霍冬霞, 寧躍云

(1.湖南省交通科學(xué)研究院有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410015; 2.同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究(集團(tuán))有限公司， 上海 200092)

1 項(xiàng)目概述

衡棗高速東起衡陽(yáng)市衡南縣洪市互通，西至永州市零陵區(qū)珠山鎮(zhèn)棗木鋪村，與廣西省桂林全州縣相連。主線為雙向四車道高速公路，設(shè)計(jì)車速采用100 km/h和120 km/h兩個(gè)等級(jí)，全長(zhǎng)約186 km。項(xiàng)目于2003年12月建成，目前已通車運(yùn)營(yíng)16 a。護(hù)欄作為高速公路重要的安全設(shè)施，在保護(hù)行車安全方面發(fā)揮著重要作用。高速公路上一旦出現(xiàn)車輛與護(hù)欄碰撞事故，不僅會(huì)對(duì)自身車輛及同向車輛造成危害，甚至可能沖破中央分隔護(hù)欄從而威脅到對(duì)面車輛的安全。因此《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D81—2017)[1](以下簡(jiǎn)稱“17版規(guī)范”)將護(hù)攔設(shè)置的重要性及防撞性提到了新的高度。

2 護(hù)欄現(xiàn)狀

本項(xiàng)目現(xiàn)有路基護(hù)欄，除近期新設(shè)置的護(hù)欄(如ETC門架立柱處護(hù)欄)，主線其余路段的路側(cè)和中央分隔帶護(hù)欄，以及互通匝道的路側(cè)護(hù)欄基本按照《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 074—94)[2](以下簡(jiǎn)稱“94版規(guī)范”)設(shè)計(jì)和實(shí)施。波形梁護(hù)欄立柱規(guī)格為φ114 mm×4.5 mm(立柱外徑×立柱壁厚)，波形梁板厚3.0 mm。目前中央分隔帶開(kāi)口采用的活動(dòng)護(hù)欄主要有：組合型波形板活動(dòng)式鋼護(hù)欄和伸縮式活動(dòng)護(hù)欄，較少一部分開(kāi)口設(shè)置了混凝土開(kāi)口護(hù)欄。伸縮式活動(dòng)護(hù)欄僅具備隔離功能，不具備防護(hù)能力。

3 新舊護(hù)欄比較分析

根據(jù)調(diào)查，衡棗高速現(xiàn)有路側(cè)護(hù)欄中，除部分橋梁設(shè)置組合式砼護(hù)欄外，其它路段均按“94版規(guī)范”設(shè)置A級(jí)波形梁護(hù)欄。由于原“94版規(guī)范”采用的等級(jí)護(hù)欄在當(dāng)時(shí)僅是作為設(shè)計(jì)條件提出，均未規(guī)定評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于高速公路護(hù)欄的實(shí)際防護(hù)能力、安全性能以及新結(jié)構(gòu)形式的護(hù)欄應(yīng)該通過(guò)何種試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，均沒(méi)有相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，所以當(dāng)時(shí)的護(hù)欄實(shí)際防護(hù)水平并不明確。 為與現(xiàn)行“17版規(guī)范”進(jìn)行分析比較，對(duì)“94版規(guī)范”A級(jí)、S級(jí)護(hù)欄進(jìn)行碰撞能量計(jì)算：

式中：E為碰撞能量，m為車輛總質(zhì)量，V為碰撞速度；θ為碰撞角度。

“94版規(guī)范”與現(xiàn)行“17版規(guī)范”護(hù)欄碰撞能量指標(biāo)對(duì)比分析如表1所示。

表1 新舊規(guī)范護(hù)欄碰撞能量指標(biāo)對(duì)照表防撞等級(jí)碰撞速度V /(km·h-1)車輛質(zhì)量m/t碰撞角度θ/(°)碰撞能量E/kJ備注A 6010159394版規(guī)范S 80101516594版規(guī)范A 60102016017版規(guī)范SB 80102028017版規(guī)范

通過(guò)對(duì)比，“17版規(guī)范”相較于“94版規(guī)范”的公路護(hù)欄碰撞條件有很大提高，同等級(jí)護(hù)欄碰撞能量指標(biāo)大幅提高，A級(jí)護(hù)欄提高67 kJ，S級(jí)提高115 kJ，升幅均超過(guò)70%。

