SA級開口護(hù)欄加工工藝及施工工藝研究

劉競陽，張玉洋，高玉山，羅福生，胡義磚

（1.云南云嶺高速公路交通科技有限公司，云南 昆明 650000；2.北京中路安交通科技有限公司，北京 100071；3.云南柏通交通科技有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

現(xiàn)有開口護(hù)欄的防護(hù)能力不足，失控車輛碰撞開口護(hù)欄闖入對向車道的事故時有發(fā)生，同時，由于開口護(hù)欄與標(biāo)準(zhǔn)段之間多存在不合理的過渡結(jié)構(gòu)，在中央分隔帶開口處發(fā)生交通事故的風(fēng)險很大，因此開口護(hù)欄應(yīng)具有足夠的防護(hù)能力來保護(hù)失控車輛，以減少交通事故可能造成的傷亡和損失?，F(xiàn)有具備一定防護(hù)能力且經(jīng)實車足尺碰撞試驗驗證的開口護(hù)欄，受結(jié)構(gòu)形式限制，往往材料用量較大，且大量采用了非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，不便于開口護(hù)欄的加工和施工。針對現(xiàn)有開口護(hù)欄的局限性，研發(fā)了防護(hù)等級達(dá)到SA級的中央分隔帶開口護(hù)欄，安全防護(hù)性能指標(biāo)滿足《公路護(hù)欄安全性能評價標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB05-1—2013）的要求。該中央分隔帶開口護(hù)欄多采用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行設(shè)計，加工及施工工藝簡單，滿足了對開口護(hù)欄加工和施工便利性的要求。

1 SA級開口護(hù)欄碰撞試驗

SA級開口護(hù)欄需要有較強的阻擋失控車輛沖向?qū)ο蜍嚨赖墓δ?，因此開口護(hù)欄主要由立柱、支架、三波梁和摩擦梁構(gòu)件組成來吸收碰撞能量。同時開口護(hù)欄與標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄之間應(yīng)該有合理的剛度過渡，因此需要在開口護(hù)欄端部加密立柱和支架，以達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄剛匹配的目的。開口護(hù)欄結(jié)構(gòu)如圖1所示。為了驗證開口護(hù)欄的綜合防護(hù)性能，對該結(jié)構(gòu)的中部和端部分別采用1.5t小型客車、14t中型客車和25t大型貨車分別以100km/h,80km/h,60km/h的碰撞速度和20°的碰撞角度進(jìn)行6次實車足尺碰撞試驗。經(jīng)6次3組車型的實車足尺碰撞試驗驗證，開口護(hù)欄各項安全性能指標(biāo)均滿足評價標(biāo)準(zhǔn)要求，防護(hù)能力達(dá)到SA級。

2 SA級開口護(hù)欄加工工藝

開口護(hù)欄的加工構(gòu)件主要包括立柱、支架、波形梁板（包括長度為4 320mm和2 320mm的三波板，以及改制的端部撐板）、摩擦梁及摩擦梁拼接板，其中立柱、波形梁板及摩擦梁均采用標(biāo)準(zhǔn)件。本項目依托開口護(hù)欄試驗樣品的加工制作，開展了加工工藝研究。

（1）立柱加工工藝

立柱采用Φ140鋼管制作，包括4.5mm和10mm兩種壁厚，頂部用鋼板封口，并焊接便于拆卸用的圓鋼提手。鋼管上開設(shè)圓孔與支架進(jìn)行連接，見圖2。

圖2 立柱

（2）支架加工工藝

支架為組合焊接件，由方管、波形梁連接板（橫隔梁）、摩擦梁連接板（槽形防阻塊）組成。方管采用標(biāo)準(zhǔn)直縫焊管，波形梁連接板及摩擦梁連接板均采用整板壓制（或折彎）成型，成型后焊接于方管上，支架上開設(shè)圓孔與立柱連接，見圖3。焊接過程中為保證各構(gòu)件尺寸準(zhǔn)確，需借助工裝對構(gòu)件位置進(jìn)行固定，確認(rèn)無誤后再進(jìn)行焊接、打磨等后續(xù)工作。

圖3 支架

（3）波形梁板加工工藝

開口護(hù)欄所用波形梁板共3種規(guī)格，包括長4 320mm的RTB01三波板，長2 320mm的RTB03三波板，以及由長2 310mm的過渡板（單側(cè)漸變）進(jìn)行端部改制的端部撐板（見圖4）。

圖4 端部撐板

（4）摩擦梁及拼接件加工工藝

摩擦梁由14#槽鋼制作而成，包括兩種不同形式：摩擦梁1為單槽鋼結(jié)構(gòu)，見圖5（a），采用拼接板拼接，見圖6（a）；摩擦梁2為雙槽鋼對焊結(jié)構(gòu)，見圖5（b），采用拼接方管拼接，見圖6（b）。

