均值不小于4.5mm，方管立柱壁厚为6mm，方管立柱允许存在≤0.3mm 的偏差。在现场实际检测过程中，经常发现钢管立柱单根壁厚满足国标要求，而整批次材料的平均值不满足国标要求的情况。为避免此类情况，建议厂家在生产钢管立柱的过程中，不要走下偏差，尽量选用4.5mm以上的基材。

在波形梁钢护栏的连接件中，拼接螺栓连接副一般要求为高强度拼接螺栓，但该连接件最容易出现质量问题。这主要是由于护栏拼接螺栓的使用量非常大，现场抽样检测很难覆盖到所有的拼接螺栓，因此为保证拼接螺栓连接副的质量，建议建设单位在订货初期即派专业技术人员对生产厂家的原材料进行检验，并全程监督其生产过程。

3.2 波形梁钢护栏工程原材料的现场检测方法

常见的波形梁钢护栏防腐层有热浸镀锌涂层、热浸镀锌聚酯复合涂层、热浸镀锌浸塑复合涂层以及环氧锌基聚酯复合涂层。一般来说，因受施工现场环境的限制，为快速检测护栏立柱和护栏板的基底金属层厚度，常用千分尺测量经过防腐处理的材料的总厚度，再用涂层测厚仪测量材质防腐层的厚度，两者相减即可得到材料的基底金属层厚度。一般来说，对于波形梁钢护栏的主要材料，如立柱、波形梁板等，热浸镀锌聚酯涂层的厚度不小于115um，热浸镀锌涂层的厚度不小于85um，环氧锌基聚酯复合涂层的厚度需保持在106～146um，上述检测方法适用于这些防腐层厚度较小的护栏材料，检测结果较为精确。然而，采用热浸镀锌浸塑复合涂层的护栏主材的防腐层厚度一般不低于289um，上述检测方法不适用。原因在于用千分尺测量热浸镀锌浸塑复合涂层较软时，很容易导致涂层凹陷变形，造成总厚度的测量值偏小，因此检测这类护栏主材时，建议先用有机溶液溶解掉浸塑涂层，再进行下一步的测量。

4 波形梁钢护栏工程施工要点及检测方法

4.1 波形梁钢护栏施工中容易出现的质量问题

在施工现场，波形梁钢护栏立柱偏斜、偏位，顶端变形、塌边的情况较为常见。立柱偏斜的主要原因是打桩机在打入立柱的过程中，稳定性不够，不能以垂直的角度打入钢管立柱（当打入的立柱偏斜时，应及时拔出立柱，并用与路基材料相同的回填土回填压实，重新打入）。立柱偏位的主要原因是前期放样工作存在偏差（应加强对现场技术人员的培训，提高其技术水平）。立柱顶端变形、塌边的主要原因是路基中存在石块等硬物，打桩时立柱受力不均匀（遇到石块较多或水稳基层等路段时，应采用钻孔法钻出导洞，然后打入立柱，且打桩时应控制好锤的高度和速度，防止立柱受力不均匀而损坏）。

施工过程中也会遇到立柱被切割的情况，这一般是立柱打入困难时，某些施工人员为图省事，直接切割立柱。为避免此类现象，建设单位和施工单位应加强对施工现场的管理，严禁施工人员切割立柱。

波形梁钢护栏整体施工结束后，有时会出现护栏搭接不平顺、波形梁板与桥梁连接处未有效连接、护栏板拼接螺栓缺失等现象。而螺栓未上紧可能导致护栏板受力偏移，从而影响波形梁钢护栏的线形，因此在波形梁板挂板的过程中，要及时调整波形梁板的位置，待整体线形顺直后再拧紧所有螺栓。波形梁板与构造物的搭接处应严格按照图纸施工，禁止简易搭接，否则极易造成护栏和桥头搭接处的波形梁钢护栏防撞性能不足，若在该处路段发生交通事故，后果不可估量。总之，护栏桥头搭接施工环节绝对不能偷工减料。此外，护栏施工过程中应按照图纸要求将螺栓安装齐全，目前波形梁钢护栏的螺栓建议采用防盗螺栓，避免波形梁钢护栏的螺栓在交工后被不法分子拆卸偷盗。

