中央分隔带加强型预制装配式护栏施工技术

刘 慧, 刘春涛, 罗 一, 郑 果, 温大龙, 曾 东

(四川交投建设工程股份有限公司桥梁与隧道工程分公司，四川成都 610041)

新泽西(混凝土)护栏是一种具有“凸”字形设计断面的护栏，广泛用于道路结构中，用以区隔车流、阻断通行，避免车辆失控以后驶出路外，起到引导驾驶的作用[1-2]。新泽西护栏的特点在于：在车辆与护栏碰撞的瞬间，护栏保持刚性状态，基本上不存在位移与变形，主要通过车辆沿护栏面爬高和转向来吸收碰撞能量，且车辆碰撞之后可以恢复到正常行驶路面，有效降低了车辆损坏，保障了车上乘客的安全[3-5]。由于现有新泽西护栏的高度普遍偏低，尽管能有效防护小型车辆碰撞护栏之后的安全性，但对大型车辆而言，可能会因其穿越护栏驶入对向车道而引发二次碰撞。同时，现有新泽西护栏表观上的厚重感将会对小型车辆驾驶员造成视觉冲突和心理压力[6]，因而在其设计和施工中仍存在一些局限性。

为克服上述问题，本文以成乐高速扩容建设项目为依托，从新泽西护栏的结构优化、预制生产、现场安装及维护等方面开展系统研究，集成了中央分隔带加强型预制装配式护栏施工技术，以期为新泽西护栏的优化设计及推广应用提供指导和借鉴作用。

1 工程概况

成乐高速公路扩容建设青龙场至眉山试验段工程项目沿成乐高速公路原路加宽，路线里程长28 km，采用双侧加宽模式将原高速公路由双向四车道扩建为双向八车道，扩宽后路基宽度40.5 m，设计速度维持100 km/h。

中央分隔带宽度1.5 m，新泽西护栏总长度26.6 km，总高度1.1 m，调平层采用分离式基础、厚度0.18 m，左右幅护栏内设支撑块。

2 护栏的结构优化设计

2.1 设计原则

本项目护栏路基段中央分隔带护栏优化设计以“安全、科学、适用、经济”为原则，全线路基段中央分隔带采用混凝土护栏结构，护栏采用分离式设置方案，防护等级为五(SA)级，防护能量大于 400 kJ。

根据以往的科研经验，设计细则中的护栏断面尺寸过大，因此结合本项目实际情况，针对设计细则中规定的分离式中分带混凝土护栏结构从配筋、结构尺寸及护栏基础等方面展开优化工作，以期达到混凝土护栏与绿化防炫相结合的景观提升要求，并实现安全、经济、美观的预期效果。

2.2 设计方案

根据成都至乐山高速公路现有中央分隔带混凝土护栏设计，采用理论分析、计算机仿真方法，通过对图1中的护栏结构进行对比研究，提出中央分隔带混凝土护栏优化结构，并依据JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》，对优化后护栏结构进行安全性能评价，验证其是否能达到五(SA)级防护等级。

图1 护栏结构类型

分析结果表明，加强型坡面更容易使车辆恢复到正常行驶姿态，且乘员所受冲击较少，导向功能和缓冲功能均较优。基于护栏迎撞面坡面分析和阻爬坎功能分析结果，本项目优化后护栏结构选用如图1(e)所示的加强型(带有阻爬坎的改进型)坡面。优化后的护栏顶宽15 cm，底宽33 cm，路面以上高度1 m，两侧护栏墙体间净距为840 mm；护栏背部为竖直平面，方便预制和背部连接螺栓的定位，混凝土用量为470 m3/km，如图2所示。

(a) 路基段护栏结构断面

(b) 桥梁段护栏结构断面图2 优化后的加强型预制装配式护栏断面(单位：mm)

通过优化，在保证安全防护要求的前提下，减小了护栏断面尺寸，提高了护栏的经济性。另外，护栏背部优化为竖直面、增加两侧护栏墙体间净距，提高了施工效率，且有利于中分带结构物的设置和绿植的生长；通过对护栏配筋的设计，增加了护栏保护层厚度、提高了钢筋防腐性，提升了护栏在成乐高速的适用性。

通过优化，将支撑块布置方式确定为间距2 m的预制支撑块，减小了工程量；并对枕梁结构进行优化，提升了针对扩容工程分幅施工需求的适应性；且根据设计细则的要求将护栏基础嵌固确定为 10 cm，进一步提升了安全性。

3 施工技术研究

3.1 模板选择与安装

模板全部采用定型钢模板，采用4 mm普通碳钢+1 mm不锈钢板合成的合成钢板，模板厂家按照图纸要求进行制作，模板的精度及强度满足要求，每一面均是一块整体钢模。

混凝土护栏预制采用“倒模板”施工工艺。模板安装采用人工安装龙门吊、电动扳手辅助。模板安装拼接时，检查构件尺寸、螺栓牢固稳定性及接缝有无缝隙，然后用对拉螺栓将模板倒置。安装完成后进行自检，检查安装尺寸是否合格，各个固定点是否牢固可靠。

