高速公路中央分隔帶波形梁護(hù)欄改造方案研究

李明哲

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

石太高速公路是國家高速公路網(wǎng)青銀高速公路的重要組成部分，全線于1995年建成通車，交通量不斷增長，尤其重車比例逐年增加。為保障石太高速公路的運(yùn)營安全，決定對(duì)其部分路段進(jìn)行改擴(kuò)建?，F(xiàn)行規(guī)范是基于新建高速公路設(shè)置，在解決現(xiàn)狀護(hù)欄如何改造以適應(yīng)改擴(kuò)建后的防護(hù)能力要求方面還存在一定不足，尤其是為防止發(fā)生中央分隔帶穿越事故，中央護(hù)欄逐漸采用混凝土護(hù)欄，混凝土護(hù)欄如果全部拆除拋棄將造成極大的浪費(fèi)和環(huán)境污染，因此，科學(xué)合理地改造原高速公路護(hù)欄，充分考慮原混凝土護(hù)欄的可利用性，減少資源浪費(fèi)，成為亟待解決的問題。

1 護(hù)欄現(xiàn)狀

石太高速原設(shè)計(jì)平原區(qū)段為雙向六車道，設(shè)計(jì)速度100km/h，中央分隔帶寬2m，左側(cè)路緣帶寬0.75m。山區(qū)段設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽車專用一級(jí)路，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度60km/h，中央分隔帶寬度為1.5m，左側(cè)路緣帶寬度為0.25m，中間帶寬2m。全線采用瀝青混凝土路面，路側(cè)采用攔水帶集中排水。

護(hù)欄建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)采用《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ074—94）（以下簡稱94規(guī)范）。平原區(qū)路基段中央為Am級(jí)鋼護(hù)欄，波形板為雙波板，波形板中心距路緣石頂面高度60cm。山區(qū)路基段中央為預(yù)制混凝土護(hù)欄，預(yù)制塊長2m，預(yù)制塊之間未連接。護(hù)欄高81cm，底寬60cm，采用新澤西坡面，護(hù)欄基礎(chǔ)為埋置嵌鎖型，埋置深度10cm。

石太高速建設(shè)時(shí)期，我國護(hù)欄設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，94規(guī)范經(jīng)過2006年和2017年兩個(gè)版本的修訂，對(duì)防護(hù)能力的要求明顯提高，早期建設(shè)護(hù)欄不滿足《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD81—2017）（以下簡稱2017版細(xì)則）防護(hù)能力的要求。

由于本路段為?；愤\(yùn)輸通道，為解決?；愤\(yùn)輸車輛通行安全，提升路段主動(dòng)安全防護(hù)，2019年對(duì)山區(qū)段護(hù)欄進(jìn)行改造升級(jí)，設(shè)計(jì)依據(jù)為2017版細(xì)則，采用整體式五（SAm）級(jí)混凝土護(hù)欄。路基段護(hù)欄路面以上高1m，護(hù)欄基礎(chǔ)為埋置嵌鎖型，路面以下埋深23cm，底寬60.6cm，頂寬31.2cm，正立面防阻坎為直線形，橫向鋼筋間距20cm，直徑12mm，縱向鋼筋直徑16mm，間距12.5cm。C40混凝土。橋梁段：護(hù)欄等級(jí)五（SAm）級(jí)，路面以上高1m，底寬36cm，頂寬17.8cm，與混凝土橋面板采用三種不同形式進(jìn)行連接。正立面防阻坎采用規(guī)范規(guī)定形式，僅金良河大橋防阻爬坎采用直線形。

2 護(hù)欄防護(hù)等級(jí)需求分析

護(hù)欄防護(hù)能力需求取決于設(shè)置路段事故發(fā)生的可能性和車輛穿越或翻越護(hù)欄駛出路外的事故嚴(yán)重程度。高速安全通行管理方案將有效提升路段的主動(dòng)安全性，進(jìn)而降低護(hù)欄事故發(fā)生的可能性及事故嚴(yán)重程度，也會(huì)直接影響路段護(hù)欄防護(hù)等級(jí)需求。

2.1 路線改擴(kuò)建概況

石太高速公路改擴(kuò)建工程改造方案分為3段，項(xiàng)目南新城至青銀石家莊繞城樞紐互通段為平原區(qū)，加鋪罩面，設(shè)計(jì)速度為100km/h，雙向六車道+2條輔助車道，路基寬42m，中央分隔帶寬2m。青銀石家莊繞城樞紐互通至小龍窩段為山嶺重丘區(qū)，雙向四車道擴(kuò)建為雙向六車道，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度33m，中央分隔帶寬2m。小龍窩至終點(diǎn)山西界段為山嶺重丘區(qū)，原路調(diào)整為單向半幅，路基寬21.5m，設(shè)計(jì)速度維持60km/h，新建半幅三車道，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度采用16.5m。

