中央分隔帶加強(qiáng)型預(yù)制裝配式護(hù)欄施工技術(shù)

劉 慧, 劉春濤, 羅 一, 鄭 果, 溫大龍, 曾 東

(四川交投建設(shè)工程股份有限公司橋梁與隧道工程分公司，四川成都 610041)

新澤西(混凝土)護(hù)欄是一種具有“凸”字形設(shè)計(jì)斷面的護(hù)欄，廣泛用于道路結(jié)構(gòu)中，用以區(qū)隔車流、阻斷通行，避免車輛失控以后駛出路外，起到引導(dǎo)駕駛的作用[1-2]。新澤西護(hù)欄的特點(diǎn)在于：在車輛與護(hù)欄碰撞的瞬間，護(hù)欄保持剛性狀態(tài)，基本上不存在位移與變形，主要通過車輛沿護(hù)欄面爬高和轉(zhuǎn)向來吸收碰撞能量，且車輛碰撞之后可以恢復(fù)到正常行駛路面，有效降低了車輛損壞，保障了車上乘客的安全[3-5]。由于現(xiàn)有新澤西護(hù)欄的高度普遍偏低，盡管能有效防護(hù)小型車輛碰撞護(hù)欄之后的安全性，但對(duì)大型車輛而言，可能會(huì)因其穿越護(hù)欄駛?cè)雽?duì)向車道而引發(fā)二次碰撞。同時(shí)，現(xiàn)有新澤西護(hù)欄表觀上的厚重感將會(huì)對(duì)小型車輛駕駛員造成視覺沖突和心理壓力[6]，因而在其設(shè)計(jì)和施工中仍存在一些局限性。

為克服上述問題，本文以成樂高速擴(kuò)容建設(shè)項(xiàng)目為依托，從新澤西護(hù)欄的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝及維護(hù)等方面開展系統(tǒng)研究，集成了中央分隔帶加強(qiáng)型預(yù)制裝配式護(hù)欄施工技術(shù)，以期為新澤西護(hù)欄的優(yōu)化設(shè)計(jì)及推廣應(yīng)用提供指導(dǎo)和借鑒作用。

1 工程概況

成樂高速公路擴(kuò)容建設(shè)青龍場(chǎng)至眉山試驗(yàn)段工程項(xiàng)目沿成樂高速公路原路加寬，路線里程長(zhǎng)28 km，采用雙側(cè)加寬模式將原高速公路由雙向四車道擴(kuò)建為雙向八車道，擴(kuò)寬后路基寬度40.5 m，設(shè)計(jì)速度維持100 km/h。

中央分隔帶寬度1.5 m，新澤西護(hù)欄總長(zhǎng)度26.6 km，總高度1.1 m，調(diào)平層采用分離式基礎(chǔ)、厚度0.18 m，左右幅護(hù)欄內(nèi)設(shè)支撐塊。

2 護(hù)欄的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

本項(xiàng)目護(hù)欄路基段中央分隔帶護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)以“安全、科學(xué)、適用、經(jīng)濟(jì)”為原則，全線路基段中央分隔帶采用混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)，護(hù)欄采用分離式設(shè)置方案，防護(hù)等級(jí)為五(SA)級(jí)，防護(hù)能量大于 400 kJ。

根據(jù)以往的科研經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)細(xì)則中的護(hù)欄斷面尺寸過大，因此結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，針對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)則中規(guī)定的分離式中分帶混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)從配筋、結(jié)構(gòu)尺寸及護(hù)欄基礎(chǔ)等方面展開優(yōu)化工作，以期達(dá)到混凝土護(hù)欄與綠化防炫相結(jié)合的景觀提升要求，并實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的預(yù)期效果。

2.2 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)成都至樂山高速公路現(xiàn)有中央分隔帶混凝土護(hù)欄設(shè)計(jì)，采用理論分析、計(jì)算機(jī)仿真方法，通過對(duì)圖1中的護(hù)欄結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比研究，提出中央分隔帶混凝土護(hù)欄優(yōu)化結(jié)構(gòu)，并依據(jù)JTG B05-01-2013《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)優(yōu)化后護(hù)欄結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性能評(píng)價(jià)，驗(yàn)證其是否能達(dá)到五(SA)級(jí)防護(hù)等級(jí)。

