高速公路运营阶段沿线护栏安全符合性评价方法

岑叶烽

浙江交工集团股份有限公司设计院分公司，浙江 杭州 310051

近年来，道路的交通安全情况越来越受到重视，尤其是高速公路，因公路等级高，承担的交通量大，车辆的运行速度高，发生事故的后果通常较为严重。早期建设的高速公路，沿线护栏已使用多年，部分已达到《高速公路交通工程和沿线设施设计通用规范》（JTG D80—2006）中最小设计使用年限的要求。规范中对接近设计使用年限的护栏，建议进行安全评价，但未给出定性或定量的具体评价方法和评价指标。

护栏的设置并非越强越好，碰撞护栏本身也是一种危害。经过长期运营的高速公路，行车指引信息较为完善，通行环境趋于成熟。护栏作为道路环境的一部分，发挥引导与提醒的作用越来越多。当护栏的结构形式及强度与所在路段交通环境相适应时，能降低碰撞护栏事故的发生概率及严重程度。文章以早期高速公路护栏安全符合性评价项目为例，从护栏结构完好性、道路防护基本需求、碰撞护栏事故等方面出发，提出一种定性的护栏安全符合性评价方法，分析护栏状态及与道路运营环境的符合性，寻找出护栏的防护薄弱点，提出改善建议。

1 护栏数据采集

某高速公路主线里程119km，为双向四车道，设计速度为100km/h，于2005年底通车运营，护栏设计标准采用的是《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》（JTJ 074-94），目前，项目路段运营年限已接近15年，沿线护栏也基本达到了规范要求的最小设计使用年限的要求。

1.1 护栏类型

设置在路段上的护栏形式，主要有Grb-A-E、Grb-S-E。Grb-A（S）-E为单柱单面护栏，由φ140mm×4.5mm立柱、3mm两波形板、3mmA型防阻块组成，立柱埋深1.1m，间距4m，护栏有效高度为60cm。

1.2 护栏完好性检查

护栏的外观及构件完好性是护栏自身安全性的体现，也是安全符合性评价的一项基本内容。

（1）外观及连接。护栏构件的扭转、破损，以及紧固件的松动、缺失均会对护栏的防护能力产生影响。扭转破损的构件无法有效发挥自身的阻拦、变形吸能作用。连接螺栓缺失可能造成护栏板高度降低，车辆碰撞护栏时容易骑跨护栏；拼接螺栓松动、缺失可能使护栏的抗拉性能损失较大，从而使护栏的防护性能减弱[1]。对护栏的外观进行检查，发现护栏构件基本完好，未出现明显的波形板扭转破损，个别波形梁护栏出现防阻块缺失、螺栓松动和缺失。

（2）立柱保护层厚度。护栏受到的汽车碰撞荷载将由立柱的背面土反作用阻挡力来承担，在立柱埋深、边坡坡度、土体密度不变的条件下，立柱的保护层厚度直接影响立柱所受到的支撑力。对护栏的立柱保护层进行抽查，发现其厚度基本满足25cm的要求。

（3）护栏中心高度。护栏中心高度是防止车辆骑跨、翻越或下穿护栏的主要制约因素，护栏的中心高度过高或过低都会影响其发挥阻拦车辆和保护乘员的作用。设计护栏中心高度宜为60cm，允许偏差值为±2cm。现场检测结果表明，抽检的护栏中心高度均在允许偏差范围内，满足要求。

（4）护栏构件厚度。护栏构件厚度主要分为基层厚度和镀锌防腐层厚度，其指标应满足建设期时的材料标准。两波形板设计厚度为3mm，允许偏差值为±0.16mm，构件热镀锌量为600g/m2，镀锌层厚度为84μm。经现场抽样检测，发现两波形板材料基层厚度在2.834～3.182mm，基本满足要求，个别板厚度超出了允许偏差范围。当护栏板的减薄量小于0.4mm时，护栏的防护能力未发生本质变化，依然能满足车辆的防护要求[2]。检测结果显示镀锌层厚度情况较好，在52～98μm。两波形板厚度检测现场图如图1所示，护栏板镀锌层检测现场图如图2所示。

图1 两波形板厚度检测

图2 护栏板镀锌层检测

（5）护栏构件力学性能。力学性能是构件材质的主要特征，应满足建设期的材料标准。材料为碳素结构钢，力学性能不低于《碳素结构钢》（GB/T 700—2006）中规定的Q235牌号钢的要求，屈服点为235MPa，抗拉强度为375MPa，伸长率为26%。经现场抽样检测，两波形板的抗拉强度在448～526MPa，屈服强度在350～440MPa，伸长率在26.5%～34.5%，指标均满足要求，表明构件在未出现明显锈蚀条件下，使用时间长与自身力学性能之间无直接关系，不会随时间的推移而下降。

2 护栏基本防护需求

不同的车型发生碰撞护栏时对护栏的防护能力需求不一样，因此需要掌握路段的护栏基本防护需求值。护栏的设置应确保85%～90%失控车辆不会越出、冲断或下穿护栏。单车撞护栏的碰撞能量计算公式如下：

式中：E为碰撞能量；m为车辆质量；V85%为运行速度；θ为碰撞角度。

根据路段护栏的基本防护需求，需要将每辆车的碰撞能量E进行按流量比例进行累加，选取85%的碰撞能量作为路段护栏的基本防护需求值[3]。当运行速度超过限速值时，运行速度取限速值，碰撞角度取20°，根据各类车型质量，得出E85%为233kJ，如表1所示，路段的基本防护需求为SB级。现状护栏的碰撞能量分别为93kJ和165kJ，达不到路段护栏基本防护需求。

表1 上行路段护栏基本防护需求

3 碰撞护栏事故

事故的发生具有随机性，在路段中的分布是不均匀的，但也表现出一定的特点和规律。能反映出护栏在使用过程中的一些问题。对2016—2019年发生的碰撞护栏事故和碰撞护栏的人员伤亡数据进行梳理，具体如表2所示。表2中的数据表明，2016—2019年随交通量的增加，碰撞护栏事故数也呈增加趋势，平均增长率为1.98%，受伤人数下降，呈-22.43%的负增长趋势，未出现因碰撞护栏造成人员事故的情况。

表2 2016—2019年碰撞护栏事故及伤亡数据统计表

4 护栏安全符合性评价及建议

通过分析护栏数据采集、护栏基本防护需求及碰撞护栏事故，发现现状护栏的构造较为完好，但防护能力与基本防护需求有一定的差距，局部路段护栏防护不足，应按现行规范进行提升改造。

建议加强日常维护，对存在锈蚀、螺栓松动的构件进行更换、加固处理，确保护栏的防护等级满足要求。对发生撞护栏事故且伤害较大路段的护栏进行提升改造，消除安全隐患。对其他路段的护栏，根据交通量、线形指标、路侧环境等情况，结合养护等工程逐步进行等级提升。

5 结束语

今后，越来越多的高速公路护栏将面临达到设计使用最小年限、防护能力与交通流不相适应的问题，此次提出的定性评价方法能较好地分析护栏与运营安全的关系，找出护栏的薄弱点，并可结合交通量、线形指标、路侧环境等内容，梳理出护栏的改造建议，避免盲目进行护栏改造，有利于提升道路运营整体安全水平。