2.2 交通量組成

根據(jù)沿線各收費(fèi)站出入口交通量車型比例統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見表1）顯示，本路段車流量自通車以來不斷增長，到2019年交通量趨于飽和，車流組成主要以過境車輛為主，主線貨車比例達(dá)63%。根據(jù)石太高速車型劃分標(biāo)準(zhǔn)（見表2），總質(zhì)量大于或等于25t車輛車型分別為貨車車型5、貨車車型6、貨車車型7。

表2 石太高速車型劃分標(biāo)準(zhǔn)

表12019 年各收費(fèi)站貨車比例

2.3 護(hù)欄防護(hù)等級(jí)需求

根據(jù)2017版細(xì)則表6.2.3中央分隔帶護(hù)欄防護(hù)等級(jí)選取的規(guī)定，雙向六車道高速公路中央分隔帶寬度小于2.5m，同時(shí)中央分隔帶內(nèi)設(shè)有車輛不能安全穿越的障礙物，設(shè)計(jì)速度80km/h、100km/h的路段，采用分設(shè)型護(hù)欄形式，中央護(hù)欄防護(hù)等級(jí)采用四（SBm）級(jí)，采用整體式護(hù)欄形式，中央護(hù)欄防護(hù)等級(jí)采用五（SAm）級(jí)。設(shè)計(jì)交通量中總質(zhì)量大于或等于25t車輛自然數(shù)比例大于20%時(shí)，護(hù)欄等級(jí)提高一個(gè)等級(jí)。

山區(qū)段中央分隔帶寬2m，小于2.5m，根據(jù)本路段各收費(fèi)站大型車輛比例統(tǒng)計(jì)結(jié)果判斷，總質(zhì)量大于或等于25t車輛自然數(shù)比例大于20%，且沿線地形復(fù)雜，存在連續(xù)長、陡下坡以及多處采用圓曲線半徑極限值的彎道路段，防護(hù)等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)，因此分設(shè)型護(hù)欄等級(jí)選五（SAm）級(jí)，整體式護(hù)欄等級(jí)選六（SSm）級(jí)。

3 護(hù)欄改造方案

3.1 平原區(qū)段

主體改造方案為舊路利用，加鋪罩面，路面標(biāo)高提高，其余工程均不涉及。路基段中央為94規(guī)范Am級(jí)鋼護(hù)欄，波形板中心距路緣石頂面高度60cm。橋梁段中央采用混凝土護(hù)欄，護(hù)欄高81cm，護(hù)欄形式為NJ1型，既有護(hù)欄不滿足防護(hù)等級(jí)需求。

中分帶路基段護(hù)欄推薦拆除原Am級(jí)鋼護(hù)欄，新增五（SAm）級(jí)鋼護(hù)欄，可以減少對(duì)現(xiàn)有中分帶緣石、排水設(shè)施及通訊管線的影響，整體造價(jià)及改造范圍較小。比選方案采用混凝土護(hù)欄，需拆除現(xiàn)有中分帶緣石，挖除中分帶部分填土，用于埋設(shè)護(hù)欄基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有管線做好保護(hù)措施，同時(shí)應(yīng)計(jì)算排水設(shè)施數(shù)量，核實(shí)設(shè)置混凝土護(hù)欄對(duì)排水的影響，總體改造及施工難度較大，且造價(jià)較高。改造后SAm級(jí)鋼護(hù)欄見圖1。

圖1 改造后SAm級(jí)鋼護(hù)欄（單位：mm）

3.2 山嶺重丘區(qū)段

本路段為山區(qū)段，2019年對(duì)護(hù)欄進(jìn)行改造升級(jí)，中央采用整體式五（SAm）級(jí)混凝土護(hù)欄（見圖2），路基段護(hù)欄路面以上高1m，路面以下埋深23cm，底寬60.6cm，頂寬31.2cm。迎車面阻坎為直線形。

圖2 現(xiàn)狀五（SAm）級(jí)中央混凝土護(hù)欄（單位：mm）

根據(jù)本路段護(hù)欄防護(hù)等級(jí)需求分析，現(xiàn)狀中央分隔帶混凝土護(hù)欄不滿足2017規(guī)范要求，混凝土護(hù)欄于2019年按照2017規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，從經(jīng)濟(jì)節(jié)約等方面考慮，護(hù)欄改造應(yīng)充分利用原混凝土護(hù)欄，對(duì)中央分隔帶現(xiàn)有混凝土護(hù)欄提出以下改造方案。

方案一：混凝土護(hù)欄采用分離式，等級(jí)為五（SAm）級(jí)，兩邊分離式混凝土護(hù)欄全部利用舊護(hù)欄（見圖3），僅需要將舊護(hù)欄挖除移位重新安裝，舊混凝土護(hù)欄不足的部分再新建。新建混凝土采用與規(guī)范一致，斷面形式高1m，底寬50.3cm，頂寬20cm，迎車面阻坎采用直線形，與舊護(hù)欄迎車面形式一致。橋梁段護(hù)欄斷面形式與路基段一致。

圖3 兩側(cè)全部利用舊護(hù)欄

原中央混凝土護(hù)欄排水孔根據(jù)路面排水方式可進(jìn)行封堵或再利用。原中央分隔帶作廢的人孔填埋或拆除至路面以下，中央混凝土護(hù)欄枕梁及支撐塊形式根據(jù)主體路基路面中分帶處理方式及路面結(jié)構(gòu)相應(yīng)調(diào)整。保證混凝土護(hù)欄枕梁設(shè)置。

