原晉喜

（山西交科開發(fā)經(jīng)營有限公司，山西太原 030006）

0 引言

為了貫徹落實黨中央提出的“安全第一、以人為本”的平安交通建設理念，設計出安全可靠的交通安全設施具有重要意義[1]。而隨著我國高速公路建設的不斷發(fā)展，對高速公路行車安全性能的要求越來越高，同時設計標準和施工技術水平也不斷優(yōu)化并提高。在高速公路交通安全設施中護欄的防護等級直接關系到行車安全性能，中央分隔帶水泥混凝土護欄的優(yōu)化設計就是為提高中央分隔帶護欄的防護等級[2]，更好地保障行車安全。

本文所研究的水泥混凝土護欄預制施工及安裝技術探討，采用了倒模法高溫蒸汽養(yǎng)生預制技術，經(jīng)實踐，該技術成熟、高效，本文重點介紹該技術的施工工藝及過程質(zhì)量控制措施，便于廣大同行探討并不斷優(yōu)化。

1 混凝土護欄設計參數(shù)

水泥混凝土護欄設計幾何尺寸如圖1所示。

圖1 水泥混凝土護欄設計幾何尺寸（比例：1∶20）

混凝土護欄防護等級采用SBm 級，混凝土強度等級為C30，每段預制長度為4 m，防撞墻之間用傳力鋼筋連接，護欄安設在路面基層頂面，同時采用硅烷浸漬的方式進行防腐處理。

2 護欄混凝土配合比及原材料參數(shù)

2.1 混凝土配合比

為便于施工采用某商混站C30 混凝土，同時對配合比進行了驗證（見表1），經(jīng)檢測，該配合比28 d 抗壓強度為40.4 MPa，滿足設計文件要求。

表1 護欄混凝土配合比

2.2 原材料

水泥采用吉港冠宇產(chǎn)P·O 42.5 級普通硅酸鹽水泥，試驗檢測技術指標見表2，粉煤灰產(chǎn)自朔州神頭電力開發(fā)公司，取代水泥百分率為15%，骨料采用朔州西山5～25 mm 規(guī)格碎石，砂為廣武產(chǎn)砂。外加劑采用聚羧酸高性能減水劑，摻量為2.5%。原材料經(jīng)檢測均符合規(guī)范標準。

表2 水泥技術指標檢測結(jié)果

3 施工平面布置設計

3.1 預制場站布設

綜合考慮工期緊的因素，冬季需要預制，因此采用封閉式場站來加快施工效率，場內(nèi)設計見圖2。場內(nèi)北側(cè)為鋼筋加工及鋼筋籠綁扎區(qū)，南側(cè)為3 個并排的預制槽，預制槽間設置混凝土罐車及拉運車輛停放區(qū)。南北方向設計龍門吊一臺，東西兩側(cè)開門運輸。

圖2 預制場內(nèi)布設示意圖

3.2 模板設計

參考了國內(nèi)兩種混凝土護欄預制方式，混凝土護欄預制的臥式鋼模板設計方式，見圖3，該方法占地面積大，不便于混凝土澆筑，施工效率較低[3]。

圖3 模板臥式預制大樣圖

同時又采用模板翻轉(zhuǎn)的方式進行預制，見圖4，該工藝雖然具備集中澆筑的優(yōu)勢，但在成品出模時占用時間較多，吊裝旋轉(zhuǎn)拆模容易造成模板及成品的破損[4]。

圖4 模板翻轉(zhuǎn)方式預制示意圖

另外，混凝土護欄還有滑膜攤鋪機攤鋪施工工藝，該工藝對設備、施工技術及材料的要求較高，且設備費用昂貴，雖線型、整體性、防水密閉性較好[5]，但高昂的設備攤銷費用使其在國內(nèi)未能普遍使用。

該項目模板設計采用并排倒置的方式，模板統(tǒng)一采用厚度為5 mm 厚不銹鋼鋼板焊接而成，模板底部與幾根平行工字鋼焊接后做底部支撐，四周設有斜撐，模板整體嵌擠，不易變形。側(cè)模根據(jù)工藝流程雙面膠密封后安裝牢固進行澆筑混凝土，拆除后成品吊裝出模。

與傳統(tǒng)模板設計方式相比，該項目模板設計有效節(jié)約了占地，同時可加快混凝土澆筑與振搗的效率，減少了成品出模時間，大大提高了施工效率。

3.3 高溫蒸汽養(yǎng)生措施設計

與傳統(tǒng)混凝土護欄預制方式相比，采用高溫蒸汽養(yǎng)生，不僅解決了北方冬季無法施工的難題，同時可加快混凝土凝固及強度的形成。

每個預制槽四周布設養(yǎng)生高溫蒸汽傳輸管道輸送熱氣，同時表面覆蓋可通過旋轉(zhuǎn)收放的苫布覆蓋保溫，通過控制高溫蒸汽流量并配合數(shù)顯溫度傳感器來控制預制槽內(nèi)養(yǎng)生溫度。有效地控制預制槽內(nèi)養(yǎng)生溫度，使得高溫蒸汽機的使用效率達到最優(yōu)，3 個預制槽輪流進行澆筑振搗、養(yǎng)生、出模循環(huán)實現(xiàn)流水作業(yè)。

