侯 萌

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 沈陽市 110166)

近年來，我國交通運輸事業(yè)持續(xù)發(fā)展，高等級公路網(wǎng)日趨完善，交通量不斷增多，交通事故頻發(fā)，安全設(shè)施如何設(shè)置受到廣泛關(guān)注。駕駛員行駛過程中，標志、標線作為主動引導(dǎo)設(shè)施，不能起到防護作用，為阻止車輛駛出路外，發(fā)生重大及以上事故，應(yīng)設(shè)置被動防護設(shè)施，即安全護欄。一旦發(fā)生事故，力求最大限度地保障人員和財產(chǎn)安全，體現(xiàn)“以人為本、安全至上”的指導(dǎo)思想。針對我國高等級公路護欄現(xiàn)狀存在的一些問題，從支撐條件、防護等級、防護能力、端部外展等方面進行分析研究。

1 護欄存在的問題

1.1 護欄支撐力不足

高等級公路中土路肩寬度多存在不足的情況，如排水邊溝侵占土路肩等，導(dǎo)致護欄外側(cè)保護層厚度不夠。側(cè)向土壓力不滿足護欄支撐的要求，當(dāng)護欄整體在受到車輛沖擊時，無法起到應(yīng)有的防護作用，多發(fā)生護欄大面積傾覆現(xiàn)象，導(dǎo)致車輛沖出路側(cè)，造成更嚴重的事故發(fā)生。

1.2 護欄防護等級偏低

公路交通運輸有車輛重載化發(fā)展趨勢，目前高等級公路設(shè)置的護欄多為兩波板的A級護欄，僅能防護住小型車，無法滿足對大型車的防護。以大客車為例，大客車整體重心較高，一般超過120cm，A級護欄頂部高度距離路面不足100cm，大客車碰撞后可能會發(fā)生車體外傾，高時速狀態(tài)下的外傾極易導(dǎo)致車輛外翻甚至翻滾，而從護欄的碰撞能量分析，大客車的標準碰撞能量為400kJ，現(xiàn)狀A(yù)級護欄設(shè)計防護能量為160kJ，遠達不到大客車的需求。當(dāng)運營的高等級公路中大型車交通量比例較高時，現(xiàn)狀的僅夠防護小客車的A級護欄無法滿足防護大型車的安全需求。

1.3 中分帶開口“活動護欄”不具備防護能力

可移動隔離設(shè)施可以快速開啟，但普遍不具備防護能力，僅能夠起到隔離作用，這就造成了中分帶開口處一旦發(fā)生事故就會產(chǎn)生較為嚴重的后果，隔離設(shè)施無法為撞擊車輛提供導(dǎo)向和攔截。就目前運營的高等級公路分析，中央分隔帶開口處一般設(shè)置的為插拔式活動護欄、推拉式活動護欄、充填式活動護欄等結(jié)構(gòu)[1]，不具備防護能力。

1.4 挖方段護欄外展斜率偏大

高等級公路路側(cè)挖方段排水形式多數(shù)為淺碟形邊溝或者矩形排水溝(配有混凝土蓋板)，車輛可以安全地駛出駛回，故路側(cè)護欄需在此處斷開并設(shè)置端部結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)狀挖方段端部護欄存在外展斜率偏大、漸變不線性、折角偏硬、外展長度隨意等情況，若車輛在此處碰撞護欄，碰撞角度變大，極易沖破護欄或被回彈至其他車道，發(fā)生更為嚴重的交通事故。

2 解決方案

2.1 增強護欄支撐力

既有高等級公路解決土路肩寬度不足的問題，多數(shù)采用的是在立柱上焊接加強鋼板的措施，此方法通過增加支撐的背土質(zhì)量來提高護欄立柱的承載能力，增強穩(wěn)定性，但是施工難度較高，焊接了鋼板的立柱難以打入土基中。針對土路肩過窄但是又有必要設(shè)置護欄時，以下提出三種可行的解決方案：

(1)將護欄立柱加密，從而增加了側(cè)向土壓力，當(dāng)車輛碰撞護欄時，其沖擊力能通過更多的立柱傳遞到地基土，這樣可以減少單個立柱受到撞擊時所承受的橫向力，同時也減少護欄產(chǎn)生的橫向位移及形變。

(2)加深立柱增大土基接觸面來提高土基支持力，立柱后部的填土可以等效為棱臺與棱錐的結(jié)合體，填土內(nèi)的立柱增長即增大了結(jié)合體的體積，以此獲得更多的土基質(zhì)量，發(fā)生碰撞時可以分散撞擊力到地基，以防立柱被撞倒，增加護欄的阻擋功能。

(3)采用混凝土方式對立柱進行加固，通過混凝土以替換同等質(zhì)量的土基填料，立柱的最大彎矩將發(fā)生在混凝土表面，以此來等效土基中足夠強度的護欄支撐力[2]。

