公路護(hù)欄與公路建筑限界凈間距取值的探討

張國斌

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 現(xiàn)狀及問題

公路護(hù)欄不得侵入公路建筑限界以內(nèi)，且應(yīng)與建筑限界的兩側(cè)邊界線保持合適距離。該距離的取值直接影響護(hù)欄結(jié)構(gòu)、橋梁和路基橫斷面、地下管線等的設(shè)計，從而影響著工程造價、交通安全，是公路設(shè)計和施工中的關(guān)鍵參數(shù)。在狹窄的中央分隔帶和土路肩內(nèi)，護(hù)欄的橫向布置范圍很有限，確定最優(yōu)縮進(jìn)值具有現(xiàn)實(shí)必要性和理論意義。

然而，截至目前國內(nèi)相關(guān)規(guī)范尚未對此作出合理的規(guī)定，國內(nèi)相關(guān)公路設(shè)計和施工單位的取值不一，有待進(jìn)一步研究。常見以下兩類取值。

1.1 取零值

即波形梁護(hù)欄的護(hù)欄面、混凝土護(hù)欄的坡腳緊貼建筑限界邊界線。例如：《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D81—2006）規(guī)定“（路側(cè)波形梁）護(hù)欄面可與土路肩左側(cè)邊緣線或路緣石左側(cè)立面重合”[1]，其附圖均是護(hù)欄面緊貼建筑限界邊界線，如圖1所示。公路互通A匝道、一級公路等公路經(jīng)常出現(xiàn)1 m寬的中央分隔帶，一般選擇組合型Am級波形梁護(hù)欄，其總寬度為50 cm，護(hù)欄面也是緊貼建筑限界兩側(cè)邊界線。G5京昆高速公路河北涿州段等高速公路，其中央分隔帶分離式混凝土護(hù)欄的坡腳緊貼左側(cè)路緣帶邊緣線。

這種方案忽視或造成如下問題：

a）中央分隔帶分離式混凝土護(hù)欄的上部會侵入公路建筑限界，如圖2所示。

圖1 波形梁護(hù)欄與公路建筑限界（單位：mm）

圖2 分離式混凝土護(hù)欄侵入公路建筑限界（單位：mm）

b）波形梁護(hù)欄與鋼筋混凝土護(hù)欄過渡段侵入建筑限界。

c）設(shè)計圖中護(hù)欄橫向位置看似沒有侵入建筑限界，實(shí)際上還是會侵入建筑限界。這是因?yàn)樵O(shè)計圖未考慮護(hù)欄結(jié)構(gòu)性偏差和施工偏差、公路實(shí)際等因素。

d）設(shè)計圖取零值，施工單位縮進(jìn)，導(dǎo)致圖與現(xiàn)場不符，護(hù)欄與車道外側(cè)設(shè)施沖突或安全間距變小，誘發(fā)施工風(fēng)險。如護(hù)欄立柱與地下機(jī)電管線、集水井等沖突，中分帶護(hù)欄立柱要全部采用混凝土基礎(chǔ)，并影響混凝土基礎(chǔ)尺寸和配筋。

1.2 取50～300 mm

即護(hù)欄縮進(jìn)設(shè)置，縮進(jìn)值多在100～300 mm。但縮進(jìn)值多缺乏深入的研究計算，存在盲目性。比如，簡單取C值即250 mm，中央分隔帶和路側(cè)護(hù)欄縮進(jìn)值相同等，這造成如下問題。

a）橋梁和路基段混凝土護(hù)欄縮進(jìn)過大，導(dǎo)致左側(cè)路緣帶和左右側(cè)硬路肩實(shí)際寬度大于路基段，橋梁及路面鋪筑面積增加，造價提高。

b）對于等于和小于1.5 m的中央分隔帶，采用分幅設(shè)計橋梁，中央分隔帶混凝土護(hù)欄兩側(cè)凈距過小或甚至沒有，安裝防眩設(shè)施支架、機(jī)電管道的空間不足。

c）護(hù)欄立柱與路邊石、邊溝沖突。

d）縮進(jìn)距離過大，對路側(cè)防眩設(shè)施、墩柱等的安全保護(hù)效果變差。

e）有攔水帶路段，波形梁護(hù)欄高度不滿足規(guī)范。攔水帶沿硬路肩外側(cè)或路面外側(cè)邊緣設(shè)置，因此，護(hù)欄縮進(jìn)后，護(hù)欄實(shí)際有效高度應(yīng)從攔水帶頂面算起，護(hù)欄立柱要加長。

2 護(hù)欄縮進(jìn)值取值

不同形式護(hù)欄、不同類型公路，縮進(jìn)值影響因素不同，取值范圍也不同。本文主要以A、Am級波形梁護(hù)欄和混凝土護(hù)欄進(jìn)行研究。

2.1 波形梁護(hù)欄縮進(jìn)值影響因素

2.1.1 波形梁護(hù)欄自身因素

2.1.1.1 制造偏差

a）制造允許偏差。在制造時，波形梁板、防阻塊、立柱、緊固件等構(gòu)件的厚度、形狀都有允許偏差，其中二波形梁板波高、F型防阻塊總寬度、φ140立柱外徑的允許偏差是主要影響因素，分別為0～+3 mm、-3～+3 mm、-1.4～+1.4 mm[2]。b）鍍鋅防腐層對厚度也有少許影響，對波形梁護(hù)欄整體的影響不超過0.5 mm。綜合考慮制造允許偏差的疊加影響，最大約為8 mm。

