高速公路工程波形梁鋼護(hù)欄的施工工藝實(shí)踐探討

摘 要：護(hù)欄作為高速公路被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，是維護(hù)道路交通安全的關(guān)鍵屏障，對(duì)于提升公路行車安全和顯著降低交通事故率方面具有不可替代的作用。在各類護(hù)欄設(shè)施中，波形梁鋼護(hù)欄憑借其獨(dú)特的半剛性特性和連續(xù)的梁式結(jié)構(gòu)而備受關(guān)注。這種護(hù)欄不僅兼具剛性和柔性，它還可以利用自己的彎曲變形及張拉力，有效地吸收汽車撞擊時(shí)的撞擊能量，起到較好的減震效果，從而減輕交通事故的嚴(yán)重性。文章旨在詳細(xì)闡述高速公路波形梁鋼護(hù)欄的施工工藝，為類似工程提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：高速公路 波形梁鋼護(hù)欄 施工工藝

近幾年，隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的迅猛發(fā)展，隨之而來的是嚴(yán)重的超限運(yùn)輸及安全隱患。護(hù)欄是高速公路上最主要的一項(xiàng)被動(dòng)安全防護(hù)措施，它對(duì)于減少道路交通事故的發(fā)生、減輕經(jīng)濟(jì)損失、保證車輛和旅客的生命與財(cái)產(chǎn)的安全有著十分重要的作用[1]。在眾多的結(jié)構(gòu)形式的護(hù)欄中，波形梁護(hù)欄憑借其獨(dú)特的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)效益，被廣泛應(yīng)用于高速公路[2]。因此，研究針對(duì)波形梁鋼護(hù)欄在施工過程中的安全技術(shù)進(jìn)行了全面探討具有重要的實(shí)踐價(jià)值。

1 項(xiàng)目概況

G1816烏海至瑪沁國家高速公路蘭州新區(qū)至蘭州段（中通道）工程線路順接烏瑪高速景泰至中川機(jī)場(chǎng)段，終點(diǎn)位于九州以北。路線總長(zhǎng)度為70.842公里。公路主線和聯(lián)絡(luò)線均按照雙向六車道的高速公路規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，而連接線則采用雙向六車道的一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目先期通車段連接蘭州新區(qū)T3航站樓立交與京藏高速。由于該項(xiàng)目為續(xù)建項(xiàng)目，項(xiàng)目自開始至再次啟動(dòng)歷經(jīng)時(shí)間久，路基自然沉降期長(zhǎng)，沿線地形地勢(shì)分布較復(fù)雜、環(huán)境多樣，部分路段存在軟土地基、巖石地基等特殊地質(zhì)條件，對(duì)護(hù)欄立柱打入和垂直度控制方面有更高要求，且下穿銀蘭客運(yùn)專線，一旦車輛失控撞上鐵路橋墩后果嚴(yán)重。因此，需選用更穩(wěn)固的基礎(chǔ)形式和更高強(qiáng)度的護(hù)欄材料，這些路段設(shè)置不低于SA級(jí)波形梁護(hù)欄，保障鐵路運(yùn)行安全和公路行車安全。

2 波形梁鋼護(hù)欄設(shè)計(jì)形式

2.1 中分帶護(hù)欄

高速公路上的中央分隔帶護(hù)欄作為關(guān)鍵的安全防護(hù)裝置，其設(shè)計(jì)要求非常嚴(yán)格。項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則為：（1）一般路段中央分隔帶護(hù)欄連續(xù)設(shè)置Am級(jí)波形梁護(hù)欄；（2）中央分隔帶開口兩端設(shè)置加強(qiáng)型Am級(jí)波形梁護(hù)欄，并配置CT型端頭，過渡段長(zhǎng)度不少于14m，以增強(qiáng)開口處的安全性；（3）隧道入口中分帶設(shè)置不低于SB級(jí)的波形梁護(hù)欄過渡；（4）中分帶開口護(hù)欄可采用防護(hù)等級(jí)不小于Am級(jí)的開口護(hù)欄；（5）分離式路段中分帶護(hù)欄按照路側(cè)護(hù)欄進(jìn)行設(shè)置；（6）護(hù)欄立柱上均需設(shè)置Ⅳ類反光膜。

