摘要 通過對某高速既有護欄的分析，依據(jù)《公路交通安全設施設計規(guī)范》（JTG D81—2017）研究其提升改造和再利用技術，在盡可能不拆除和替換現(xiàn)有波形梁護欄的前提下，提出改進現(xiàn)有舊護欄結構和附加其他輔助設施的方法，提高護欄防護等級，研究結果有助于提高其經濟和社會效益。

關鍵詞 高速公路；新型護欄；護欄改造；經濟效益

中圖分類號 U417.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0091-04

0 引言

為了提升公路使用者的安全保障水平，順應人民群眾對交通安全的更高需求，適應社會經濟的發(fā)展形勢，2006年9月1日交通運輸部頒布實施的《公路交通安全設施設計規(guī)范》（JTG D81—2006）（以下簡稱06版規(guī)范）。根據(jù)06版規(guī)范，我國高速公路一般路段的護欄防護能量級別提高到160 kJ，相較于《高速公路交通安全設施設計及施工技術規(guī)范》（JTJ 074—94）（以下簡稱94版規(guī)范）規(guī)定的護欄防護能量級別有所提升[1]。

2013年，交通運輸部頒布并執(zhí)行了最新的《公路護欄安全性能評價標準》（JTG B05-01—2013）（以下簡稱13版標準），同時廢止了2004年發(fā)布實施的《高速公路護欄安全性能評價標準》（JTG/T F83-01—2004），并將原來的5個等級擴展成了8個等級，進一步細化了公路護欄的防護等級。與《高速公路護欄安全性能評價標準》（JTG/T F83-01—2004）相比，13版標準增加了1個最低防護等級C級以及兩個較高的防護等級HB級和HA級，同時新標準對活動護欄、過渡段、防撞墊以及護欄端頭等防護設施安全性能評價方法進行了規(guī)定。此外，各等級的試驗車型、碰撞速度和碰撞角度等也都有了一定程度的改變，要求有一定程度的提高。因此，在2013年之前，施工安裝的高速公路波形梁護欄可能存在不能達到13版標準規(guī)定的相應防護等級要求的情況。2017年，交通運輸部修訂了06版規(guī)范，發(fā)布實施《公路交通安全 設施設計規(guī)范》（JTG D81—2017）（以下簡稱17版規(guī)范）和《公路交通安全設施設計細則》（JTG/T D81—2017）（以下簡稱17版細則），規(guī)定了設置公路路基護欄和橋梁護欄的基本原則，并且調整了護欄設置的等級和結構類型[2][3]。

1 1934a6a7edb170599a7a1cbd10634b87defad0862628a03de5513f09825ffdb4護欄現(xiàn)狀

某高速公路全線路側及中央分隔帶護欄按照06版規(guī)范設計施工，采用防阻塊式A級波形梁鋼護欄，碰撞能量為123 kJ。隨著17版規(guī)范的發(fā)布實施，A級護欄碰撞能量等級也相應調整為不低于160 kJ，防護等級存在較大差距，現(xiàn)有舊護欄與現(xiàn)行規(guī)范的符合性成為需要解決的首要問題。另外，現(xiàn)有護欄的高度可能由于路面提升、加鋪罩面、路基下沉等原因，進一步加大了現(xiàn)有舊護欄與現(xiàn)行規(guī)范的差異度。在盡可能不拆除和替換現(xiàn)有僅滿足06版規(guī)范護欄的前提下，通過改進現(xiàn)有舊護欄結構和附加其他輔助設施的方法，使其達到17版規(guī)范要求的防護等級，以適應新的需求，是護欄升級改造項目的重點和難點[4]。

2 護欄改造方案研究

2.1 護欄改造方案設計原則

將既有路基護欄從06版規(guī)范形式提升改造至符合現(xiàn)行17版規(guī)范和13版標準要求的護欄形式，其中路側護欄提升至現(xiàn)行規(guī)范SB級，中央分隔帶護欄提升至現(xiàn)行規(guī)范A級。新型護欄改造項目充分遵循了以下原則[5]：