2.1.1.2 波形梁板拼接間隙

波形梁板拼接時并不能完全貼合，而是有間隙。以使用最為廣泛的圓弧形等截面二波形梁板為例，移動標(biāo)準(zhǔn)截面，波形梁板中心凈距約19 mm時，邊緣開始相觸；波形梁板中心凈距約3 mm時，大部分板面已經(jīng)接觸，這可看作是拼接時的最小凈距。綜合考慮拼接時波形梁板彈性和非彈性變形，外觀質(zhì)量允許的毛刺、凸起等瑕疵，制造偏差等因素對拼接間隙的影響，拼接間隙可認(rèn)為在4～15 mm之間。

2.1.1.3 直線護(hù)欄與曲線公路間距

波形梁護(hù)欄板以4 m標(biāo)準(zhǔn)板為主，混凝土護(hù)欄模板一般為4 m和2 m長，因此，曲線路段、護(hù)欄與路線是割線與圓弧的關(guān)系，護(hù)欄中部會比兩端更靠近內(nèi)側(cè)行車道。若兩端緊貼建筑限界的邊界線，護(hù)欄板中點(diǎn)侵入量，其中R為曲線半徑。R=700 m 的主線，Q=2.9 mm；R=70 m 的匝道，Q=28.6 mm；R=50 m的匝道，Q=40.0 mm。因此，《公路波形梁鋼護(hù)欄》（JT/T 281—2007）規(guī)定，“波形梁板的彎曲度每米不得大于1.5 mm”，“曲線半徑小于70 m，波形梁板應(yīng)根據(jù)曲線半徑加工成相應(yīng)的弧線形”[1]。

2.1.1.4 施工偏差

如根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范和檢測規(guī)范規(guī)定，波形梁護(hù)欄立柱的橫向位置、豎直度等允許有10～20 mm的偏差。

2.1.2 公路條件因素

2.1.2.1 公路建筑限界

依據(jù)相關(guān)規(guī)范，任何公路設(shè)施不得侵入公路建筑限界。波形梁護(hù)欄上部橫向凸出，因此縮進(jìn)值主要是考慮護(hù)欄板與建筑限界間距，如圖1。而混凝土護(hù)欄是上窄下寬，因此中央分隔帶混凝土護(hù)欄縮進(jìn)值主要是考慮距路面25 cm處與建筑限界間距，如圖2。

2.1.2.2 土路肩寬度及路邊石

規(guī)范要求波形梁護(hù)欄的立柱外側(cè)土路肩保護(hù)層厚度不應(yīng)小于25 cm[1]。

路邊石頂寬度一般為25 cm，寬度75 cm的土路肩，路邊石影響可不予考慮；寬度50 cm的土路肩，路邊石與護(hù)欄立柱會沖突。

依規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)圖，A級波形梁護(hù)欄寬度（立柱外壁到波形梁板距離）38.3 cm，寬度75 cm的土路肩，立柱外壁到土路肩邊緣線只有36.7 cm，除去立柱外側(cè)土路肩保護(hù)層厚度，可供縮進(jìn)范圍只有11.7 cm。B級波形梁護(hù)欄寬度23.45 cm，寬度50 cm的土路肩，可供縮進(jìn)范圍不足2 cm。

2.1.2.3 邊溝

漿砌片石邊溝厚度一般為25 cm，但兩壁背面是不規(guī)則凹凸的，為避免立柱打入時損害邊溝和立柱順利打入，需要保持一定的安全凈距。

2.1.2.4 中央分隔帶寬度及其內(nèi)設(shè)施

這是影響中央分隔帶護(hù)欄型式和縮進(jìn)距離的主要因素。

2.1.2.5 路面超高

路面超高路段，護(hù)欄立柱仍是豎直的，橫坡坡底處路側(cè)和中央分隔帶護(hù)欄會向行車道方向傾斜。若取護(hù)欄板上波高度H為696 mm，橫坡i為3%，相比于不設(shè)超高路段，傾斜量為H×i=20.9 mm。i取最大超高值8%，傾斜量為H×i=55.7 mm。