2.2 路側(cè)護(hù)欄

項(xiàng)目路側(cè)全線設(shè)置護(hù)欄。邊坡坡率為1∶1.5條件下，一般路基段路側(cè)護(hù)欄設(shè)置原則如下：（1）在挖方路段或邊坡高度低于3.5米的情況下，通常采用A型波形梁護(hù)欄，對(duì)于邊坡高度介于3.5米至11米之間的區(qū)域，通常采用SB型波形梁護(hù)欄；而對(duì)于超過11米的區(qū)域，則通常采用SA級(jí)波形梁護(hù)欄；（2）在路側(cè)凈區(qū)內(nèi)存在車輛可能不安全穿過的橋墩、照明燈桿、交通標(biāo)志、聲屏障或機(jī)電外場(chǎng)設(shè)備時(shí)，應(yīng)設(shè)置不低于SB級(jí)波形梁護(hù)欄；（3）波形梁護(hù)欄的起止處應(yīng)設(shè)“AT”形端頭，其過渡部分應(yīng)不小于14米。波形梁欄桿的連續(xù)架設(shè)長(zhǎng)度應(yīng)在70米以上。

3 高速公路波形梁鋼護(hù)欄施工工藝分析

3.1 施工前準(zhǔn)備

第一，技術(shù)準(zhǔn)備。在實(shí)施波形鋼護(hù)欄安裝工程之前，工程團(tuán)隊(duì)必須全面掌握相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及招標(biāo)文件的具體要求。此外，還需對(duì)擬建公路沿線的氣象條件、地質(zhì)特征、路基開挖進(jìn)度以及橋梁涵洞施工情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，以確保施工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作充分到位。

第二，機(jī)械和人員準(zhǔn)備。對(duì)施工機(jī)械裝備進(jìn)行歸類，建立詳細(xì)的名稱、規(guī)格、型、數(shù)等信息，并建立相關(guān)記錄。根據(jù)工程進(jìn)度安排好機(jī)器和設(shè)備，確保工程順利實(shí)施。根據(jù)波形鋼欄桿施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作進(jìn)展，對(duì)工作人員進(jìn)行適時(shí)的調(diào)查[3]。

3.2 材料質(zhì)量控制

在材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)需進(jìn)行初步的檢測(cè)。依據(jù)《波形梁鋼護(hù)欄》（GB/T31439.1-2015和GB/T 31439.2-2015）以及《高速公路交通工程鋼構(gòu)件防腐技術(shù)條件》（GB/T 18226-2015）的相關(guān)要求，對(duì)材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)。

3.3 立柱放樣及安裝

立柱放樣操作要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工，并以橋梁，通道，涵洞，中央分隔帶開口，立交，平交等為控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)距和定位。護(hù)欄的設(shè)計(jì)需符合建筑限界的規(guī)定，通常情況下，高速公路波形梁護(hù)欄的立柱與外側(cè)土路肩的距離應(yīng)保持在25cm以上。為準(zhǔn)確放樣和保證護(hù)欄的線形，在有條件的情況下，建議使用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀等專業(yè)測(cè)量工具進(jìn)行作業(yè)。此外，必須徹底調(diào)查和分析每一根柱子所處的地質(zhì)情況，若發(fā)現(xiàn)涵洞頂部覆土不足或遭遇泄水管、地下通信管線等情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整方案，采取適宜的固定措施，如改為埋入式。在完成立柱的放樣工作后，必須對(duì)各立柱的位置進(jìn)行詳細(xì)核查，以確保護(hù)欄面不會(huì)超出公路的邊界，從而避免對(duì)行車空間造成不必要的壓縮。同時(shí)，還需特別關(guān)注立柱外側(cè)的水平土壓力是否出現(xiàn)顯著下降。

立柱安裝應(yīng)符合圖紙要求，與線路圖相一致。常用的施工技術(shù)方案主要包括以下幾種類型。

打入法：適用于一般路段。在施工過程中，首先依據(jù)測(cè)量所得的標(biāo)高數(shù)據(jù)，精確計(jì)算出每根柱子的實(shí)際入土深度，并經(jīng)檢查校驗(yàn)后才能在定位點(diǎn)上打上立柱。打入立柱時(shí)要及時(shí)進(jìn)行垂直度測(cè)量，查看有無偏差，如有偏差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在立柱下入時(shí)，應(yīng)掌握好錘擊頻率及落錘次數(shù)，保證立柱精確埋入指定標(biāo)高。上一次打樁施工工藝合格后，才能開始下一步的施工，保證標(biāo)高一致、間隔精確、縱、橫均豎直。