4 交通調(diào)查及標(biāo)準(zhǔn)選擇

公路交通調(diào)查是在收集公路建設(shè)項(xiàng)目影響區(qū)域內(nèi)已有統(tǒng)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)影響區(qū)域和擬建項(xiàng)目進(jìn)行交通參數(shù)的調(diào)查與觀測(cè)，為道路建設(shè)提供最直接的資料。本次公路交通的進(jìn)一步調(diào)查主要包括影響區(qū)域交通量OD調(diào)查和相關(guān)公路斷面流量調(diào)查兩部分。

OD調(diào)查以高速聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合路邊停車詢問(wèn)的方法進(jìn)行，調(diào)查內(nèi)容主要包括：車型、起訖點(diǎn)、額定噸(座)位、實(shí)載噸(座)位、貨類等。由于衡棗高速公路各收費(fèi)站具有完整的出入口流量數(shù)據(jù)，本次方案調(diào)用收費(fèi)站收費(fèi)詳單，進(jìn)行OD流量統(tǒng)計(jì)。

本次調(diào)查在收集連續(xù)交通觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)于公路上設(shè)置短期人工計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行斷面流量觀測(cè)；斷面流量觀測(cè)數(shù)據(jù)采用衡陽(yáng)市、永州市高速公路管理處觀測(cè)站數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

4.1 交通流量情況

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析:全線4個(gè)觀測(cè)站中，石埠站交通流量最大，洪市站交通量最小。全線2018年平均日交通量折算數(shù)為26 609 pcu/d，近5 a的平均日交通量增長(zhǎng)率為5.47%。

圖1 衡棗高速公路各觀測(cè)站近5 a交通量增長(zhǎng)情況

4.2 車型比例情況

根據(jù)道路交通條件以及收費(fèi)公路車型劃分情況，將車輛類型劃為6類。從調(diào)查的車輛類型構(gòu)成來(lái)看，衡棗高速公路的交通車型構(gòu)成主要以客車為主，車型比例見(jiàn)圖2。

圖2 衡棗高速公路車型比例

4.3 護(hù)欄改造標(biāo)準(zhǔn)選擇

通過(guò)以上兩組數(shù)據(jù)可知，衡棗高速作為國(guó)家高速公路主干線，交通量大且持續(xù)保持增長(zhǎng)，重車、貨車占比較高。因此，綜合分析道路安全保障需求、工程投資、后期運(yùn)行維護(hù)等因素，擬定本次大修護(hù)欄以現(xiàn)行“17版規(guī)范”為基本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5 護(hù)欄改造方案分析與比選

5.1 路側(cè)護(hù)欄方案

基于前文分析，設(shè)計(jì)采用對(duì)現(xiàn)有路側(cè)A級(jí)護(hù)欄進(jìn)行全部更換的方案。通過(guò)對(duì)不同路況和路段進(jìn)行分段細(xì)化設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)過(guò)度防護(hù)引起造價(jià)偏高或防護(hù)過(guò)低造成安全隱患，擬定設(shè)置方案如下。

5.1.1填方路段

主線路基填方高度3 m≤h<12 m的路段，路側(cè)計(jì)算凈區(qū)寬度范圍內(nèi)分布有江、河、湖、海、沼澤等水深1.5 m以上水域，路側(cè)計(jì)算凈區(qū)寬度范圍內(nèi)分布有Ⅰ級(jí)鐵路、一級(jí)公路等，或分布有車輛不能安全穿越的照明燈具、攝像機(jī)、交通標(biāo)志、聲屏障等設(shè)施的路段，路側(cè)設(shè)置SB級(jí)護(hù)欄。主線路基填方高度h≥12 m，路側(cè)2 m范圍內(nèi)設(shè)有上跨橋梁橋墩的路段，設(shè)置SA級(jí)護(hù)欄。除符合上述兩個(gè)條件外的其余路段，設(shè)置A級(jí)護(hù)欄。

5.1.2挖方路段

除部分符合路側(cè)凈區(qū)條件的路段不設(shè)護(hù)欄外，路側(cè)未設(shè)置蓋板的邊溝路段設(shè)置Gr-A-4E級(jí)波形梁護(hù)欄。