2.2 適度提高護欄防護等級

通過交通量構(gòu)成及調(diào)查判斷高等級公路中主要防護的車型，當(dāng)大型車占比較重時，在易發(fā)生事故路段需要提升護欄防護等級，如在長下坡接彎道路段，右偏曲線時大型車易碰撞中央分隔帶護欄后穿越進入對向車道，造成二次事故的發(fā)生，左偏曲線時當(dāng)路側(cè)存在居民區(qū)、加油站、高壓輸電線塔等障礙物，大型車極易沖破護欄碰撞障礙物，造成不可挽回的事故。護欄設(shè)計初衷是為確保85%以上的失控車輛不會跨越、沖斷護欄。例如，貨車的標準碰撞能量為330kJ，SA級護欄的設(shè)計防護能量為400kJ，所以易發(fā)事故路段護欄提升為SA級較為恰當(dāng)。

2.3 選取通過實車足尺試驗的活動護欄

車輛在中分帶開口處發(fā)生事故的原因主要在于現(xiàn)狀的隔離設(shè)施防護能量不滿足要求、隔離設(shè)施的端部與標準段護欄沒有連接等。在碰撞開口處隔離設(shè)施的事故中，因隔離設(shè)施寬度與標準段護欄寬度存在突變，發(fā)生次數(shù)較多的是對于隔離設(shè)施端部的碰撞，端部既未做安全處理，也未與標準段護欄進行搭接，隔離設(shè)施和標準段護欄成為兩個獨立體，這一隱患點導(dǎo)致車輛碰撞到隔離設(shè)施端部后直接沖破，進入對向車道，活動護欄與兩側(cè)標準段護欄必須搭接且過渡段必須通過實車碰撞試驗。中央分隔帶開口活動護欄，應(yīng)同時具備阻擋車輛穿越、翻越和騎跨，正確導(dǎo)向車輛的功能，同時應(yīng)保障緩沖時乘員的碰撞速度、加速度不突破人體極限，所產(chǎn)生飛濺物及碎片不得侵入乘員艙及其他車道[3]。目前已有滿足上述要求的成熟產(chǎn)品，如圖1所示。

圖1 某高速公路活動護欄

2.4 計算護欄外展長度及坐標

挖方路段護欄外展段應(yīng)做到線性漸變，需要對端部結(jié)構(gòu)的設(shè)置長度和立柱的坐標進行分析研究。護欄外展段的端部護欄板應(yīng)設(shè)置在挖方邊坡的坡底，這樣才能保證車輛無法從土路肩和挖方邊坡之間的空隙穿越，避免造成重大事故。護欄橫向跨越寬度分為凈區(qū)內(nèi)和凈區(qū)外2個部分，凈區(qū)內(nèi)的護欄漸變率可按照設(shè)計速度根據(jù)表1得出，考慮到駛出路外車輛會采取制動措施，那么凈區(qū)外護欄的漸變率可以對照80%的設(shè)計速度進行選取。根據(jù)凈區(qū)內(nèi)、凈區(qū)外的橫向?qū)挾燃皾u變率，可計算出護欄的設(shè)置長度。需要注意的是，護欄板應(yīng)按照整節(jié)考慮，即計算長度應(yīng)為4的整倍數(shù)。

表1 上游護欄端頭外展斜率[4]

就貴州某高速公路進行舉例，設(shè)計速度為100km/h，L凈區(qū)為路側(cè)計算凈區(qū)寬度(5m)[4]，L斷面為護欄橫向跨越總寬度(由土路肩、邊溝、碎落臺組成，合計2.85m)，L1為硬路肩寬度(3m)，L2為凈區(qū)內(nèi)護欄橫向跨越寬度，L3為凈區(qū)外護欄橫向跨越寬度，L4為凈區(qū)內(nèi)護欄長度，L5為凈區(qū)外護欄長度，L總為護欄設(shè)置總長度。

如圖2所示，可以得出下列公式：

圖2 護欄端部外展示意圖

L2=L凈區(qū)-L1

(1)

L3=L斷面-L2

(2)

L4=14×L2

(3)

L5=11×L3

(4)

L總=L4+L5

(5)

將數(shù)據(jù)代入公式，可以計算出L4為28m，L5為8m，護欄設(shè)置總長度為36m。

根據(jù)護欄板和立柱的橫斷面相對位置，根據(jù)漸變率及立柱間距，可計算出所有立柱的坐標，假定第一根立柱坐標為(0，0)，計算結(jié)果見表2。

表2 挖方段外展護欄立柱坐標

3 結(jié)語

以上是筆者在設(shè)計過程中以及設(shè)計服務(wù)中總結(jié)的對于高等級公路護欄需要進行優(yōu)化的幾個方面，護欄設(shè)置應(yīng)結(jié)合道路使用條件，通過對隱患路段的危險程度和道路使用者的需求進行分析，有針對性合理地設(shè)置安全護欄，有效降低事故發(fā)生的幾率，充分發(fā)揮護欄的功能和作用，最大限度保障道路使用者的生命和財產(chǎn)安全。