白草口2號大橋防撞護(hù)欄維修改造處治方案設(shè)計

郭華箏

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012）

G55高速公路忻州段橋梁中央分隔帶波形梁護(hù)欄使用年限較長，由于長時間受自然界因素影響，部分護(hù)欄立柱、鋼板銹蝕嚴(yán)重，波形梁護(hù)欄立柱與橋梁底座預(yù)埋件銹蝕、松動、開裂，已不滿足防護(hù)等級要求，存在安全隱患。為了保證路段行車的安全、可靠，現(xiàn)以G55高速公路忻州段白草口2號大橋?yàn)槔瑢Ψ雷沧o(hù)欄的立柱進(jìn)行加固改造方案設(shè)計。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

經(jīng)勘察設(shè)計人員深入現(xiàn)場，并結(jié)合忻州高速公路有限責(zé)任公司提供的信息與資料，對病害進(jìn)行調(diào)查。白草口2號大橋中央分隔帶波形梁護(hù)欄共有392根立柱，采用鋼板焊接固定，其中有22根護(hù)欄立柱鋼板脫離鋼筋混凝土底座。調(diào)查情況詳見圖1。

圖1 護(hù)欄立柱鋼板脫離鋼筋混凝土底座

2 處治方案

2.1 處治原則

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014），結(jié)合山西省高速公路管理局的有關(guān)要求[1]，本項(xiàng)目僅對橋梁中央分隔帶護(hù)欄進(jìn)行改造處治以恢復(fù)其功能，并不提高原有公路的技術(shù)等級。其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 G55高速公路忻州段技術(shù)指標(biāo)表

原橋中央分隔帶護(hù)欄型式為波形梁護(hù)欄，是按照《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計及施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 074—94）進(jìn)行設(shè)計的。隨著交通部《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTG D81—2006）及安全設(shè)施相關(guān)設(shè)計規(guī)范的發(fā)布，替代了原《94版規(guī)范》，新規(guī)范提高了公路安全設(shè)施設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，尤其是護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)，對碰撞條件中各項(xiàng)參數(shù)都有了較大的提升，原橋中央分隔帶護(hù)欄在型式的選擇、護(hù)欄高度、防撞等級均不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

本項(xiàng)目中白草口2號大橋位于G55高速公路忻州段K581+500—K616+500段落內(nèi)，本段落的設(shè)計速度為80 km/h；橋梁護(hù)欄防撞等級按照《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTG D81—2006）中表5.2.5適用條件選擇防撞等級為SAm[2]。

根據(jù)以上綜合分析及本省高速公路橋梁防撞護(hù)欄型式選擇經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目處治方案：將原橋梁中央分隔帶波形梁護(hù)欄拆除，新建F型混凝土護(hù)欄，防撞等級為SAm。

2.2 預(yù)埋鋼筋錨固長度計算

SAm級防撞墻采用碰撞荷載標(biāo)準(zhǔn)值86 kN/m。a）力的作用點(diǎn) 距護(hù)欄頂面5 cm，參見圖2；

圖2 防撞護(hù)欄鋼筋受力計算示意圖

b）鋼筋與混凝土極限錨固應(yīng)力 3.3 MPa；

c）預(yù)埋鋼筋直徑 0.012 m；

d）預(yù)埋鋼筋錨固深度 L；

e）每延米植筋根數(shù) 6根；

f）假設(shè)F2達(dá)到極限狀態(tài)時：

F2=3.3×1 000×3.141 59×0.012×6L=746.4L，

F1/F2=279/412，F(xiàn)1=0.677F2.

根據(jù)力矩平衡：

F1×0.279+F2×0.412=F3×1.09，

0.677×0.279×F2+0.412×F2=F3×1.09，

0.6×F2=F3×1.09，

L=86×1.09/746.4=12.6 cm.

根據(jù)計算可得，新建防撞護(hù)欄N2鋼筋的錨固深度最小為12.6 cm，另白草口2號大橋預(yù)埋鋼筋原2號筋錨固長度為39 cm，因此可將N2鋼筋與原2號鋼筋進(jìn)行連接。

2.3 處治方法

先拆除原有橋梁中央分隔帶處波形梁護(hù)欄及護(hù)欄柱，鑿除原混凝土底座，拆除原底座內(nèi)的原3號、原5號鋼筋，保留預(yù)埋鋼筋原2號鋼筋，將N2鋼筋與N3鋼筋雙面焊接后植入到主梁翼板內(nèi)，縱向間距同N2鋼筋，植入深度為16 cm。然后將N2鋼筋與原2號筋雙面焊接，焊縫長度為8 cm。如N2鋼筋間距與原2號鋼筋間距不符，以原2號鋼筋間距為準(zhǔn)；新澆筑防撞墻與原橋面鋪裝結(jié)合部位采用瀝青灌縫處理。防撞護(hù)欄結(jié)構(gòu)設(shè)計圖及工程數(shù)量表如圖3和表2所示。