開挖法：針對(duì)無法直接進(jìn)行路基施工的情況，可以采用立柱開挖技術(shù)。具體操作中，柱孔的直徑應(yīng)不少于300毫米，深度則需達(dá)到500毫米以上，以確保適應(yīng)各種地質(zhì)條件的要求。立柱完工后應(yīng)進(jìn)行分層回填夯實(shí)，每層厚度控制在15cm以內(nèi)，并采用與原路基相同材料，并滿足壓實(shí)度要求。巖石區(qū)柱孔應(yīng)用粒料（如級(jí)配碎石）進(jìn)行回填和壓實(shí)。當(dāng)開挖破壞既有路面時(shí)，應(yīng)采用C20混凝土恢復(fù)結(jié)構(gòu)層，并確保與原路面標(biāo)高一致。

砼基礎(chǔ)法：當(dāng)立柱底部存在建筑結(jié)構(gòu)且該結(jié)構(gòu)頂部覆土厚度未達(dá)到立柱埋設(shè)深度時(shí)，應(yīng)采用混凝土基礎(chǔ)施工法。具體施工流程如下：進(jìn)行C20混凝土的配合比設(shè)計(jì)，并通過試塊試驗(yàn)驗(yàn)證其性能，待駐地監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)后方可進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。施工過程中，需使用風(fēng)鎬在指定位置進(jìn)行地面開挖，隨后按照設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確安裝鑄鋼底座?；炷翍?yīng)按照設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)進(jìn)行拌制并澆筑，確保底座預(yù)埋位置準(zhǔn)確。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)，將其插入已經(jīng)設(shè)置有防水墊片的基礎(chǔ)上，然后通過調(diào)節(jié)立柱的高度和緊固螺栓將其固定。最后，采用塑料薄膜+草簾覆蓋養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，后采用回彈儀檢測(cè)混凝土強(qiáng)度。

特殊地質(zhì)條件下的立柱安裝：針對(duì)項(xiàng)目中存在的砂巖路基，由于常規(guī)的打入法施工困難且易導(dǎo)致立柱變形，可采用預(yù)鉆孔后打入的方法。先使用專業(yè)鉆孔設(shè)備在砂巖路基上鉆孔，鉆孔深度和直徑根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，然后將立柱打入鉆孔中可有效減少打入時(shí)的阻力避免立柱變形。

立柱安裝到位后，應(yīng)保證其水平和豎直方向能形成一條平滑直線?？紤]到路面與土路肩高度差可能帶來的問題，項(xiàng)目所有立柱在設(shè)計(jì)要求上均增加10cm長(zhǎng)度，以保證在滿足護(hù)欄板離地間距要求的同時(shí)，確保埋深符合標(biāo)準(zhǔn)，避免驗(yàn)收不通過。

3.4 防阻塊安裝

安裝防阻塊時(shí)要保證它被準(zhǔn)確地安放在預(yù)定的地方，為確保車輛行駛過程中立柱不會(huì)對(duì)車輪造成阻礙，此外，護(hù)欄設(shè)計(jì)需考慮在局部受力或碰撞情況下避免車輛突然減速。同時(shí)，應(yīng)確保防阻塊的儲(chǔ)備充足，以便在必要時(shí)進(jìn)行更換或補(bǔ)充。

3.5 護(hù)欄過渡與端頭設(shè)置安裝

從全球波形梁鋼板護(hù)欄建設(shè)工程來看，常見的波形梁鋼板護(hù)欄系統(tǒng)的端頭有以下三種方式。

第一，地錨式端頭。波形梁鋼板護(hù)欄早期最常用的處理方式是先將一段鋼板梁先折彎，再用螺栓連接在一起，形成一種固定在深層地基上的鋼筋混凝土地基。下圖1為波形梁鋼板護(hù)欄端頭下彎的方法，長(zhǎng)度8.2米，從第一個(gè)立柱開始，逐步轉(zhuǎn)動(dòng)鋼板梁90度，直至終點(diǎn)，然后將其埋入路基中。

第二，圓頭式端頭。采用半圓形鋼板安裝在波形梁端部，端梁呈圓弧形。常見規(guī)格包括R250、R350、R750等，根據(jù)道路線形選擇?。

第三，外展式端頭。波形梁鋼板護(hù)欄端頭外展是指將防護(hù)欄桿的上游端頭往路邊延伸，從而與路緣距離較遠(yuǎn)。其中，圖2a的實(shí)踐來源于圖1，在端部的第一支桿起到逐步轉(zhuǎn)動(dòng)鋼板的作用使得它平穩(wěn)地彎曲，延伸到終點(diǎn)，然后埋入路基，即道路工程界通稱的“外展地錨式”。外展地錨式端頭的處理方式與之前提到的下彎錨碇式存在相似的問題，兩者均存在顯著的缺陷。端頭部分呈現(xiàn)斜坡狀，當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)容易產(chǎn)生爬升現(xiàn)象，尤其在高速行駛的情況下車輛可能被拋向空中。因此，在端頭附近應(yīng)配備適當(dāng)?shù)木緲?biāo)志和反光裝置。圖2b和2c展示了在端頭外展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了圓頭狀的吸能裝置，這種設(shè)計(jì)在道路工程領(lǐng)域被稱為“外展圓頭式”。

