高速公路工程波形梁鋼護欄的施工工藝實踐探討

摘 要：護欄作為高速公路被動防護系統的重要組成部分，是維護道路交通安全的關鍵屏障，對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。在各類護欄設施中，波形梁鋼護欄憑借其獨特的半剛性特性和連續的梁式結構而備受關注。這種護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的撞擊能量，起到較好的減震效果，從而減輕交通事故的嚴重性。文章旨在詳細闡述高速公路波形梁鋼護欄的施工工藝，為類似工程提供有價值的參考。

關鍵詞：高速公路 波形梁鋼護欄 施工工藝

近幾年，隨著交通運輸事業的迅猛發展，隨之而來的是嚴重的超限運輸及安全隱患。護欄是高速公路上最主要的一項被動安全防護措施，它對于減少道路交通事故的發生、減輕經濟損失、保證車輛和旅客的生命與財產的安全有著十分重要的作用[1]。在眾多的結構形式的護欄中，波形梁護欄憑借其獨特的力學性能和經濟效益，被廣泛應用于高速公路[2]。因此，研究針對波形梁鋼護欄在施工過程中的安全技術進行了全面探討具有重要的實踐價值。

1 項目概況

G1816烏海至瑪沁國家高速公路蘭州新區至蘭州段（中通道）工程線路順接烏瑪高速景泰至中川機場段，終點位于九州以北。路線總長度為70.842公里。公路主線和聯絡線均按照雙向六車道的高速公路規格進行設計，而連接線則采用雙向六車道的一級公路標準。項目先期通車段連接蘭州新區T3航站樓立交與京藏高速。由于該項目為續建項目，項目自開始至再次啟動歷經時間久，路基自然沉降期長，沿線地形地勢分布較復雜、環境多樣，部分路段存在軟土地基、巖石地基等特殊地質條件，對護欄立柱打入和垂直度控制方面有更高要求，且下穿銀蘭客運專線，一旦車輛失控撞上鐵路橋墩后果嚴重。因此，需選用更穩固的基礎形式和更高強度的護欄材料，這些路段設置不低于SA級波形梁護欄，保障鐵路運行安全和公路行車安全。

2 波形梁鋼護欄設計形式

2.1 中分帶護欄

高速公路上的中央分隔帶護欄作為關鍵的安全防護裝置，其設計要求非常嚴格。項目設計原則為：（1）一般路段中央分隔帶護欄連續設置Am級波形梁護欄；（2）中央分隔帶開口兩端設置加強型Am級波形梁護欄，并配置CT型端頭，過渡段長度不少于14m，以增強開口處的安全性；（3）隧道入口中分帶設置不低于SB級的波形梁護欄過渡；（4）中分帶開口護欄可采用防護等級不小于Am級的開口護欄；（5）分離式路段中分帶護欄按照路側護欄進行設置；（6）護欄立柱上均需設置Ⅳ類反光膜。

2.2 路側護欄

項目路側全線設置護欄。邊坡坡率為1∶1.5條件下，一般路基段路側護欄設置原則如下：（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型波形梁護欄，對于邊坡高度介于3.5米至11米之間的區域，通常采用SB型波形梁護欄；而對于超過11米的區域，則通常采用SA級波形梁護欄；（2）在路側凈區內存在車輛可能不安全穿過的橋墩、照明燈桿、交通標志、聲屏障或機電外場設備時，應設置不低于SB級波形梁護欄；（3）波形梁護欄的起止處應設“AT”形端頭，其過渡部分應不小于14米。波形梁欄桿的連續架設長度應在70米以上。

3 高速公路波形梁鋼護欄施工工藝分析

3.1 施工前準備

第一，技術準備。在實施波形鋼護欄安裝工程之前，工程團隊必須全面掌握相關施工技術標準及招標文件的具體要求。此外，還需對擬建公路沿線的氣象條件、地質特征、路基開挖進度以及橋梁涵洞施工情況進行詳細勘察，以確保施工前的技術準備工作充分到位。

