预应力防撞护栏在高速公路中分带活动护栏的应用

预应力防撞护栏在高速公路中分带活动护栏的应用

姚文广

【摘要】高速公路中分带每两公里处设置活动开口，采用预应力防撞护栏，代替插入式等其他型式的活动护栏，既保证了活动开口的使用功能，也改善了在活动开口处防撞等级低，安全隐患大的缺点。结合项目的实际应用，本文从产品功能分析，性能对比，安全防撞等级，施工工艺等方面，对该新材料新工艺应用的意义，进行总体分析。

【关键词】预应力护栏；中分带；应用

【中图分类号】U491【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）18-0157-03

我国公路建设事业发展快速，高速公路通车里程逐年增加，截止2016年底高速公路总里程突破13万公里。但是随着高速公路通车里程的不断增加，设计时速的不断提高，又使人们面临着交通事故高发的严峻形势。为了减少交通事故损失，降低死亡率，高速公路防撞护栏安装数量逐年增加。其中中央分隔带护栏具有防止或减少事故车辆穿越中央分隔带与对向车辆相撞而引发恶性二次事故的作用。按照公路路线设计规范规定，为方便特种车辆(如交通事故处理车辆、急救车辆)在紧急情况下通行和一侧道路施工封闭时临时开启放行，在中央分隔带护栏上至少每隔2km就应设置一个开口，在开口处设置活动护栏。而近年来，发生在中央分隔带开口处的事故屡见不鲜。因此，中央分隔带开口处活动护栏的设置尤为重要。

1.现有规范设计和现有活动护栏型式

根据《公路交通安全设施设计规范》(JTGD81-2006)对活动护栏的设置原则的规定，其中：

（1）高速公路的对向交通是完全隔离的，因此高速公路的中央分隔带开口处必须设置活动护栏。设置中央分隔带的一级公路一般车速很快，不封闭的中央分隔带开口很容易导致恶性交通事故，因此规定除由于管理原因平时即允许掉头的中央分隔带开口之外其余开口应设置活动护栏。

（2）活动护栏的长度必须能封闭中央分隔带开口，只有这样才能起到分隔对向交通的目的，因此要求活动护栏的设置长度必须能有效封闭中央分隔带开口。

（3）活动护栏是公路交通工程管理设施的一部分，它必须与公路主体和其他交通工程设施互相协调，只有这样才能完全发挥交通工程设施的功能。因此，为保证中央分隔带护栏的视线诱导功能的连续、顺畅，要求活动护栏的高度应该与中央分隔带护栏的高度保持协调。

《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTGD80-2006)对护栏的防护等级做了规定，其中活动护栏有Am、SBm、SAm三级。活动护栏的防护性能必须通过实车碰撞试验结果来评价，评价标准主要参照《高速公路护栏安全性能评价标准》(JTG/TF83-01-2004):

（1）车体三方向最大加速度小于或等于20g。

（2）护栏能够有效地阻挡车辆并对车辆进行导向，禁止车辆任何形式的穿越、翻越、骑跨、下穿护栏。

（3）护栏应有良好的导向性能，车辆碰撞后的驶出角度应小于碰撞角度的60%。

（4）碰撞后实验车辆应保持正常行驶姿态，不发生横转、掉头现象。

（5）在碰撞过程中，脱离组件、碰撞碎片(护栏的碎片)或其他护栏上的碰撞物不能侵入驾驶室内及阻挡驾驶员的视线。

（6）横向变形量参照中央分隔带护栏设置方式，规定不超过1.5米。

（7）开启方便性：3~5位开启人员30分钟内开启。

我国现有高速公路中央分隔带开口处的活动护栏可分为金属式活动护栏、混凝土式活动护栏和填充式活动护栏，金属式活动护栏又可分为推拉式、插拔式、跨栏式、墩栏式、珩梁式以及组合式等型式。

图7混凝土活动护栏图8填充式活动护栏

但是上述几种活动护栏，要么防撞能力低，要么没有导向功能。其结构设计中基本上未考虑护栏防撞性能，失控车辆碰撞后极易闯入对向车道，造成二次事故的发生。

2.案例分析

有些路段为了提高活动护栏的防护能力，对原有护栏采取了加强措施，如在护栏两侧用波形梁加强，或者在两排活动护栏之间增加一道预制混凝土护栏，或者直接将活动护栏拆除，直接用波形梁代替。这样活动护栏就失去了易开启的功能，已经不能称为活动护栏。

