淺談高速公路現役波形梁鋼護欄評價方法

薛瑞云

(1.河北交規院瑞志交通技術咨詢有限公司 石家莊市 050091； 2.河北省公路安全感知與監測重點實驗室 石家莊市 050091)

0 引言

我國目前對于波形梁鋼護欄安全性評價主要是在設計階段的護欄實車足尺碰撞試驗，尚未明確在役高速護欄的安全性評價方法[1]。2017年11月發布了最新的《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2017)，而在役高速公路的波形梁鋼護欄設計大部分是依據當時現行的《高速公路交通安全設施設計及施工技術規范》(JTJ 074)或是《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2006)進行設計和施工的。因此，在役高速普遍受限于當時的條件，現有的波形梁鋼護欄安全等級明顯低于新規范的要求?？紤]到高速公路遠期養護計劃和公路的安全運營，亟需對在役波形梁鋼護欄進行有效地評估，明確波形梁鋼護欄的改造目標和原則，從而確定改造方案。

提出一種針對波形梁鋼護欄的安全性和符合性評價方法，從護欄環境特征和路側事故情況兩個角度對護欄進行安全性評價，再從護欄建設時期所采用的設計標準對護欄進行符合性評價，最后結合最新的《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2017)指出在役護欄改造提升的方向。

1 安全性評價

護欄的安全性評價主要從護欄所處的環境特征和路側事故情況及危害性兩大角度進行評估。

1.1 護欄環境特征

護欄環境特征主要包括道路車輛的運行條件和情況，從以下兩個角度進行評估：

(1)交通量和組成。交通流中重型車的比例高，相對一般路段出現事故的可能性就高，事故產生的危害性較大。高速公路、一級公路年平均日交通量(AADT)大于或等于15000輛小客車，且總質量大于或等于25t的車輛自然數所占比例大于20%，可判別為大型車比例較高的路段。這些路段普遍事故率較高，事故危害程度大，路側事故的傷害程度就大[2]。

(2)不利線形組合。針對長下坡路段、路線平曲線外側以及兩者組合的路段，車輛駛出路外的可能性較大，尤其是長下坡底和平曲線外側的組合，車輛駛出的可能性更大，因此這些路段出現事故傷害程度將遠遠大于一般路段。

1.2 路側事故情況統計

路側事故情況統計可以表征車輛碰撞護欄事故產生帶來的危險性和嚴重性。護欄設計考慮的因素主要是預估車輛駛出路外事故的風險程度，而駛出路外的風險程度與事故概率及事故嚴重程度有關[3]，因此需要對路側風險程度進行判別。

首先，應考查路側或中間帶實際凈區寬度是否滿足計算凈區寬度的要求，如果不滿足凈區寬度的要求，那么可以判定為路側風險程度高；如果路側凈區寬度滿足要求，那么需要考查路側鄰近位置是否存在懸崖、深谷、深溝等危險地形[4]。為此，需要對高速公路全線路側情況進行調查，對路側危險程度進行排查評估，路側凈區寬度范圍內存在高速鐵路、高速公路、高壓輸電線塔等重要構筑物和三級及以上等級航道、城市飲用水水源一級保護區等重點保護區域[4]，上述區域內失控車輛有碰撞和造成更嚴重事故可能性，那么可判定為路側危險程度高、事故危險性和嚴重性大。

對路側風險程度進行判別的同時，收集高速公路近五年發生的與碰撞波形梁護欄相關的交通事故數據資料，并篩除無證駕駛、酒駕、毒駕、超速、超載等明顯與公路技術狀況無關的事故數據后[2]，如有近五年內發生3起及以上，或1起死亡3人及以上的車輛撞擊護欄事故，可判定為路側事故的傷害程度高、事故危險性大的路段。

2 符合性評價

波形梁鋼護欄標準符合性評價依據為建設時期所采用的設計標準。對護欄進行建設時期設計標準符合性評價時應通過護欄的技術指標進行評價，護欄技術指標主要包括護欄橫梁中心高度、鋼構件基底金屬厚度、防腐層厚度和立柱埋入深度，如表1所示。對在役護欄材料指標檢測的抽檢頻率可參照《公路工程竣(交)工驗收辦法實施細則》(交公路發〔2010〕65號)的規定執行。

表1 波形梁鋼護欄技術指標檢查

如果護欄的構造形式與建設時期所采用的設計標準不同，例如存在部分高速路段對波形梁護欄進行過加高改造，設置雙層雙波波形梁鋼護欄，針對這些非標準的護欄構造，可以采用軟件模擬碰撞試驗對護欄安全防護性能進行仿真評價。對波形梁鋼護欄進行仿真評價依據的是《公路護欄安全性能評價標準》(JTG B05-01-2013)對各等級護欄的碰撞條件和碰撞能量的規定，對護欄應分別采用小型車輛和大型車輛同時進行仿真模擬碰撞試驗，根據試驗結果來判定護欄等級，進行符合性評價。

3 鋼護欄改造與提升

3.1 鋼護欄現狀分析

京張高速公路、保津高速公路和衡德高速公路分別對波形梁鋼護欄技術指標進行了抽樣檢測，檢測情況如表2～表4所示。

表2 京張高速公路檢測結果匯總表

表3 保津高速公路檢測結果匯總表

表4 衡德高速公路檢測結果匯總表

根據上述三條高速的抽檢結果，不難發現護欄技術指標均存在不合格情況，根據現場情況結合數據結果分析得出不合格原因主要有下列因素：

(1)波形梁板鍍鋅層厚度、金屬厚度不合格的原因主要是多年運營的日常磨損和交通事故沖擊所導致；部分路段出現合格率偏低的情況可能是由于路側臨水臨海，空氣中含水率較大，或是存在化工污染，空氣中存在腐蝕性氣體。

(2)波形梁鋼護欄橫梁中心高度出現不足的原因主要有：部分路段由于出現路基沉陷和橋頭跳車的病害進行了調平處理，導致護欄出現高度不足的現象；個別路段路面及攔水帶頂面標高發生了改變，進而導致護欄橫梁中心距地面或攔水帶頂面高度不足；部分不合格路段因運營期間防阻塊發生變形、損壞和波形梁護欄螺栓缺失導致。

(3)護欄立柱埋入深度不合格的主要原因是后期運營過程中，土路肩受雨水沖刷或自然沉降，頂面標高降低所致。

3.2 鋼護欄改造提升目標與原則

根據三條高速的檢測結果可知，隨著運營高速公路養護加鋪、罩面工程的實施，導致護欄的防護高度受到了影響，多年運營的日常磨損和交通事故沖擊所導致護欄的材料指標出現不合格現象。這些問題在運營高速中普遍存在，同時新規范對新建高速路側波形梁護欄等級的選取提出明確的要求，護欄所處路段的環境越危險，護欄的防護等級應該越高，因此有必要對重點路段的鋼護欄進行改造提升。

首選的處置方案是按照最新規范護欄整體提升改造，但考慮到經濟因素，同時結合道路運營安全風險以及安全評估結果綜合考慮，可分批分階段進行，并應結合護欄環境特征和路側事故情況統計，并結合護欄技術指標進行綜合考察分析，得到優先改造路段，完善改造計劃及方案，逐步提升在役公路波形梁護欄的安全防護能力，實現“預防為主、降低風險、防范有效”的目標[2]。