2.1.2.6 其他因素

護(hù)欄縮進(jìn)有助于改善彎道視距，但影響很小。

護(hù)欄縮進(jìn)對交通安全和防護(hù)效果的影響，如對路側(cè)防眩設(shè)施、墩柱等的安全保護(hù)效果。

護(hù)欄縮進(jìn)對造價的影響。

2.2 混凝土護(hù)欄縮進(jìn)值影響因素

公路建筑限界、土路肩寬度、中央分隔帶寬度及中央分隔帶內(nèi)設(shè)施等公路條件因素與波形梁護(hù)欄類似。此外，混凝土護(hù)欄還需考慮如下因素。

a）混凝土護(hù)欄坡面形狀。F型和加強(qiáng)型混凝土護(hù)欄，縮進(jìn)127.5 mm即可滿足C值。單坡型需縮進(jìn)207 mm。因此，F(xiàn)型和加強(qiáng)型更適應(yīng)窄中央分隔帶。

b）混凝土護(hù)欄基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

2.3 護(hù)欄縮進(jìn)值研究結(jié)論

2.3.1 縮進(jìn)值取值原則

a）合理估測各因素的影響程度和發(fā)生概率，并綜合考慮，疊加影響只挑選若干主要因素。護(hù)欄縮進(jìn)值影響因素眾多，很多因素不確定性大，各影響因素相互疊加形成復(fù)雜的影響網(wǎng)絡(luò)，難以定量研究。以最不利疊加考慮，不符合公路現(xiàn)場情況，必要性很小。

b）公路設(shè)施與公路建筑限界留有合理的冗余凈距。這是基于施工偏差、自然沉降和縮漲等考慮。

c）一條高速的同一種護(hù)欄的縮進(jìn)值應(yīng)統(tǒng)一，不同護(hù)欄的縮進(jìn)值要協(xié)調(diào)。

2.3.2 縮進(jìn)值取值結(jié)論

中央分隔帶與路側(cè)情況不同，護(hù)欄可縮進(jìn)范圍不同，不同護(hù)欄的縮進(jìn)值不同。

A級和Am級分設(shè)型波形梁護(hù)欄縮進(jìn)值（波形梁板至建筑限界兩側(cè)邊界線）：寬度等于和小于3 m的中央分隔帶，取10～15 cm為宜；寬度大于3 m的中央分隔帶，取10～25 cm為宜；路側(cè)取5～10 cm為宜；有攔水帶路段，波形梁護(hù)欄縮進(jìn)后，護(hù)欄應(yīng)相應(yīng)加高。SB、SA、SS、SBm、SAm、SSm級波形梁護(hù)欄縮進(jìn)值基本相同。

混凝土護(hù)欄縮進(jìn)值：中央分隔帶分離式混凝土護(hù)欄的坡腳偏離中央分隔帶邊緣線距離，F(xiàn)型和加強(qiáng)型取13～20 cm為宜，一般應(yīng)取15 cm，單坡型取25 cm為宜；路側(cè)，混凝土護(hù)欄坡腳偏離土路肩邊緣線5～10 cm為宜。

2.3.3 窄中央分隔帶適用護(hù)欄

護(hù)欄縮進(jìn)后，較窄的中央分隔帶適宜采用的護(hù)欄發(fā)生變化，具體如下。

a）1 m寬中央分隔帶 組合型Am級波形梁護(hù)欄實(shí)際會侵入公路建筑限界，應(yīng)改為選用中央分隔帶整體式混凝土護(hù)欄，F(xiàn)型、單坡型、加強(qiáng)型均可。

b）1.2 m寬中央分隔帶 組合型Am級波形梁護(hù)欄不會侵入建筑限界。使用橫隔梁為50.0 cm寬，使用雙防阻塊為62.6 cm寬，均可滿足。

c）1.5 m寬中央分隔帶 不宜采用分設(shè)型波形梁護(hù)欄，宜采用組合型波形梁護(hù)欄；若設(shè)置中央分隔帶分離式混凝土護(hù)欄，可采用F型和加強(qiáng)型，縮進(jìn)15 cm為宜，不可采用單坡型，否則會侵入建筑限界或護(hù)欄頂部間距不足40 cm。

d）2 m寬中央分隔帶 若設(shè)置波形梁護(hù)欄縮進(jìn)值取10～15 cm。若中分帶埋設(shè)有機(jī)電管道等設(shè)施，左右立柱應(yīng)改為混凝土基礎(chǔ)；若設(shè)置中央分隔帶分離式混凝土護(hù)欄，F(xiàn)型和加強(qiáng)型縮進(jìn)15 cm為宜，單坡型縮進(jìn)25 cm為宜。

3 結(jié)語

本文論述對象是公路設(shè)計和施工中廣泛存在的突出問題，研究成果可供公路交通安全設(shè)施、橋梁、總體等專業(yè)組參考，也可供綠化、機(jī)電等專業(yè)組借鑒，也可供城市道路參考。

建議《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》、《公路路線設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范修編時，相關(guān)條款考慮護(hù)欄縮進(jìn)值的取值，并對以下問題予以研究和明確：調(diào)查和研究已建成公路的護(hù)欄縮進(jìn)值與交通安全影響關(guān)系；研究和確定波形梁護(hù)欄立柱外側(cè)土路肩保護(hù)層厚度不足25 cm時，基礎(chǔ)的合理加固方式。這些也是影響護(hù)欄縮進(jìn)值的重要因素，由于能力所限，本文未能進(jìn)行深入研討。