（1）防護等級第一位原則

將按照06版規(guī)范設計施工的波形梁護欄的防護等級提升至13版標準的三（A）級和四（SB）級，改造后的路側護欄和中央分隔帶護欄的防護等級分別達到13版標準的三（A）級和四（SB）級。

（2）適用性原則

防護等級放在首位，同時考慮高速公路實際運營中現(xiàn)有護欄的類型以及立柱的布局情況。

（3）改造施工過程中的安全防護功能

施工過程中需考慮現(xiàn)有護欄的隔離和保護功能，盡量減少對現(xiàn)有護欄的改動，在施工過程中使其起到隔離保護的作用，對于確保道路施工的安全性具有重大意義。

（4）降低費用，最大限度地利用現(xiàn)有護欄構件

在遵循現(xiàn)行規(guī)范的前提下，盡可能充分利用拆除的護欄構件與改造位置的護欄進行組合，使其達到預期的防護等級，降低護欄的改造成本。

（5）施工方便，降低施工安裝工藝難度，縮短工期

盡可能地減少拆卸現(xiàn)有的護欄立柱和護欄板等構件，縮短施工周期，遵循施工簡便、安裝迅速的準則，減少大型施工設備的使用，使護欄改造簡單有效。

2.2 結構設計

在不同樁號位置處隨機選擇現(xiàn)有路側及中央分隔帶波形護欄進行實地測驗，并對現(xiàn)有護欄可利用性展開深入研究。結果顯示：厚度不足的防阻塊和已經生銹的螺栓等構件均無法重復利用，其他厚度滿足現(xiàn)行規(guī)范的防阻塊及波形板、立柱等主要構件均可重復利用。通過查閱該路段竣工圖紙等資料，現(xiàn)有護欄的建筑限界滿足《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）要求。

2.2.1 中央分隔帶護欄

利用現(xiàn)有的波形板和立柱對中央分隔帶波形梁護欄進行設計改造，在現(xiàn)有立柱外部增設直徑為156 mm的外套筒及厚度為3 mm的三波形板和防阻塊，并將立柱的高度提高到與之相配的套筒高度，從而升級改造為A級三波形梁護欄[6]，如圖1所示。

2.2.2 路側護欄

利用已經拆卸的中央分隔帶波形護欄板，將其安裝在路側，同時加密立柱以達到雙層雙波形的防護效果，從而升級改造為SB級雙層雙波形梁護欄，如圖2所示。

2.3 實車足尺碰撞試驗

為驗證護欄改造方案護欄防撞性能，根據(jù)13版標準相關要求，分別采用3種車型（小型客車、中型客車和中型貨車）對中央分隔帶A級三波護欄和路側SB級雙層雙波護欄進行碰撞試驗。實車足尺碰撞試驗是按照規(guī)定的試驗碰撞條件，采用1∶1比例的試驗車輛與試驗護欄進行碰撞[7]，如表1、表2所示。

2.3.1 A級三波形梁護欄試驗結果

3種車型分別與A級三波護欄發(fā)生碰撞后車輛未發(fā)生穿越、翻越和跨越護欄等現(xiàn)象，車輛平穩(wěn)駛出，護欄自身未發(fā)生破壞，護欄導向性能良好，阻擋功能滿足要求。

可以看出，A級三波護欄能有效防護小型客車、中型客車和中型貨車碰撞，具備良好的阻擋能力、導向能力和減震能力，性能指標符合13版標準要求，安全性能防護等級達到三（A）級要求。

2.3.2 SB級雙層雙波護欄試驗結果

3種車型分別與SB級三波護欄發(fā)生碰撞后，車輛未發(fā)生穿越、翻越和跨越護欄等現(xiàn)象，車輛平穩(wěn)駛出，護欄自身未發(fā)生破壞，護欄導向性能良好，阻擋功能滿足要求。

可以看出，SB級雙層雙波護欄能有效防護小型客車、中型客車和中型貨車碰撞，具備良好的阻擋能力、導向能力和減震能力，性能指標符合13版標準要求，安全性能防護等級達到四（SB）級要求。