通過將過渡段護(hù)欄向外延伸，可有效防止車輛偏離道路并撞擊護(hù)欄端部。但當(dāng)外展角度過大時(shí)，車輛與護(hù)欄的碰撞角度也隨之增大，從而降低了護(hù)欄的防護(hù)效果（見圖3）。另外，由于波形梁鋼板護(hù)欄端部的外展，汽車撞擊后還會(huì)被反彈到行車道甚至對(duì)向車道，從而導(dǎo)致二次損傷，其狀況在區(qū)域內(nèi)雙向兩車道的路段尤為突出。項(xiàng)目路側(cè)護(hù)欄端頭采用外展式，混凝土護(hù)欄與波形梁護(hù)欄之間設(shè)置過渡段，經(jīng)核查，項(xiàng)目主線路側(cè)及中央分隔帶護(hù)欄端頭處理、護(hù)欄銜接過渡符合規(guī)范要求。

3.6 波形梁板拼接與線形調(diào)整

公路波形梁施工中搭接方向是施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。搭接方向應(yīng)與車輛行駛方向保持一致，以確保安裝的準(zhǔn)確性和安全性。在護(hù)欄板離地間距控制方面，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定準(zhǔn)確的間距數(shù)值，施工中使用專門的測(cè)量工具，如水準(zhǔn)儀等對(duì)每一塊護(hù)欄板的離地高度進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整。由于路面平整度可能存在一定的誤差，在實(shí)際調(diào)整時(shí)，需綜合考慮多塊護(hù)欄板的情況，保證整體的離地間距均勻一致[4]。在進(jìn)行波形梁護(hù)欄的縱向測(cè)量放樣過程中，直線部分通常以100米為一個(gè)單位進(jìn)行放線，而曲線部分則以60米為一個(gè)單位進(jìn)行放線。隨后，每隔10米或8米設(shè)置一個(gè)控制點(diǎn)。在這些控制點(diǎn)上，要用釘子將線繩拉直，以保證線形的順暢性和與路面的整體協(xié)調(diào)性。對(duì)于曲線地段，可以采用累疊方法，得到光滑、連續(xù)的曲線。在用線繩定位后，根據(jù)間距為4（或2米）和道路寬度，對(duì)立柱的位置進(jìn)行定位，并與立柱的垂直度相結(jié)合，保證其平直度。在波形梁的安裝流程中，線形調(diào)整可分為三個(gè)主要階段：①初始定位調(diào)節(jié)；②分段區(qū)域微調(diào)；③全面線形精調(diào)，以此保證護(hù)欄掛板后的整體直線度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

由于波形梁施工時(shí)調(diào)整頻率較高，故不宜過早旋緊聯(lián)接螺栓，使裝配時(shí)可依據(jù)波形梁長(zhǎng)孔及時(shí)調(diào)整，使其光滑、平坦，避免出現(xiàn)局部凸凹現(xiàn)象。確保護(hù)欄線形比較平整后，方可作最終扣緊。為使用長(zhǎng)圓孔調(diào)整溫度應(yīng)力。另外，在設(shè)置波形護(hù)欄的過程中，若出現(xiàn)損傷，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，必要時(shí)更換護(hù)欄板，以滿足有關(guān)規(guī)定。安裝工作結(jié)束后，要對(duì)波形護(hù)欄的平交、高低等進(jìn)行總體調(diào)節(jié)，以便調(diào)整后的曲線與路面的方向相吻合，調(diào)整完畢后要由監(jiān)理人員進(jìn)行驗(yàn)收。

4 結(jié)語

高速公路波形梁鋼護(hù)欄施工是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，涉及很多的規(guī)范和專業(yè)知識(shí)，施工人員必須正確地掌握相關(guān)的施工規(guī)程，并且要讓技術(shù)人員能夠很好地控制施工質(zhì)量，這樣才能確保波形梁鋼護(hù)欄保質(zhì)保量的完成，從而保證高速公路的安全、可靠運(yùn)行。

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