圖5 摩擦梁

圖6 摩擦梁拼接件

（5）防腐工藝

開口護(hù)欄鋼構(gòu)件及螺栓均需進(jìn)行防腐處理，采用的方式為熱浸鍍鋅，防腐工藝滿足《公路交通工程鋼構(gòu)件防腐蝕技術(shù)條件》（GB/T 18226—2015）的要求，鍍鋅時應(yīng)注意開流鋅孔。為保證鍍鋅質(zhì)量，鍍鋅前可對鋼構(gòu)件進(jìn)行噴砂、拋丸等加工，以提高構(gòu)件抓鋅能力。構(gòu)件鋅層厚度不小于85μm，鍍鋅層表面應(yīng)均勻、完整、顏色一致，表面不得有流掛、滴瘤或多余結(jié)塊，鍍件表面應(yīng)無漏鍍、露鐵、擦痕等缺陷。

3 SA級開口護(hù)欄施工工藝

開口護(hù)欄的施工內(nèi)容及工藝流程見圖7，主要包括護(hù)欄的基礎(chǔ)施工、主體施工以及端部施工等3部分。

圖7 開口護(hù)欄施工流程圖

（1）開口護(hù)欄基礎(chǔ)施工工藝

在開口護(hù)欄施工前，需要根據(jù)條形立柱基礎(chǔ)的中心位置進(jìn)行定位放樣，并根據(jù)中心位置及基礎(chǔ)寬度畫出基礎(chǔ)邊框線。參照定位放樣確定的邊框線位置，采用切割機沿邊框線外側(cè)（可適當(dāng)放大2cm左右）切縫，進(jìn)行開挖基坑的施工，其中導(dǎo)向端頭處的開挖深度為200mm，立柱基礎(chǔ)的開挖深度為305mm。

基坑開挖完成后，將套管預(yù)埋定位并固定，然后澆筑C30混凝土。導(dǎo)向端頭可以采用現(xiàn)場澆筑施工，也可以采用預(yù)制安裝施工?，F(xiàn)場澆筑施工時分兩次澆筑，先與立柱條形基礎(chǔ)一起澆筑至路面標(biāo)高，然后對表面做鑿毛處理后澆筑路面以上部分。預(yù)制安裝施工時，先預(yù)制、安裝導(dǎo)向端頭，然后再澆筑立柱條形基礎(chǔ)至導(dǎo)向端頭兩側(cè)，見圖8。

圖8 導(dǎo)向端頭及立柱基礎(chǔ)

（2）開口護(hù)欄主體施工工藝

開口護(hù)欄樣品運至現(xiàn)場后，按設(shè)計圖紙要求組裝成單元節(jié)段，如圖9所示。組裝時注意波形板與摩擦梁的方向。

圖9 單元節(jié)段組裝

節(jié)段單元組裝完成后，將節(jié)段按設(shè)計位置安放好，并采用拼接螺栓將相鄰節(jié)段單元拼接，然后將立柱通過支架方管插入地面基礎(chǔ)的預(yù)埋套管內(nèi)，并用限位螺栓將立柱與支架固定，見圖10。

圖10 立柱安裝

進(jìn)行節(jié)段拼接時應(yīng)注意摩擦梁的拼接方式。端部框架單元與次端部框架單元的摩擦梁采用拼接套管拼接，見圖11（a）。次端部框架單元與標(biāo)準(zhǔn)框架單元之間、標(biāo)準(zhǔn)框架單元之間的摩擦梁均采用拼接板進(jìn)行拼接，見圖11（b）。同時，應(yīng)注意波形板的搭接方向。

圖11 單元節(jié)段拼接處

（3）開口護(hù)欄端部施工工藝

當(dāng)中間各單元節(jié)段安裝完畢并調(diào)整好線形后，可將端部框架單元的支架及立柱安裝好，然后對端部框架單元的波形板及摩擦梁進(jìn)行試裝。此時，以端部波形梁板及摩擦梁的錨固孔位置為基準(zhǔn)，在混凝土護(hù)欄上清楚標(biāo)注鉆孔孔位，定位好后進(jìn)行鉆孔，孔位為通孔，見圖12。鉆孔還包括混凝土端面上的兩個固定端部撐板的螺栓孔。

圖12 端部錨固孔定位

鉆孔完成后，安裝端部框架單元的波形梁板及摩擦梁，最后安裝并緊固錨固螺栓，將端部固定于混凝土護(hù)欄上。裝完端部框架單元后再檢查并緊固開口護(hù)欄的所有螺栓，見圖13。

圖13 端部框架單元安裝

開口護(hù)欄安裝完成后，便可安裝其他設(shè)施，如防眩板、輪廓標(biāo)等。安裝時注意不得破壞開口護(hù)欄的結(jié)構(gòu)件，不得影響其安全性能。

4 結(jié)語

本文針對現(xiàn)有中央分隔帶開口護(hù)欄存在的安全問題，通過實車足尺碰撞試驗，研發(fā)了一種安全性能滿足評價標(biāo)準(zhǔn)且通用性強的SA級中央分隔帶開口護(hù)欄，同時解決了高速公路實際運營中開口護(hù)欄過渡不合理的問題，填補了相關(guān)技術(shù)空白。

SA級開口護(hù)欄結(jié)構(gòu)多采用標(biāo)準(zhǔn)件，通過改進(jìn)加工工藝和施工工藝，實現(xiàn)了SA級開口護(hù)欄加工及施工的便利性、可操作性以及高質(zhì)量，為SA級開口護(hù)欄的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。