浅谈高速公路现役波形梁钢护栏评价方法

薛瑞云

(1.河北交规院瑞志交通技术咨询有限公司 石家庄市 050091； 2.河北省公路安全感知与监测重点实验室 石家庄市 050091)

0 引言

我国目前对于波形梁钢护栏安全性评价主要是在设计阶段的护栏实车足尺碰撞试验，尚未明确在役高速护栏的安全性评价方法[1]。2017年11月发布了最新的《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)，而在役高速公路的波形梁钢护栏设计大部分是依据当时现行的《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ 074)或是《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006)进行设计和施工的。因此，在役高速普遍受限于当时的条件，现有的波形梁钢护栏安全等级明显低于新规范的要求。考虑到高速公路远期养护计划和公路的安全运营，亟需对在役波形梁钢护栏进行有效地评估，明确波形梁钢护栏的改造目标和原则，从而确定改造方案。

提出一种针对波形梁钢护栏的安全性和符合性评价方法，从护栏环境特征和路侧事故情况两个角度对护栏进行安全性评价，再从护栏建设时期所采用的设计标准对护栏进行符合性评价，最后结合最新的《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)指出在役护栏改造提升的方向。

1 安全性评价

护栏的安全性评价主要从护栏所处的环境特征和路侧事故情况及危害性两大角度进行评估。

1.1 护栏环境特征

护栏环境特征主要包括道路车辆的运行条件和情况，从以下两个角度进行评估：

(1)交通量和组成。交通流中重型车的比例高，相对一般路段出现事故的可能性就高，事故产生的危害性较大。高速公路、一级公路年平均日交通量(AADT)大于或等于15000辆小客车，且总质量大于或等于25t的车辆自然数所占比例大于20%，可判别为大型车比例较高的路段。这些路段普遍事故率较高，事故危害程度大，路侧事故的伤害程度就大[2]。

(2)不利线形组合。针对长下坡路段、路线平曲线外侧以及两者组合的路段，车辆驶出路外的可能性较大，尤其是长下坡底和平曲线外侧的组合，车辆驶出的可能性更大，因此这些路段出现事故伤害程度将远远大于一般路段。

1.2 路侧事故情况统计

路侧事故情况统计可以表征车辆碰撞护栏事故产生带来的危险性和严重性。护栏设计考虑的因素主要是预估车辆驶出路外事故的风险程度，而驶出路外的风险程度与事故概率及事故严重程度有关[3]，因此需要对路侧风险程度进行判别。

首先，应考查路侧或中间带实际净区宽度是否满足计算净区宽度的要求，如果不满足净区宽度的要求，那么可以判定为路侧风险程度高；如果路侧净区宽度满足要求，那么需要考查路侧邻近位置是否存在悬崖、深谷、深沟等危险地形[4]。为此，需要对高速公路全线路侧情况进行调查，对路侧危险程度进行排查评估，路侧净区宽度范围内存在高速铁路、高速公路、高压输电线塔等重要构筑物和三级及以上等级航道、城市饮用水水源一级保护区等重点保护区域[4]，上述区域内失控车辆有碰撞和造成更严重事故可能性，那么可判定为路侧危险程度高、事故危险性和严重性大。

对路侧风险程度进行判别的同时，收集高速公路近五年发生的与碰撞波形梁护栏相关的交通事故数据资料，并筛除无证驾驶、酒驾、毒驾、超速、超载等明显与公路技术状况无关的事故数据后[2]，如有近五年内发生3起及以上，或1起死亡3人及以上的车辆撞击护栏事故，可判定为路侧事故的伤害程度高、事故危险性大的路段。

2 符合性评价

波形梁钢护栏标准符合性评价依据为建设时期所采用的设计标准。对护栏进行建设时期设计标准符合性评价时应通过护栏的技术指标进行评价，护栏技术指标主要包括护栏横梁中心高度、钢构件基底金属厚度、防腐层厚度和立柱埋入深度，如表1所示。对在役护栏材料指标检测的抽检频率可参照《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》(交公路发〔2010〕65号)的规定执行。

表1 波形梁钢护栏技术指标检查

如果护栏的构造形式与建设时期所采用的设计标准不同，例如存在部分高速路段对波形梁护栏进行过加高改造，设置双层双波波形梁钢护栏，针对这些非标准的护栏构造，可以采用软件模拟碰撞试验对护栏安全防护性能进行仿真评价。对波形梁钢护栏进行仿真评价依据的是《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)对各等级护栏的碰撞条件和碰撞能量的规定，对护栏应分别采用小型车辆和大型车辆同时进行仿真模拟碰撞试验，根据试验结果来判定护栏等级，进行符合性评价。

3 钢护栏改造与提升

3.1 钢护栏现状分析

京张高速公路、保津高速公路和衡德高速公路分别对波形梁钢护栏技术指标进行了抽样检测，检测情况如表2～表4所示。

表2 京张高速公路检测结果汇总表

表3 保津高速公路检测结果汇总表

表4 衡德高速公路检测结果汇总表

根据上述三条高速的抽检结果，不难发现护栏技术指标均存在不合格情况，根据现场情况结合数据结果分析得出不合格原因主要有下列因素：

(1)波形梁板镀锌层厚度、金属厚度不合格的原因主要是多年运营的日常磨损和交通事故冲击所导致；部分路段出现合格率偏低的情况可能是由于路侧临水临海，空气中含水率较大，或是存在化工污染，空气中存在腐蚀性气体。

(2)波形梁钢护栏横梁中心高度出现不足的原因主要有：部分路段由于出现路基沉陷和桥头跳车的病害进行了调平处理，导致护栏出现高度不足的现象；个别路段路面及拦水带顶面标高发生了改变，进而导致护栏横梁中心距地面或拦水带顶面高度不足；部分不合格路段因运营期间防阻块发生变形、损坏和波形梁护栏螺栓缺失导致。

(3)护栏立柱埋入深度不合格的主要原因是后期运营过程中，土路肩受雨水冲刷或自然沉降，顶面标高降低所致。

3.2 钢护栏改造提升目标与原则

根据三条高速的检测结果可知，随着运营高速公路养护加铺、罩面工程的实施，导致护栏的防护高度受到了影响，多年运营的日常磨损和交通事故冲击所导致护栏的材料指标出现不合格现象。这些问题在运营高速中普遍存在，同时新规范对新建高速路侧波形梁护栏等级的选取提出明确的要求，护栏所处路段的环境越危险，护栏的防护等级应该越高，因此有必要对重点路段的钢护栏进行改造提升。

首选的处置方案是按照最新规范护栏整体提升改造，但考虑到经济因素，同时结合道路运营安全风险以及安全评估结果综合考虑，可分批分阶段进行，并应结合护栏环境特征和路侧事故情况统计，并结合护栏技术指标进行综合考察分析，得到优先改造路段，完善改造计划及方案，逐步提升在役公路波形梁护栏的安全防护能力，实现“预防为主、降低风险、防范有效”的目标[2]。