事故案例1：2004年7月25日，宁连高速公路一辆大货车在从南京往连云港行驶途中，由于发生爆胎，在K268+420处撞开活动护栏，驶入逆行车道，与正常行驶的小轿车迎面相撞，小轿车上5人当场死亡。

活动护栏被开启照片

其他事故案例：2004年2月8日，一辆奔驰大客车由惠州往广州方向行驶，行至广惠高速公路72km处，因天气小雨，道路微左转弯、微下坡，导致车辆失控，越过道路中央分隔带开口插拔式护栏，与对方行驶的富豪大客车迎面碰撞，当场造成12人死亡、1人送医院抢救无效死亡，18人受伤，其中3人重伤的特大交通事故。

2012年9月1日，成渝高速资中段发生车祸，一辆逆向车道上的黑色小轿车，突然撞开隔离栏，撞向面包车，导致7名亲人5死2伤，遇难人员中包括一名儿童。

2010年10月7日，一辆大客车自东向西沿青银高速行驶，至银川方向K228＋530处时，与一辆轿车发生刮擦后，从银川方向穿越中央活动护栏，驶入对向车道，与大客车发生碰撞，致使后者翻入高速公路边沟。事故造成6人当场死亡，7人抢救无效死亡，9人重伤。

混凝土活动护栏和填充式活动护栏虽然有一定的防撞能力，但都没有达到新规范所要求的防撞能力，而且混凝土活动护栏需要重型机械才能移动，给路政人员带来不便。

现有活动护栏与中央分隔带标准段衔接位置，均存在横向错台或活动护栏长度未能达到标准段布设位置的情况。此情况下两护栏间横向和纵向位置均存在较大偏差，未达到护栏过渡位置无缝连接的标准。失控车辆碰撞此连接位置时，易造成车辆绊租后翻转、掉头或标准段护栏部分结构插入车体等恶性交通事故的发生。

3.项目应用

3.1工程概况

杭金衢高速公路是沪昆高速浙江境内的重要路段，也是浙江省“两纵两横十八连三绕三通道”公路主骨架中“一纵”的组成部分。现有杭州红垦至金华互通段已不能适应交通量增长的需要，不能满足国家公路运输大通道安全的功能要求，实施改扩建。杭金衢高速公路拓宽工程起自杭金衢高速公路与杭甬高速公路交叉处红垦枢纽南K1+900处，路线沿原杭金衢高速公路线位，经杭州市萧山区、绍兴市（诸暨市、绍兴县）、金华市（浦江县、义乌市、金东区、婺城区），终于金华市婺城区杭金衢高速公路金华互通，里程桩号K152+700，拓宽工程路线全长150.80km。其中第6合同由中交一公局中标实施，全长18.332公里。包括路基、路面工程，桥梁、涵洞工程，路线交叉工程，环境保护与景观工程，以及交通工程及沿线设施工程。其中活动护栏设置为8个，每处拓宽改造后开口长度为50m，合同内共计400m。

3.2产品结构设置

组装式预应力防撞护栏，每处活动开口处为一套，为专利产品，防撞等级为Am级。每套由端部组件2件、左侧单元组件1节、中间单元组件7节、右侧单元组件1节及附属防眩设施组成，框架下端设置可调节高度的万向轮。其中端部组件包括固定基础混凝土。

每6m中间单元标准结构，由6根横梁和5个连接框架拼装而成，每根横梁均穿有钢绞线，每节活动护栏装有6个万向轮。每个非标节段由6根横梁和4个连接框架拼装而成，每根横梁均穿有钢绞线，每节活动护栏装有4个万向轮。

3.3产品材料及防撞性能指标

每50米开口处材料组成：中间框架组装体6米一节，共7节；端部框架组装体组件2件；左侧单元组件1节、右侧单元组件1节，每节4米；框架结构连接结构；螺母及端头护套；公称直径为15.24强度等级1860MPa的施加4T预应力镀锌或无连接钢绞线，分别含于Ф50的钢管内。