4 混凝土預制施工工藝流程

詳細的施工工藝流程如圖5所示，施工過程中對模板打磨、混凝土澆筑、振搗及強度檢測等的質(zhì)量控制嚴格按照技術規(guī)范進行。

圖5 水泥混凝土護欄預制施工工藝流程

5 施工過程質(zhì)量控制

施工過程中鋼筋加工與鋼筋籠綁扎、模板打磨、側(cè)模安拆、混凝土澆筑與振搗、成品出模等工藝環(huán)節(jié)的控制主要依靠技術人員與施工人員按規(guī)程施工操作即可，按照規(guī)定進行工序檢查即可進行質(zhì)量控制。

以下主要通過分析氣候溫度與蒸汽養(yǎng)生環(huán)境形成的關系、蒸汽養(yǎng)生條件與水泥混凝土護欄強度形成的關系以及外觀質(zhì)量控制措施與效果。

5.1 氣候溫度對蒸汽養(yǎng)生環(huán)境的影響

根據(jù)一段時間內(nèi)施工過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示：

a）氣溫-10～5 ℃條件下10 d 蒸汽養(yǎng)生環(huán)境溫度形成見圖6。

圖6 氣溫-10～5 ℃條件下10 d蒸汽養(yǎng)生環(huán)境溫度形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在日平均氣溫-10～5 ℃條件下，蒸汽發(fā)生器在最大功率條件下預制槽內(nèi)溫度4 h 可達20～30 ℃，12 h基本穩(wěn)定在35～40 ℃，24 h 在40 ℃附近，48 h 可穩(wěn)定在45 ℃左右，此后溫度不再上升。

b）日平均氣溫在5～10 ℃條件下，各個時間點預制槽內(nèi)溫度可提高5～10 ℃（見圖7）。

圖7 氣溫5～10 ℃條件下7 d蒸汽養(yǎng)生環(huán)境溫度形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計

依據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，隨著氣溫的上升，預制槽內(nèi)的溫度最高可達到60.5 ℃。

5.2 蒸汽養(yǎng)生與混凝土強度形成

a）在日平均氣溫-10～5 ℃條件下，根據(jù)施工組織進度計劃和同條件養(yǎng)護標準試塊強度檢測結(jié)果，高溫蒸汽養(yǎng)生48 h 后護欄強度可達到設計標準的80%。

b）在日平均氣溫5～10 ℃條件下，高溫蒸汽養(yǎng)生36 h 后護欄強度可達到設計標準的80%。

c）在日平均氣溫達到10～15 ℃條件下，高溫蒸汽養(yǎng)生24 h 后護欄強度可達到設計標準的80%。

根據(jù)數(shù)次同條件養(yǎng)護的標準試塊強度檢測結(jié)果以及同齡期成品回彈強度檢測數(shù)據(jù)對比，在試塊強度達到設計強度后，同齡期護欄成品強度也已能達到設計強度。因此，水泥混凝土護欄預制采用高溫蒸汽養(yǎng)生的方式是可行的，只需要在不同氣溫情況下控制養(yǎng)生時間即可達到強度。

5.3 外觀質(zhì)量控制

a）混凝土護欄設計高度為106 cm，施工過程按照兩層澆筑分層振搗的方式進行，第一層澆筑厚度控制在60 cm 左右。

b）每一振點的振搗延續(xù)時間宜為20～30 s，以混凝土停止下沉、不出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿為度[6]。分層振點的持續(xù)時間分別控制在22 s 為最佳，此時水泥混凝土護欄成品表面的氣泡較少，過振和振搗時間不足都會增加氣泡。

c）根據(jù)不斷的溫度、強度檢測，嚴格組織施工，成品質(zhì)量穩(wěn)定，外觀質(zhì)量基本可控，但仍存在一定的瑕疵，如表面少數(shù)微小的氣泡，即使分3 層澆筑分層振搗仍無法通過施工措施完全避免。在成品出模時，成品表面溫度高且潮濕，用干水泥粉擦抹即可消除微小氣泡。

6 施工效率及效益分析

a）成品質(zhì)量控制優(yōu)勢明顯，施工效率顯著提高。本文所講述的工藝方法，與傳統(tǒng)的支?，F(xiàn)澆法施工相比，可有效地控制成品質(zhì)量，成品尺寸統(tǒng)一，表面光滑、色澤一致。高溫蒸汽養(yǎng)生的加入使得水泥混凝土強度形成加快，初期養(yǎng)生時間縮短了70%，且成品質(zhì)量穩(wěn)定可控。

與傳統(tǒng)支?，F(xiàn)澆方式相比，節(jié)約了模板倒運以及安裝時間，只需要對側(cè)模進行安拆，效率大大提高，人員投入減少50%，雖然增加了成品的倒運及安裝，但整體施工效率提高30%，且混凝土冬季施工不受溫度影響，不受降雨、降雪影響，全封閉式場站可實現(xiàn)24 h 循環(huán)作業(yè)。

b）經(jīng)濟效益分析。與傳統(tǒng)的支?，F(xiàn)澆法施工相比，集中預制法增加了場地建設費用；高溫蒸汽養(yǎng)生費用耗電較多；增加了成品倒運及安裝的工序。綜合單價相比，集中預制比現(xiàn)場支模預制增加了20%的施工費用。

7 結(jié)語

水泥混凝土護欄采用預制施工與傳統(tǒng)的支?，F(xiàn)澆方式對比，有效地加快了施工進度，提高了施工效率，提供了一種質(zhì)量更加可控的施工方法。實踐證明，該方法是可行的，尤其在工期緊，需要冬季施工的情況下，提供了一種可靠的施工方法。