圖1 護(hù)欄結(jié)構(gòu)類型

分析結(jié)果表明，加強(qiáng)型坡面更容易使車輛恢復(fù)到正常行駛姿態(tài)，且乘員所受沖擊較少，導(dǎo)向功能和緩沖功能均較優(yōu)。基于護(hù)欄迎撞面坡面分析和阻爬坎功能分析結(jié)果，本項(xiàng)目?jī)?yōu)化后護(hù)欄結(jié)構(gòu)選用如圖1(e)所示的加強(qiáng)型(帶有阻爬坎的改進(jìn)型)坡面。優(yōu)化后的護(hù)欄頂寬15 cm，底寬33 cm，路面以上高度1 m，兩側(cè)護(hù)欄墻體間凈距為840 mm；護(hù)欄背部為豎直平面，方便預(yù)制和背部連接螺栓的定位，混凝土用量為470 m3/km，如圖2所示。

(a) 路基段護(hù)欄結(jié)構(gòu)斷面

(b) 橋梁段護(hù)欄結(jié)構(gòu)斷面圖2 優(yōu)化后的加強(qiáng)型預(yù)制裝配式護(hù)欄斷面(單位：mm)

通過優(yōu)化，在保證安全防護(hù)要求的前提下，減小了護(hù)欄斷面尺寸，提高了護(hù)欄的經(jīng)濟(jì)性。另外，護(hù)欄背部?jī)?yōu)化為豎直面、增加兩側(cè)護(hù)欄墻體間凈距，提高了施工效率，且有利于中分帶結(jié)構(gòu)物的設(shè)置和綠植的生長(zhǎng)；通過對(duì)護(hù)欄配筋的設(shè)計(jì)，增加了護(hù)欄保護(hù)層厚度、提高了鋼筋防腐性，提升了護(hù)欄在成樂高速的適用性。

通過優(yōu)化，將支撐塊布置方式確定為間距2 m的預(yù)制支撐塊，減小了工程量；并對(duì)枕梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提升了針對(duì)擴(kuò)容工程分幅施工需求的適應(yīng)性；且根據(jù)設(shè)計(jì)細(xì)則的要求將護(hù)欄基礎(chǔ)嵌固確定為 10 cm，進(jìn)一步提升了安全性。

3 施工技術(shù)研究

3.1 模板選擇與安裝

模板全部采用定型鋼模板，采用4 mm普通碳鋼+1 mm不銹鋼板合成的合成鋼板，模板廠家按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行制作，模板的精度及強(qiáng)度滿足要求，每一面均是一塊整體鋼模。

混凝土護(hù)欄預(yù)制采用“倒模板”施工工藝。模板安裝采用人工安裝龍門吊、電動(dòng)扳手輔助。模板安裝拼接時(shí)，檢查構(gòu)件尺寸、螺栓牢固穩(wěn)定性及接縫有無縫隙，然后用對(duì)拉螺栓將模板倒置。安裝完成后進(jìn)行自檢，檢查安裝尺寸是否合格，各個(gè)固定點(diǎn)是否牢固可靠。

3.2 鋼筋制作

為了保證在施工中鋼筋加工和安裝放樣正確，施工中采用鋼筋胎架定位；為加強(qiáng)鋼筋骨架的整體性，鋼筋骨架采用點(diǎn)焊和綁扎的方法成型，鋼筋半成品的制作在鋼筋加工棚內(nèi)按照?qǐng)D紙大樣圖統(tǒng)一制作。

為保證結(jié)構(gòu)物保護(hù)層的厚度，在鋼筋及鋼模之間以1m間距呈梅花形放置墊塊，并用扎絲將墊塊綁扎在鋼筋上，避免模板安裝時(shí)墊塊的位置移動(dòng)，造成鋼筋保護(hù)層厚度不足的問題。墊塊需用水浸泡，避免對(duì)干凈模板造成二次污染(圖3)。

圖3 鋼筋入模

3.3 混凝土澆筑

混凝土澆搗分三層進(jìn)行，澆筑采用水平分層、斜向分段的連續(xù)澆筑方式，從小構(gòu)件的一端順序向另一端推進(jìn)，混凝土連續(xù)澆筑，一次成型。

每套模板配置1個(gè)φ30 mm插入式振動(dòng)器，操作上快插慢拔，插入式振動(dòng)器移位間距不超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍(45 cm)。混凝土澆筑完畢，表面用長(zhǎng)尺刮平，然后用木抹子收漿，要求力度均勻，抹面平整。在混凝土初凝前用鋼抹再次收抹以減少混凝土的收縮裂縫并壓光。澆筑完成后，用土工布覆蓋噴淋養(yǎng)生。