第二，機械和人員準備。對施工機械裝備進行歸類，建立詳細的名稱、規格、型、數等信息，并建立相關記錄。根據工程進度安排好機器和設備，確保工程順利實施。根據波形鋼欄桿施工現場的實際工作進展，對工作人員進行適時的調查[3]。

3.2 材料質量控制

在材料進入施工現場時需進行初步的檢測。依據《波形梁鋼護欄》（GB/T31439.1-2015和GB/T 31439.2-2015）以及《高速公路交通工程鋼構件防腐技術條件》（GB/T 18226-2015）的相關要求，對材料進行抽樣檢測。

3.3 立柱放樣及安裝

立柱放樣操作要嚴格按照設計圖進行施工，并以橋梁，通道，涵洞，中央分隔帶開口，立交，平交等為控制點，實現準確的測距和定位。護欄的設計需符合建筑限界的規定，通常情況下，高速公路波形梁護欄的立柱與外側土路肩的距離應保持在25cm以上。為準確放樣和保證護欄的線形，在有條件的情況下，建議使用經緯儀和水準儀等專業測量工具進行作業。此外，必須徹底調查和分析每一根柱子所處的地質情況，若發現涵洞頂部覆土不足或遭遇泄水管、地下通信管線等情況，應及時調整方案，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，必須對各立柱的位置進行詳細核查，以確保護欄面不會超出公路的邊界，從而避免對行車空間造成不必要的壓縮。同時，還需特別關注立柱外側的水平土壓力是否出現顯著下降。

立柱安裝應符合圖紙要求，與線路圖相一致。常用的施工技術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，首先依據測量所得的標高數據，精確計算出每根柱子的實際入土深度，并經檢查校驗后才能在定位點上打上立柱。打入立柱時要及時進行垂直度測量，查看有無偏差，如有偏差應及時進行調整。在立柱下入時，應掌握好錘擊頻率及落錘次數，保證立柱精確埋入指定標高。上一次打樁施工工藝合格后，才能開始下一步的施工，保證標高一致、間隔精確、縱、橫均豎直。

開挖法：針對無法直接進行路基施工的情況，可以采用立柱開挖技術。具體操作中，柱孔的直徑應不少于300毫米，深度則需達到500毫米以上，以確保適應各種地質條件的要求。立柱完工后應進行分層回填夯實，每層厚度控制在15cm以內，并采用與原路基相同材料，并滿足壓實度要求。巖石區柱孔應用粒料（如級配碎石）進行回填和壓實。當開挖破壞既有路面時，應采用C20混凝土恢復結構層，并確保與原路面標高一致。

砼基礎法：當立柱底部存在建筑結構且該結構頂部覆土厚度未達到立柱埋設深度時，應采用混凝土基礎施工法。具體施工流程如下：進行C20混凝土的配合比設計，并通過試塊試驗驗證其性能，待駐地監理工程師審核批準后方可進行混凝土澆筑作業。施工過程中，需使用風鎬在指定位置進行地面開挖，隨后按照設計圖紙準確安裝鑄鋼底座。混凝土應按照設計標號進行拌制并澆筑，確保底座預埋位置準確。當混凝土強度達到要求時，將其插入已經設置有防水墊片的基礎上，然后通過調節立柱的高度和緊固螺栓將其固定。最后，采用塑料薄膜+草簾覆蓋養護，直至達到設計強度要求，后采用回彈儀檢測混凝土強度。

特殊地質條件下的立柱安裝：針對項目中存在的砂巖路基，由于常規的打入法施工困難且易導致立柱變形，可采用預鉆孔后打入的方法。先使用專業鉆孔設備在砂巖路基上鉆孔，鉆孔深度和直徑根據設計要求確定，然后將立柱打入鉆孔中可有效減少打入時的阻力避免立柱變形。

立柱安裝到位后，應保證其水平和豎直方向能形成一條平滑直線。考慮到路面與土路肩高度差可能帶來的問題，項目所有立柱在設計要求上均增加10cm長度，以保證在滿足護欄板離地間距要求的同時，確保埋深符合標準，避免驗收不通過。