5.1.3路側(cè)波形梁護(hù)欄

在填挖路基交界處的起點(diǎn)位置，應(yīng)從填挖零點(diǎn)向挖方延伸20 m，并設(shè)置外展圓頭式的上游端部，端頭向外跨越邊溝后延伸至挖方邊坡處，并與挖方邊坡緊密結(jié)合。下游端部采用圓頭式結(jié)構(gòu)。波形梁護(hù)欄與混凝土護(hù)欄采用BT-1端部做過(guò)渡連接。

5.1.4交通分流三角地帶

靠主線和匝道兩側(cè)各12 m范圍內(nèi)采用Gr-A-2E波形梁護(hù)欄，并設(shè)置防撞墊，防撞墊末端要與波形梁護(hù)欄有效過(guò)渡。交通合流端三角地帶采用圓形端頭將三角端兩側(cè)的波形梁護(hù)欄連接起來(lái)。

5.2 中央分隔帶護(hù)欄方案

中央分隔帶護(hù)欄原設(shè)置為Am級(jí)波型，并在護(hù)欄內(nèi)種植防眩植物。從多年運(yùn)營(yíng)與維護(hù)情況來(lái)看，植物防眩養(yǎng)護(hù)困難，局部路段有枯死、缺失等情況，且表面綠化的中央分隔帶，雨水下滲易造成中溝堵塞，如雨水不能快速排出，則會(huì)向兩側(cè)遷移，影響路基路面的結(jié)構(gòu)性能。本次改造采用對(duì)綠色植物全部移除，替換為防眩板的方案。根據(jù)“17版規(guī)范”規(guī)定，并考慮到本項(xiàng)目大型車輛比例高，車輛進(jìn)入對(duì)向車道有可能造成二次特大交通事故，方案擬采用新建SAm級(jí)混凝土護(hù)欄、高度為100 cm，比原有波形梁護(hù)欄高出20 cm以上，能更有效地阻攔車輛翻越護(hù)欄，侵入另半幅車道。

5.3 中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄方案

原衡棗高速主線和匝道中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄包括3種形式：伸縮型活動(dòng)護(hù)欄、插拔式波形梁護(hù)欄、隔離墩。這3種護(hù)欄基本只具有隔離功能，不具備防撞能力，無(wú)防護(hù)等級(jí)。開(kāi)口護(hù)欄處防撞能力不足，易導(dǎo)致車輛沖入對(duì)向車道引發(fā)惡性交通事故，成為中央分隔帶的安全隱患，所以方案擬對(duì)原有中央開(kāi)口護(hù)欄全部予以更換。

根據(jù)高速公路中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于三級(jí)的要求，以及保持與中央分隔帶一致性的原則，本工程采用可移動(dòng)SAm級(jí)中分帶混凝土護(hù)欄。防護(hù)等級(jí)為五級(jí)，防護(hù)能量≥400 kJ。SAm級(jí)中央分隔帶混凝土活動(dòng)護(hù)欄采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由護(hù)欄端頭、護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)段、插拔樁柱、路基預(yù)埋套管及接頭構(gòu)成(見(jiàn)圖3)。護(hù)欄標(biāo)準(zhǔn)段節(jié)與節(jié)之間通過(guò)接頭進(jìn)行連接，護(hù)欄端頭與中央分隔帶混凝土護(hù)欄連接時(shí)采用與中央分隔帶混凝土護(hù)欄相同的縱向連接形式，護(hù)欄需開(kāi)啟時(shí)通過(guò)專門的機(jī)械配合將開(kāi)口打開(kāi)。安裝前護(hù)欄安全性能應(yīng)通過(guò)小型客車、大型客車和大型貨車3種車型碰撞試驗(yàn)檢測(cè)且各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均符合《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定。

圖3 中央分隔帶開(kāi)口段混凝土護(hù)欄(單位： cm)

6 結(jié)語(yǔ)

高速路大修是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，較優(yōu)的解決方案必須基于詳細(xì)的數(shù)據(jù)調(diào)查、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆桨副容^，同時(shí)需綜合考慮造價(jià)、施工、工期等多面方影響。衡棗高速護(hù)欄改造方案從既有護(hù)欄的調(diào)查入手，通過(guò)交通調(diào)查以及考慮新舊規(guī)范的對(duì)比、理解和執(zhí)行等因素，最終確定改造方案。文章總結(jié)出的一些設(shè)計(jì)思路與方法，可為其它同類工程提供參考。