3.4 成品拆模與養(yǎng)生

拆模完成之后，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80 %后，將混凝土護(hù)欄用叉車轉(zhuǎn)移至護(hù)欄養(yǎng)護(hù)區(qū)；成品構(gòu)件由叉車轉(zhuǎn)運(yùn)至構(gòu)件存放區(qū)，構(gòu)件水平間距0.5 m，整體預(yù)制的構(gòu)件單體排列，分成兩半預(yù)制的構(gòu)件間隔0.3 m對(duì)面咬合排列。

拆模后吊運(yùn)至養(yǎng)護(hù)區(qū)連續(xù)7 d噴淋養(yǎng)護(hù)，保證混凝土表面濕潤(rùn)。混凝土護(hù)欄養(yǎng)護(hù)區(qū)設(shè)置自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)備，養(yǎng)生期間混凝土表面始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)安裝

新澤西護(hù)欄安裝主要采用叉車進(jìn)行安裝，先由測(cè)量人員放出中央分隔帶的具體偏距和標(biāo)高，并在臨近的地方選取合適的位置打入鋼釘進(jìn)行標(biāo)注，記錄數(shù)據(jù)。鋼釘作為調(diào)平層開挖寬度和高度的基準(zhǔn)點(diǎn)，直線段間距為10 m，曲線段間距為5 m。

安裝前先用墨線在調(diào)平層上印出護(hù)欄的邊線，施工人員用叉車起吊護(hù)欄，將護(hù)欄依次安裝在調(diào)平層上，逐步調(diào)整護(hù)欄的線性及標(biāo)高，叉車起吊高度約為離地面20 cm。最后用錨固鋼板將已經(jīng)調(diào)平安裝好的新澤西護(hù)欄連接成一個(gè)整體。

新澤西護(hù)欄安裝過程中，為確保線性順直、美觀，采用縱向掛線方式進(jìn)行調(diào)整新澤西高度，并采用木板或鋼板對(duì)無法達(dá)到順直要求的新澤西進(jìn)行墊起。

待新澤西護(hù)欄安裝、調(diào)形完成后，采用砂漿對(duì)新澤西底部空隙部位及預(yù)留吊裝孔進(jìn)行填充，填充必須密實(shí)、無空洞(圖4)。

圖4 新澤西護(hù)欄線性調(diào)整

3.6 新澤西護(hù)欄涂裝

(1)沖洗混凝土表面：將混凝土表面浮漿、混凝土疙瘩鏟除干凈，表面浮灰、泥土等污染物用水沖洗干凈。

(2)硅烷浸漬劑(二遍)：采用輥涂、密封噴槍等方式，大面積施工使用噴涂方式。

(3)基底調(diào)整材(二遍)：采用噴涂或輥涂方式，混凝土表面基體顏色漆，整體噴涂均勻，涂覆均勻，允許出現(xiàn)因原結(jié)構(gòu)遺留的色差，微小蜂窩、麻面、坑窩等，噴涂后基體顏色達(dá)到整體一致；原混凝土肌理與顏色呈現(xiàn)度達(dá)20 %～30 %。

(4)透氣型混凝土保護(hù)面漆(二遍)：采用噴涂或輥涂方式，混凝土表面保護(hù)涂料，涂抹均勻，光澤一致，不得有漏涂、流掛等缺陷。

(5)硅類透明清漆(二遍)：采用噴涂或輥涂方式，涂覆均勻，不得有漏涂；涂覆后基體表面平整、潔凈、光滑，裝飾效果明顯，顏色自然均勻，通過基體表面防水測(cè)試達(dá)到不滲水，用水潑到基面顏色無任何變化，不變深、不變濕(圖5)。

圖5 新澤西護(hù)欄成品

4 結(jié)束語

針對(duì)中央分隔帶混凝土護(hù)欄存在的工程問題與安全隱患，本文以成樂高速公路擴(kuò)容建設(shè)項(xiàng)目為依托，通過對(duì)分離式中分帶混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)的配筋、結(jié)構(gòu)尺寸及護(hù)欄基礎(chǔ)等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)與對(duì)比分析，提出了加強(qiáng)型預(yù)制裝配式護(hù)欄的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在保證其安全防護(hù)性能的同時(shí)，充分體現(xiàn)了安全、經(jīng)濟(jì)的公路建設(shè)理念，社會(huì)效益顯著。針對(duì)混凝土護(hù)欄的施工質(zhì)量問題及施工要點(diǎn)，集成了包括模板選型與安裝、鋼筋制作、混凝土澆筑、現(xiàn)場(chǎng)安裝、護(hù)欄涂裝等成套的施工技術(shù)，可為中央分隔帶加強(qiáng)型預(yù)制裝配式護(hù)欄在其他類似路段的推廣應(yīng)用提供指導(dǎo)和借鑒。