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        沈山高速公路消隱提升工程護(hù)欄改造實施方案

        2022-12-26 01:54:06
        北方交通 2022年12期
        關(guān)鍵詞:高速公路

        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)

        京哈高速公路綏中(冀遼界)至沈陽段(以下簡稱沈山高速公路)建設(shè)時期較早,在過去二十余年作為連接?xùn)|北三省與北京及內(nèi)陸地區(qū)的交通大動脈,對加強(qiáng)遼寧及整個東北地區(qū)與關(guān)內(nèi)的政治經(jīng)濟(jì)往來,促進(jìn)遼寧的對外開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,特別是對促進(jìn)遼寧省西部地區(qū)社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,形成環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶發(fā)揮了重要意義。但隨著我國車輛保有量的不斷增長,交通流量呈幾何倍數(shù)暴增,尤其是大型貨車比例逐年提高,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過小客車比例;沿線交通安全設(shè)施服役時間長,建設(shè)期標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)修訂多次,交通運行特性發(fā)生較大改變,難以滿足當(dāng)前交通運行安全需求?,F(xiàn)狀沈山高速公路交通阻滯頻繁,影響了其干線功能的發(fā)揮,迫切需要結(jié)合目前的設(shè)施現(xiàn)狀、交通運行特性、事故特性、天氣影響、管控措施等有針對性地開展消除隱患、提升安全工作,提升交通出行安全與服務(wù)水平。針對沈山高速護(hù)欄設(shè)施的改造提升提出設(shè)計方案及實施效果。

        1 目前存在的問題

        自2000年建成通車以來,沈山高速公路交通量快速增長,2002年以來年均遞增6.6%,2019年交通量達(dá)到了90725輛小客車/日,部分路段達(dá)到了10萬輛小客車/日,全線服務(wù)水平處于三級,部分區(qū)域已超過設(shè)計服務(wù)交通量。在如此龐大的交通量中,大型貨車尤其是重載貨車占比較高,結(jié)合事故分析發(fā)現(xiàn)大多數(shù)交通事故的發(fā)生均與貨車相關(guān),且重載貨車是交通事故發(fā)生的重要致險因素[1]。近些年發(fā)生過多次車輛穿越中分帶護(hù)欄的情況,中分帶護(hù)欄是按照99版的規(guī)范進(jìn)行的建設(shè),根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高速公路交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D80—2006)的第5 部分第5.1.2條規(guī)定(表1)[2],護(hù)欄的服役年限已超出設(shè)計使用年限,其等級按照現(xiàn)行規(guī)范來說也偏低,造成了護(hù)欄防護(hù)能力不足的情況,也不滿足當(dāng)前交通運行特征的要求,迫切地需要對其進(jìn)行改造。

        表1 交通安全設(shè)施各類設(shè)備使用年限

        2 現(xiàn)狀護(hù)欄的調(diào)查及適用性

        通過現(xiàn)場隨機(jī)調(diào)查,綏中至盤錦段高速公路中因交通事故損壞扭曲、折曲變形的護(hù)欄板不占少數(shù),如再利用需要通過波形板矯形機(jī)修復(fù)矯正,值得注意的是,修復(fù)后波形板物理截面參數(shù)會與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值有一定偏差,尤其抗彎模量會有所降低,在一定程度上,護(hù)欄防撞能力有所削弱,這部分波形板不建議在沈山高速上再次使用??梢钥紤]對修復(fù)后的波形板加以技術(shù)改造后,在其他等級稍低公路上使用。通過沿線調(diào)查,護(hù)欄板有局部銹蝕現(xiàn)象,但銹蝕程度不高,對護(hù)欄板的物理截面參數(shù)影響不大,外觀質(zhì)量總體較好,除銹后防腐可以再利用。通過測量,波形板厚大于3mm(含防腐層),根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》[3](JTG/T D81—2017)要求,符合B級護(hù)欄板的使用要求。

        護(hù)欄立柱同波形板一樣,銹蝕程度不高,外觀質(zhì)量總體較好,由于無法探知管內(nèi)以及基礎(chǔ)內(nèi)立柱銹蝕狀況以及壁厚,僅就規(guī)范的符合性來討論舊鋼立柱的再利用。根據(jù)綏沈高速公路原設(shè)計圖紙,中分帶護(hù)欄立柱采用Φ114×4mm焊管立柱,路側(cè)采用Φ140×4mm焊管立柱,并通過托板與波形板連接。《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》[3](JTG/T D81—2017)規(guī)定B級鋼護(hù)欄立柱為Φ114×4.5mm焊管立柱,顯然中分帶護(hù)欄Φ114×4mm焊管立柱不符合規(guī)范要求,不能在本高速中使用。路側(cè)Φ140×4mm焊管立柱的截面物理參數(shù)均大于Φ114×4.5mm立柱,其抗彎、抗折性能優(yōu)于Φ114×4.5mm立柱,可以使用但僅限于設(shè)置B級鋼護(hù)欄路段。

        綜上所述,既有護(hù)欄板及立柱如果直接利用,僅相當(dāng)于B級鋼護(hù)欄,但按照現(xiàn)行規(guī)范的要求,高速公路護(hù)欄等級不能低于A級,故無法直接利用。全部拆除新建投資過大,結(jié)合經(jīng)濟(jì)型考慮,對既有護(hù)欄的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行升級、改造便成為了最佳方案。