3.2 钢筋制作

为了保证在施工中钢筋加工和安装放样正确，施工中采用钢筋胎架定位；为加强钢筋骨架的整体性，钢筋骨架采用点焊和绑扎的方法成型，钢筋半成品的制作在钢筋加工棚内按照图纸大样图统一制作。

为保证结构物保护层的厚度，在钢筋及钢模之间以1m间距呈梅花形放置垫块，并用扎丝将垫块绑扎在钢筋上，避免模板安装时垫块的位置移动，造成钢筋保护层厚度不足的问题。垫块需用水浸泡，避免对干净模板造成二次污染(图3)。

图3 钢筋入模

3.3 混凝土浇筑

混凝土浇捣分三层进行，浇筑采用水平分层、斜向分段的连续浇筑方式，从小构件的一端顺序向另一端推进，混凝土连续浇筑，一次成型。

每套模板配置1个φ30 mm插入式振动器，操作上快插慢拔，插入式振动器移位间距不超过振动器作用半径的1.5倍(45 cm)。混凝土浇筑完毕，表面用长尺刮平，然后用木抹子收浆，要求力度均匀，抹面平整。在混凝土初凝前用钢抹再次收抹以减少混凝土的收缩裂缝并压光。浇筑完成后，用土工布覆盖喷淋养生。

3.4 成品拆模与养生

拆模完成之后，待混凝土强度达到设计强度的80 %后，将混凝土护栏用叉车转移至护栏养护区；成品构件由叉车转运至构件存放区，构件水平间距0.5 m，整体预制的构件单体排列，分成两半预制的构件间隔0.3 m对面咬合排列。

拆模后吊运至养护区连续7 d喷淋养护，保证混凝土表面湿润。混凝土护栏养护区设置自动喷淋养护设备，养生期间混凝土表面始终保持湿润状态。

3.5 现场安装

新泽西护栏安装主要采用叉车进行安装，先由测量人员放出中央分隔带的具体偏距和标高，并在临近的地方选取合适的位置打入钢钉进行标注，记录数据。钢钉作为调平层开挖宽度和高度的基准点，直线段间距为10 m，曲线段间距为5 m。

安装前先用墨线在调平层上印出护栏的边线，施工人员用叉车起吊护栏，将护栏依次安装在调平层上，逐步调整护栏的线性及标高，叉车起吊高度约为离地面20 cm。最后用锚固钢板将已经调平安装好的新泽西护栏连接成一个整体。

新泽西护栏安装过程中，为确保线性顺直、美观，采用纵向挂线方式进行调整新泽西高度，并采用木板或钢板对无法达到顺直要求的新泽西进行垫起。

待新泽西护栏安装、调形完成后，采用砂浆对新泽西底部空隙部位及预留吊装孔进行填充，填充必须密实、无空洞(图4)。

图4 新泽西护栏线性调整

3.6 新泽西护栏涂装

(1)冲洗混凝土表面：将混凝土表面浮浆、混凝土疙瘩铲除干净，表面浮灰、泥土等污染物用水冲洗干净。

(2)硅烷浸渍剂(二遍)：采用辊涂、密封喷枪等方式，大面积施工使用喷涂方式。

(3)基底调整材(二遍)：采用喷涂或辊涂方式，混凝土表面基体颜色漆，整体喷涂均匀，涂覆均匀，允许出现因原结构遗留的色差，微小蜂窝、麻面、坑窝等，喷涂后基体颜色达到整体一致；原混凝土肌理与颜色呈现度达20 %～30 %。

(4)透气型混凝土保护面漆(二遍)：采用喷涂或辊涂方式，混凝土表面保护涂料，涂抹均匀，光泽一致，不得有漏涂、流挂等缺陷。

(5)硅类透明清漆(二遍)：采用喷涂或辊涂方式，涂覆均匀，不得有漏涂；涂覆后基体表面平整、洁净、光滑，装饰效果明显，颜色自然均匀，通过基体表面防水测试达到不渗水，用水泼到基面颜色无任何变化，不变深、不变湿(图5)。

图5 新泽西护栏成品

4 结束语

针对中央分隔带混凝土护栏存在的工程问题与安全隐患，本文以成乐高速公路扩容建设项目为依托，通过对分离式中分带混凝土护栏结构的配筋、结构尺寸及护栏基础等方面的优化设计与对比分析，提出了加强型预制装配式护栏的优化结构，在保证其安全防护性能的同时，充分体现了安全、经济的公路建设理念，社会效益显著。针对混凝土护栏的施工质量问题及施工要点，集成了包括模板选型与安装、钢筋制作、混凝土浇筑、现场安装、护栏涂装等成套的施工技术，可为中央分隔带加强型预制装配式护栏在其他类似路段的推广应用提供指导和借鉴。