本方案充分利用原混凝土護(hù)欄，由于原混凝土護(hù)欄集中在一個(gè)段落使用，增加了混凝土護(hù)欄吊裝運(yùn)輸工序費(fèi)用。舊混凝土護(hù)欄路面以下埋深23cm，支撐塊采用23cm高，新混凝土護(hù)欄路面以下埋深10cm，節(jié)約混凝土及鋼筋用量，降低混凝土及支撐塊重量，便于運(yùn)輸安裝，對(duì)路線中央段路基、路面、排水等影響較小，因此推薦本方案。

考慮原護(hù)欄吊裝運(yùn)輸時(shí)對(duì)混凝土的磨損，護(hù)欄利用率按照80%考慮，舊混凝土護(hù)欄考慮增加部分砂漿修復(fù)，全斷面防腐處理。

方案二：混凝土護(hù)欄采用分離式，等級(jí)為五（SAm）級(jí)。半邊利用舊混凝土護(hù)欄，半邊新建混凝土護(hù)欄（見圖4）。新建混凝土采用與規(guī)范一致形式高1m，底寬50.3cm，頂寬20cm。

圖4 一側(cè)利用舊護(hù)欄一側(cè)新建護(hù)欄

由于原混凝土護(hù)欄在路面以下埋深23cm，新規(guī)范護(hù)欄路面以下埋深為10cm，為保證護(hù)欄底部高度一致，枕梁不再做異形設(shè)計(jì)，將新建一邊護(hù)欄路面以下埋深增加至23cm，本方案將增加部分鋼筋及混凝土工程量，減少原混凝土護(hù)欄吊裝運(yùn)輸。

方案三：混凝土護(hù)欄采用整體式，等級(jí)為六（SSm）級(jí)?，F(xiàn)有混凝土護(hù)欄全部整體利用，通過植入螺栓在現(xiàn)有混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)兩側(cè)增設(shè)兩層雙波板（見圖5），雙波板厚度為3mm或4mm。本方案能夠提高護(hù)欄的高度，改造后護(hù)欄具體防護(hù)等級(jí)，需進(jìn)行實(shí)車碰撞試驗(yàn)后方可確定。

圖5 現(xiàn)有混凝土護(hù)欄雙波改造

方案四：混凝土護(hù)欄采用整體式，等級(jí)為六（SSm）級(jí)?，F(xiàn)有混凝土護(hù)欄全部整體利用，混凝土護(hù)欄加高加寬至SSm級(jí)混凝土護(hù)欄要求的加強(qiáng)型坡面（見圖6）。現(xiàn)有混凝土護(hù)欄為SAm級(jí)，護(hù)欄高1m，在護(hù)欄兩側(cè)配筋補(bǔ)澆混凝土進(jìn)行加固，相鄰兩節(jié)護(hù)欄塊之間通過鋼板和連接螺栓固定在一起，護(hù)欄總寬相對(duì)于規(guī)范規(guī)定的62.8cm稍大。

圖6 現(xiàn)狀混凝土護(hù)欄加高加寬

本方案能夠解決現(xiàn)狀護(hù)欄整體高度不足問題，但改造后護(hù)欄具體等級(jí)及混凝土護(hù)欄整體強(qiáng)度是否滿足要求，需進(jìn)行實(shí)車碰撞試驗(yàn)確定后方可采用。

方案五：混凝土護(hù)欄采用整體式，等級(jí)為六（SSm）級(jí)。新建SSm級(jí)整體式混凝土護(hù)欄。原混凝土護(hù)欄可用于本路段其他工程，本方案對(duì)現(xiàn)有護(hù)欄的利用較少。

3.3 終點(diǎn)山嶺重丘區(qū)段

根據(jù)路線設(shè)計(jì)方案，本路段分離加寬，新建半幅。原路調(diào)整為單向，設(shè)計(jì)速度維持60km/h，新建半幅設(shè)計(jì)速度80km/h。原路中央分隔帶混凝土護(hù)欄拆除，利用上一段混凝土護(hù)欄改造。調(diào)整為單向后路側(cè)護(hù)欄滿足規(guī)范要求，不再進(jìn)行改造。

4 結(jié)語

本文對(duì)石太高速公路不同路段中央護(hù)欄改造方案進(jìn)行研究分析，在對(duì)交通量、護(hù)欄現(xiàn)狀、主體改造方案等方面開展調(diào)查研究，分析現(xiàn)狀護(hù)欄防護(hù)能力、護(hù)欄防護(hù)等級(jí)需求、護(hù)欄改造方案適用性。提出的護(hù)欄改造方案既滿足《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TD81—2017）中對(duì)護(hù)欄防護(hù)性能的要求，同時(shí)考慮既有護(hù)欄的再利用，從安全性和經(jīng)濟(jì)性兩方面綜合考慮，是較為經(jīng)濟(jì)適用的方案。