3.4 防阻塊安裝

安裝防阻塊時要保證它被準確地安放在預定的地方，為確保車輛行駛過程中立柱不會對車輪造成阻礙，此外，護欄設計需考慮在局部受力或碰撞情況下避免車輛突然減速。同時，應確保防阻塊的儲備充足，以便在必要時進行更換或補充。

3.5 護欄過渡與端頭設置安裝

從全球波形梁鋼板護欄建設工程來看，常見的波形梁鋼板護欄系統的端頭有以下三種方式。

第一，地錨式端頭。波形梁鋼板護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為波形梁鋼板護欄端頭下彎的方法，長度8.2米，從第一個立柱開始，逐步轉動鋼板梁90度，直至終點，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。常見規格包括R250、R350、R750等，根據道路線形選擇?。

第三，外展式端頭。波形梁鋼板護欄端頭外展是指將防護欄桿的上游端頭往路邊延伸，從而與路緣距離較遠。其中，圖2a的實踐來源于圖1，在端部的第一支桿起到逐步轉動鋼板的作用使得它平穩地彎曲，延伸到終點，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。端頭部分呈現斜坡狀，當車輛發生碰撞時容易產生爬升現象，尤其在高速行駛的情況下車輛可能被拋向空中。因此，在端頭附近應配備適當的警示標志和反光裝置。圖2b和2c展示了在端頭外展的基礎上，進一步增加了圓頭狀的吸能裝置，這種設計在道路工程領域被稱為“外展圓頭式”。

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

3.6 波形梁板拼接與線形調整

公路波形梁施工中搭接方向是施工中的一個重要環節。搭接方向應與車輛行駛方向保持一致，以確保安裝的準確性和安全性。在護欄板離地間距控制方面，要根據設計要求確定準確的間距數值，施工中使用專門的測量工具，如水準儀等對每一塊護欄板的離地高度進行測量和調整。由于路面平整度可能存在一定的誤差，在實際調整時，需綜合考慮多塊護欄板的情況，保證整體的離地間距均勻一致[4]。在進行波形梁護欄的縱向測量放樣過程中，直線部分通常以100米為一個單位進行放線，而曲線部分則以60米為一個單位進行放線。隨后，每隔10米或8米設置一個控制點。在這些控制點上，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調性。對于曲線地段，可以采用累疊方法，得到光滑、連續的曲線。在用線繩定位后，根據間距為4（或2米）和道路寬度，對立柱的位置進行定位，并與立柱的垂直度相結合，保證其平直度。在波形梁的安裝流程中，線形調整可分為三個主要階段：①初始定位調節；②分段區域微調；③全面線形精調，以此保證護欄掛板后的整體直線度符合標準要求。

由于波形梁施工時調整頻率較高，故不宜過早旋緊聯接螺栓，使裝配時可依據波形梁長孔及時調整，使其光滑、平坦，避免出現局部凸凹現象。確保護欄線形比較平整后，方可作最終扣緊。為使用長圓孔調整溫度應力。另外，在設置波形護欄的過程中，若出現損傷，應及時進行修補，必要時更換護欄板，以滿足有關規定。安裝工作結束后，要對波形護欄的平交、高低等進行總體調節，以便調整后的曲線與路面的方向相吻合，調整完畢后要由監理人員進行驗收。

4 結語

高速公路波形梁鋼護欄施工是一項比較復雜的工作，涉及很多的規范和專業知識，施工人員必須正確地掌握相關的施工規程，并且要讓技術人員能夠很好地控制施工質量，這樣才能確保波形梁鋼護欄保質保量的完成，從而保證高速公路的安全、可靠運行。

參考文獻：

[1]陳海軍.高速公路波形梁鋼護欄施工技術研究[J].交通世界，2024（14）：51-53.

[2]頡翠翠.高速公路波形梁鋼護欄施工技術探究[J].新疆有色金屬，2022，45（4）：93-94.

[3]孔祥凱，邢慶濤，張文輝，等.波形梁鋼護欄納米鋅合金防腐涂層評測研究[J].山東交通科技，2024（3）：112-115.

[4]宋敏.探究交通安全設施工程護欄施工難點控制[J].汽車周刊，2023（3）：43-45.