3 護欄應用效果評價

3.1 經濟效益分析

根據(jù)現(xiàn)行17版細則中推薦的波形梁鋼護欄結構形式，以打入式立柱為例，假設沒有路緣石的情況下，設置在高速公路中央分隔帶的三（A）級三波形梁鋼護欄的用鋼量為37.5 kg/延米，設置在高速公路道路兩側的四（SB）級三波形梁鋼護欄的用鋼量為60.21 kg/延米[6]。

A級三波形梁護欄總用鋼量約為30.47 kg/延米，護欄改造時，在充分利用既有護欄構件時，新增用鋼量為22.39 kg/延米。該護欄形式主要用于中央分隔帶護欄改造，相比于新設路側三（A）級三波形梁鋼護欄，采用A級三波形梁護欄改造的新增用鋼量可節(jié)省33.84%，如表3所示。

SB級雙層雙波形梁護欄總用鋼量約為60.04 kg/延米，護欄改造時，在充分利用既有護欄構件時，新增用鋼量為19.19 kg/延米。該護欄型式主要用于路側護欄改造，相比于新設路側標準規(guī)范SB級三波形梁鋼護欄，采用SB級雙層雙波形梁護欄改造的新增用鋼量可節(jié)省68.13%，如表4所示。

A級三波形梁鋼護欄的總用鋼量低于現(xiàn)行17版細則中推薦的同級別波形梁鋼護欄。SB級雙層雙波形梁護欄的總用鋼量高于現(xiàn)行17版細則中推薦的同級別波形梁鋼護欄[8]。將這兩種護欄用于既有護欄的提升改造，新增用鋼量均有較為明顯的節(jié)省。

某高速沿海科技路項目，全長為56 km。按50%路段設置波形梁護欄，再利用率80%計算，可再利用鋼材至少2 000 t，路側和中央分隔帶護欄改造項目建設投資可節(jié)約建設資金至少1 500萬元；如按照與設置標準規(guī)范推薦同等級波形梁護欄相比，新增鋼材量可降低2 300 t，可節(jié)約1 600萬元。新型護欄改造技術方案經濟效益明顯。

3.2 社會經濟效益分析

對于既有護欄構件，其結構參數(shù)不符合現(xiàn)行規(guī)范的要求，拆除后往往被低價處理，有些甚至直接回收至冶煉廠重新回爐，因鋼材回收價格略低，造成較大的資源流失。更為重要的是，鋼構件的重新回爐對環(huán)境的污染是不可估量的，任何經濟數(shù)據(jù)都無法計算出其對生活環(huán)境的影響有多少。新型護欄改造技術在充分利用既有護欄構件的基礎上，通過改進舊護欄結構和附加其他輔助設施的方法，對護欄進行防護能力升級改造設計，縮短了施工時間，大幅降低了護欄的施工難度，極大地減小了對交通的影響。通過將路側和中央分隔帶既有波形梁護欄構件流轉使用，可提高既有護欄的再利用率，減少新增用鋼量，降低能耗，減小對生態(tài)環(huán)境的危害，護欄在施工過程中仍然可以保持護欄的防護能力，對施工區(qū)內的人員和設備均有良好的安全保障。

4 結語

該文對某高速沿?？萍悸讽椖考扔凶o欄再利用提升改造形成的新型護欄改造技術研究成果可作為17版細則的補充和完善。現(xiàn)行標準規(guī)范既未提供波形梁護欄提升再利用改造方案，也并未考慮行車道內路面加鋪罩面對波形梁護欄防護能力的影響。新型護欄改造技術首次結合行車道內加鋪罩面方式研究波形梁護欄提升方案，是標準規(guī)范的補充和完善，推動標準規(guī)范制修訂的技術研究工作，豐富既有護欄提升改造的方案成套技術，提升高速公路交通安全水平，為國內高速公路提質升級工作提供技術支撐。

參考文獻

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