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)護欄是一種具有“凸”字形設(shè)計斷面的護欄，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]。新澤西護欄的特點在于：在車輛與護欄碰撞的瞬間，護欄保持剛性狀態(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)有新澤西護欄的高度普遍偏低，盡管能有效防護小型車輛碰撞護欄之后的安全性，但對大型車輛而言，可能會因其穿越護欄駛?cè)雽ο蜍嚨蓝l(fā)二次碰撞。同時，現(xiàn)有新澤西護欄表觀上的厚重感將會對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，本文以成樂高速擴容建設(shè)項目為依托，從新澤西護欄的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝及維護等方面開展系統(tǒng)研究，集成了中央分隔帶加強型預(yù)制裝配式護欄施工技術(shù)，以期為新澤西護欄的優(yōu)化設(shè)計及推廣應(yīng)用提供指導(dǎo)和借鑒作用。

1 工程概況

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

中央分隔帶寬度1.5 m，新澤西護欄總長度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，左右幅護欄內(nèi)設(shè)支撐塊。

2 護欄的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

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

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

2.2 設(shè)計方案

根據(jù)成都至樂山高速公路現(xiàn)有中央分隔帶混凝土護欄設(shè)計，采用理論分析、計算機仿真方法，通過對圖1中的護欄結(jié)構(gòu)進行對比研究，提出中央分隔帶混凝土護欄優(yōu)化結(jié)構(gòu)，并依據(jù)JTG B05-01-2013《公路護欄安全性能評價標(biāo)準》，對優(yōu)化后護欄結(jié)構(gòu)進行安全性能評價，驗證其是否能達到五(SA)級防護等級。

圖1 護欄結(jié)構(gòu)類型

分析結(jié)果表明，加強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)?；谧o欄迎撞面坡面分析和阻爬坎功能分析結(jié)果，本項目優(yōu)化后護欄結(jié)構(gòu)選用如圖1(e)所示的加強型(帶有阻爬坎的改進型)坡面。優(yōu)化后的護欄頂寬15 cm，底寬33 cm，路面以上高度1 m，兩側(cè)護欄墻體間凈距為840 mm；護欄背部為豎直平面，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) 路基段護欄結(jié)構(gòu)斷面

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

通過優(yōu)化，在保證安全防護要求的前提下，減小了護欄斷面尺寸，提高了護欄的經(jīng)濟性。另外，護欄背部優(yōu)化為豎直面、增加兩側(cè)護欄墻體間凈距，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；通過對護欄配筋的設(shè)計，增加了護欄保護層厚度、提高了鋼筋防腐性，提升了護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；并對枕梁結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，提升了針對擴容工程分幅施工需求的適應(yīng)性；且根據(jù)設(shè)計細則的要求將護欄基礎(chǔ)嵌固確定為 10 cm，進一步提升了安全性。

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，模板廠家按照圖紙要求進行制作，模板的精度及強度滿足要求，每一面均是一塊整體鋼模。

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

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；為加強鋼筋骨架的整體性，鋼筋骨架采用點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)按照圖紙大樣圖統(tǒng)一制作。

為保證結(jié)構(gòu)物保護層的厚度，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，避免模板安裝時墊塊的位置移動，造成鋼筋保護層厚度不足的問題。墊塊需用水浸泡，避免對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，混凝土連續(xù)澆筑，一次成型。

每套模板配置1個φ30 mm插入式振動器，操作上快插慢拔，插入式振動器移位間距不超過振動器作用半徑的1.5倍(45 cm)。混凝土澆筑完畢，表面用長尺刮平，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，待混凝土強度達到設(shè)計強度的80 %后，將混凝土護欄用叉車轉(zhuǎn)移至護欄養(yǎng)護區(qū)；成品構(gòu)件由叉車轉(zhuǎn)運至構(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對面咬合排列。

拆模后吊運至養(yǎng)護區(qū)連續(xù)7 d噴淋養(yǎng)護，保證混凝土表面濕潤?；炷磷o欄養(yǎng)護區(qū)設(shè)置自動噴淋養(yǎng)護設(shè)備，養(yǎng)生期間混凝土表面始終保持濕潤狀態(tài)。

3.5 現(xiàn)場安裝

新澤西護欄安裝主要采用叉車進行安裝，先由測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點，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)平層上印出護欄的邊線，施工人員用叉車起吊護欄，將護欄依次安裝在調(diào)平層上，逐步調(diào)整護欄的線性及標(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欄連接成一個整體。

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

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

圖4 新澤西護欄線性調(diào)整

3.6 新澤西護欄涂裝

(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，噴涂后基體顏色達到整體一致；原混凝土肌理與顏色呈現(xiàn)度達20 %～30 %。

(4)透氣型混凝土保護面漆(二遍)：采用噴涂或輥涂方式，混凝土表面保護涂料，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試達到不滲水，用水潑到基面顏色無任何變化，不變深、不變濕(圖5)。

圖5 新澤西護欄成品

4 結(jié)束語

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