        3 護(hù)欄提升改造方案

        根據(jù)以往項目經(jīng)驗,護(hù)欄的利用可采取護(hù)欄板前后重疊放置、護(hù)欄板上下分布安裝、護(hù)欄板對扣、加密立柱等方式進(jìn)行護(hù)欄性能的增加,所以在擬定護(hù)欄改造方案前,要明確的是護(hù)欄防護(hù)的對象以及防護(hù)的重點方向,從而選取合適的改造方案。需要說明的是,沈山改擴(kuò)建工程計劃于2022年實施,本次護(hù)欄改造作為消除隱患提升安全的工程需要在2021年底前實施完畢,存在著建設(shè)工期短的特征,這就要求設(shè)計人員在考慮改造方案時,要兼顧材料通用、方便采購、便捷施工。護(hù)欄之所以要進(jìn)行提升,就是因為沈山高速多發(fā)車輛穿越中分帶的交通事故,通過研究事故的類型及車型構(gòu)成,能夠判定穿越中分帶護(hù)欄的幾乎都是大型車輛,大型車輛除了質(zhì)量大以外,重心相比與小型客車更高,無疑加大了跨越護(hù)欄的風(fēng)險,故本次護(hù)欄升級改造就是針對重心更高的大型車輛而言,結(jié)合改造經(jīng)濟(jì)性和施工難易程度,選取通過新增三波板的方式對護(hù)欄防護(hù)能力進(jìn)行加強(qiáng),即原則上維持既有護(hù)欄不變,在其上方增設(shè)三波板,通過新增鋼立柱的方式進(jìn)行連接。具體改造方式如圖1所示,在既有的4m間隔的護(hù)欄立柱之間增設(shè)1根F130mm鋼立柱,在二波板的上部安裝三波板時,通過防阻塊與新增的立柱進(jìn)行連接,而下部二波板與新增的立柱也需要通過防阻塊進(jìn)行連接,需要注意的是連接處需要對二波板進(jìn)行打孔處理。

        從結(jié)構(gòu)形式上看,護(hù)欄整體高度加高,立柱間距加密,這種方式不僅將重心更高的大型車納入到防護(hù)對象中,還對小型車輛撞擊時產(chǎn)生的護(hù)欄形變量進(jìn)行了減少,形變量的降低尤其在中分帶存在門架等結(jié)構(gòu)物時將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。由此初步判定,該方案針對性強(qiáng)且結(jié)構(gòu)易實現(xiàn)。

        根據(jù)現(xiàn)行《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》(JTG D81—2017)和《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》[3](JTG/T D81—2017)相關(guān)規(guī)定,高速公路中分帶護(hù)欄等級一般采用Am級,因沈山高速公路的交通量中,總質(zhì)量大于或等于25t的車輛自然數(shù)所占比例大于20%,按照規(guī)定應(yīng)將中分帶護(hù)欄等級從Am級提升為SBm級,即本次提升改造的護(hù)欄等級達(dá)到SBm級即可。通過與部公路研究院的合作,該結(jié)構(gòu)通過了SBm級的模擬仿真實驗,具備了提升改造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        同時存在著另一個棘手的問題,改造后的五波護(hù)欄需要與既有的兩波板護(hù)欄過渡連接,因為新老護(hù)欄存在高差,這就需要逐漸降低護(hù)欄整體高度。具體方案如圖2所示,通過12m將改造后的護(hù)欄(二波+三波)高度向下過渡至三波護(hù)欄的高度,同時將下部既有二波板通過12m向下過渡,過渡后的二波板設(shè)置端頭。需要注意的是,原二波板立柱應(yīng)根據(jù)過渡線型重新打孔,以便于安裝二波板,與新增鋼立柱連接的二波板也需要進(jìn)行打孔處理。通過降低后的三波板可以與三波板護(hù)欄直接連接,再通過TR板進(jìn)行三波與兩波的過渡,就完成了五波護(hù)欄與兩波護(hù)欄的過渡連接。

        圖2 過渡段護(hù)欄立面圖

        4 現(xiàn)場實施情況

        以上改造方案均在沈山高速消隱提升工程中得到實施(圖3),通過了遼寧省交投集團(tuán)、遼寧省高速公路運營公司的肯定。但是還是存在細(xì)節(jié)上的不足,現(xiàn)場施工人員反饋,防阻塊的螺孔尺寸沒有富裕度,因為現(xiàn)場的既有護(hù)欄高度不統(tǒng)一,存在防阻塊與護(hù)欄板安裝不上的情況,建議做成可調(diào)節(jié)的防阻塊。

        圖3 沈山高速公路改造后的五波護(hù)欄

        設(shè)計者吸納了該類建議,結(jié)合工程實際的經(jīng)驗,在日后項目加以完善。

        5 結(jié)語

        本次沈山高速護(hù)欄改造工程,從判定防護(hù)對象到擬定設(shè)計方案,到最后現(xiàn)場的順利實施,驗證了設(shè)計要從需求出發(fā)的原則,只有充分考慮了設(shè)計目標(biāo),才能做出符合性更強(qiáng)的方案。設(shè)計者在進(jìn)行工程設(shè)計的過程中,可以參考以上內(nèi)容,從需求入手,有針對性地、合理地考慮實施方案,在節(jié)約資源的前提下充分發(fā)揮設(shè)計者的主觀能動性,匹配出最佳設(shè)計方案。

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