4.2 波形梁钢护栏施工要点

波形梁钢护栏的施工一般分为测距放样、打桩、调整立柱、挂板、调整线形这几个阶段。测量放样时，应尽量以桥梁、涵洞等构造物为控制点测量定位，且每隔一段距离需根据设计图纸复核桩号，以保证护栏线形的流畅性和施工的准确性。立柱打桩一般采用打入法进行施工，应严格按照放样时确定的护栏位置，用打桩机将立柱垂直打入，且要保证立柱打入的深度符合设计要求，若由于地理条件限制导致打桩机打入困难，则应及时调整立柱的打入方式，如采用钻孔法或开挖法。不过由于钻孔法和开挖法都会对路基造成一定程度的破坏，因此在立柱定位后，应采用与路基相同的材料进行回填。立柱打桩阶段完成后，要及时对立柱进行调整，并检查立柱的竖直度和标高，若立柱的竖直度偏差较大，容易引起挂板后护栏线形不协调，若立柱的标高过高，说明立柱的埋入深度可能不够，且会影响挂板后的横梁中心高度，若立柱的标高过低，虽然立柱的埋入深度符合设计要求，但也会影响挂板后的横梁中心高度，因此要保证将立柱的竖直度和标高控制在合理范围内。在挂板施工阶段，波形梁板的线形控制至关重要，在挂板初期，不建议拧紧拼接螺栓和连接螺栓，否则施工人员无法有效调节护栏线形，应待护栏线形美观顺直后，再拧紧拼接螺栓和连接螺栓。

4.3 波形梁钢护栏工程施工质量检测方法

宜采用水平尺和钢卷尺互相配合的方式测量立柱的横梁中心高度，其偏差应控制在±20mm；可采用铅锤法直接测量立柱的竖直度，其偏差应控制在±10mm；可利用钢卷尺直接测量立柱中距，以及立柱外边缘距土路肩的距离。

立柱埋深检测主要有两种方式，一种是现场拔桩，另一种是采用钢制护栏立柱埋深冲击性波检测仪进行检测，但这两种测量方式目前都存在一些不足。现场拔桩工作效率非常低，而且在地质不良路段，拔桩会给道路边坡造成不良影响，这种检测方法属于破坏性检测，会给施工单位的后续恢复工作造成不小的麻烦。钢制护栏立柱埋深冲击性波检测仪是利用弹性波的反射原理进行测量，该设备可以发射弹性波，弹性波在立柱底部反射而回，根据立柱底部弹性波反射的时刻以及弹性波的波速，可以推算出立柱的埋入深度，然而在现场实际检测中发现，由于施工现场条件复杂，钢制护栏立柱埋深冲击性波检测仪的测量误差较大，不能精确测量立柱埋入深度。

螺栓的终拧扭矩一般采用扭力扳手进行测量，用扭力扳手作用在螺栓上，并逐渐用力增加力矩，螺栓的瞬时扭矩值达到最大时，螺栓会产生小幅度旋转，继续转动，其扭矩值会短暂稳定在一个数值，这个数值就是螺栓的终拧扭矩值。

5 波形梁钢护栏工程质量控制难点

5.1 波形梁钢护栏材料数量较大，质量控制代价较高

在实际施工中，由于波形梁钢护栏材料的用量较大，按照《公路交通安全设施质量检验抽样方法》（JT/T 495—2014）的规定进行随机抽样，现场所抽样品数量较少，很难覆盖整批材料，因此抽样检测结果不能准确反映整批材料的质量，而加大检测频率确保抽样可以完全覆盖整批材料，则会骤增检测费用。例如，批量检测10000～30000 根钢管立柱，根据《公路交通安全设施质量检验抽样方法》（JT/T 495—2014）的规定，工地抽检仅需抽检125 根钢管立柱，抽检比例仅为1.25%～0.36%，而批量检测35000～150000 根钢管立柱，根据上述规定，工地抽检仅需抽检200 根，抽检比例仅为0.58%～0.13%，假设每根立柱的检测费用为53 元，则200 根立柱的检测费用为1.06 万元，若要达到10%的抽检比例，检测费用将猛增至53 万元，这不是建设单位和施工单位乐于见到的，且10%的抽检比例依然不能全面控制波形梁钢护栏原材料的质量。

5.2 交通工程质量检测从业人员较少

波形梁钢护栏工程的检测手段目前没有太大进展，材料的几何尺寸检测基本采用尺量的方式，材料厚度的检测基本采用千分尺或超声波测厚仪。交通工程在整个公路工程建设中的占比相对小，因此从事交通工程检测的人员也是少之又少，这也是制约交通工程检测技术发展的一大因素。加之交通工程检测参数较多，涉及光学、力学、化学等领域，检测人员必须具备丰富的检测经验和扎实的专业基本功，而目前我国的从业人员中满足要求的综合性检测人才不足，使得相关单位对波形梁钢护栏工程质量的控制难度较大。