圖3 防撞護(hù)欄結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（單位：cm）

表2 白草口2號大橋防撞護(hù)欄維修處置工程數(shù)量表

3 施工方法

3.1 拆除工程

a）拆除原橋中央分隔帶波形梁、護(hù)欄柱。

b）拆除原橋中央分隔帶護(hù)欄底座，建議人工采用風(fēng)鎬拆除，拆除過程中一定要確保不能破壞底座下面的橋梁上部結(jié)構(gòu)，確?；炷恋鬃鶅?nèi)的預(yù)埋鋼筋完好，不能彎折、保證鋼筋表面干凈，滿足可利用條件。

3.2 植筋工程

在按照設(shè)計圖紙確定植筋位置后，仍需要使用鋼筋定位儀進(jìn)行探測微調(diào)鉆孔位置，以避免損傷原結(jié)構(gòu)主筋及增加廢孔數(shù)量。

a）植筋前必須采取措施保證鉆孔豎直度，以保證鋼筋直插到底、膠層密實(shí)飽滿及外露鋼筋的豎直度。

b）植筋孔成孔、清孔后需采用合適措施臨時封口處理，避免污染植筋孔；廢孔應(yīng)采用M40環(huán)氧樹脂砂漿予以填筑密實(shí)；所植鋼筋必須除銹處理；植筋用膠黏劑等級采用A級膠。黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計值采用4.5 MPa。

c）植筋時，其鋼筋先焊接后種植。

3.3 其他

本次對中央分隔帶護(hù)欄改造段落進(jìn)行防眩設(shè)施的設(shè)計，橋梁段中央分隔帶采用防眩網(wǎng)防眩。防眩網(wǎng)的施工必須符合《公路交通安全設(shè)施施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F71—2006）及其他國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定[3]。防眩網(wǎng)安裝時應(yīng)保證支撐立柱在一條直線上，并保證立柱頂面在同一水平面上。

橋梁鋼筋混凝土防撞護(hù)欄與路基波形梁護(hù)欄過渡段采用BT-2結(jié)構(gòu)型式過渡。防撞護(hù)欄施工時應(yīng)預(yù)埋好法蘭盤及地腳螺栓，地腳螺栓應(yīng)結(jié)合混凝土護(hù)欄型式，并進(jìn)行彎折與護(hù)欄內(nèi)的受力鋼筋綁扎成一體。

4 施工組織設(shè)計

4.1 原則

要求施工期間不中斷高速公路交通，保證各個時段高速公路的通行。

4.2 總體方案

a）通過優(yōu)化施工方法來減小施工對交通的影響，選擇質(zhì)量優(yōu)、時間短的施工方法，將對施工現(xiàn)場周邊交通環(huán)境的影響降到最低。

b）本項(xiàng)目主要是針對高速橋梁中分帶現(xiàn)有波形護(hù)欄的改造，存在施工點(diǎn)較多，因此，施工前應(yīng)合理規(guī)劃施工點(diǎn)進(jìn)行的時間和順序。

c）應(yīng)合理規(guī)劃施工車輛路線，縮短施工車輛在高速上運(yùn)行的時間和距離，本路段車流量很大，施工時不允許在主線中央分隔帶開口上掉頭，必須從互通口出入。

d）根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》及相關(guān)規(guī)定在施工點(diǎn)設(shè)置臨時安全設(shè)施[4]。

e）其他未盡事宜應(yīng)參照國家相應(yīng)規(guī)程。

4.3 臨時安全設(shè)施

為了保障施工時的交通安全，在施工過程中要做好交通管制的實(shí)施方案，設(shè)置施工作業(yè)控制區(qū)，分為警告區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、工作區(qū)、下游過渡區(qū)以及終止區(qū)。

本項(xiàng)目設(shè)警告區(qū)長度S=1 800 m，上游過渡區(qū)長度Ls=150 m，緩沖區(qū)長度H=60 m；下游過渡區(qū)長度Lx=50 m，終止區(qū)長度Z=50 m，工作區(qū)長度G則根據(jù)維修作業(yè)的需要確定。同時，該區(qū)間內(nèi)應(yīng)按照《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB 5768—2009）中“道路施工安全標(biāo)志”的有關(guān)規(guī)定統(tǒng)一設(shè)置各警告標(biāo)志，包括“前方施工”標(biāo)志、“限制速度”標(biāo)志、“前方車道變窄”標(biāo)志、終止期末端的“速度解除”標(biāo)志、“可變信息標(biāo)志牌”、施工警示燈護(hù)欄等，過渡區(qū)、緩沖區(qū)還應(yīng)配有錐形交通路標(biāo)[5]。

G55高速公路是國家的一條高速大動脈，也是山西省的重要運(yùn)輸通道，橋梁的工程質(zhì)量直接關(guān)系著行車的安全與暢通。本文以白草口2號大橋防撞護(hù)欄的維修改造為實(shí)例，為今后同類型橋梁波形梁護(hù)欄的維修改造處治工程提供一些設(shè)計上的經(jīng)驗(yàn)和幫助。