连接各单元框架及钢绞线的连接件采用合金精密铸造，不得采用焊接或翻砂铸造。包括夹具、钢绞线在内得所有钢构件均采用热浸镀锌处理，镀锌量不小于600g/m2（根据不同设计要求，均有不同的防腐处理方式）。

根据材料产品试验检测结果表明：该防撞活动护栏的防撞能力达到了160kJ，能有效较低车辆碰撞中分带发生穿越的事故，提高路段安全性能。根据北京深华达检测公司的实体试场验检测，对小客车、中型客车、中型货车进行的实车足尺碰撞验证试验，检测报告合格。

碰撞试验

3.4施工工序流程

（1）每个现场活动开口实际尺寸的测量统计，以及测量放样，护栏的端部要与中分带钢护栏或者混凝土护栏无缝联系。

（2）端部基础位置压实度检测，端部固定承受着防撞护栏安装后预应力的的拉力作用，以及碰撞发生时传导到端部的全部应力作用，压实度必须满足地基强度要求，如不满足，还需采用措施加固。

（3）依据设计结构图及开口实际长度，配套生产防撞护栏，中间标准单元结构按照标准图施工，左右侧单元组件配套生产后，按照实测长度，调节端头两侧钢护栏的长短，保证预应力护栏的结构尺寸。

（4）材料管件、配件到场后的清点清查，除了主件的数量无误外，配套有保证富余量。

（5）端部组件的施工

首先进行端部混凝土基础的施工。根据开口长度和活动护栏的长度，放样端部基础的位置和尺寸，用风镐或挖机进行基础开挖，基础开挖尺寸为1.6*1.2*0.7m。开挖至设计深度和尺寸。绑扎钢筋、固定端部立柱构件，并浇筑混凝土，振捣密实。保证端部立柱的埋入深度和垂直度。

基础浇筑完成后将预应力护栏端头和正常段护栏采用导向板进行连接过渡。

（6）待基础混凝土强度达到设计强度的60%后，可进行活动护栏的拼装，拼装前将原有的旧护栏拆除。每个标准段的连接，以及和非标段的连接，釆用套筒连接。

（7）万向轮的安装。

（8）将框架连接好，用扳手将螺母拧紧来消除框架的况量，盖好端头护套。

（9）调整线型，安装成品。

3.5施工注意要点

预应力防撞护栏，构件材料是保证活动护栏质量的关键，在结构组件生产中，要选用合格材质的材料，严格按照图纸的材质要求，加工制作。

框架组装体的钢管，在生产车间，即进行了4T预应力的施加，要保证施加的预应力足够，同时要保证钢绞线材料的质量。

材料的防腐要求高，要按照图纸要求的防腐工艺和防腐指标要求，进行防腐处理。

4.高速公路中的应用

预应力防撞活动护栏具有：厂家专业生产；易安装、易开启、移动灵活；与波形梁护栏两端无缝连接；施工安装方便；安装防眩设施方便；外形美观；维护方便、费用低；固定端导向性好的优点。因其高防护能力、安装方便、开启灵活、外形美观等技术优势在我国多个省份、数十条高速公路所采用。目前该产品以遍布湖南、湖北、四川、贵州、河北、河南、陕西、山东、吉林、浙江等省份，实际应用效果良好。其中如有：（1）湖南省常吉高速公路：组装式钢管预应力护栏2160延米，共计72处。（2）河北省唐曹高速公路：组装式钢管预应力护栏780延米，共计26处。（3）河北省承秦高速公路：组装式钢管预应力护栏660延米，共计22处。（4）河南省洛卢高速公路：组装式钢管预应力护栏2280延米，共计76处。

预应力防撞护栏，提高了安全等级，同时又把将新技术、新产品的交通安全防护设施技术应用到高速公路实际工程中，这些新技术、新产品的集成综合应用，将形成完整地防护体系，全面提高了公路建设的科技含量水平，产生巨大的经济和社会效益，对我国未来交通科技的创新，起到了推动作用。

参考文献

[1]《公路护栏安全性能评价标准》（JTGB05-01-2013）.

[2]《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》（JTGD80-2006）.

[3]《公路交通安全设施设计规范》（JTGD81-2006）.

[4]《公路交通安全设施设计细则》（JTG/TD81-2006）.

[5]《检测报告和碰撞试验》（北京深华达检测有限公司）.