技术攻关破解护栏安全难题

文/本刊记者 楚峰

供图／山东高速股份有限公司

2016年6月，济青高速公路改扩建项目开工建设。

作为目前国内一次性实施改扩建里程最长且不中断交通的“四车道改八车道”高速公路改扩建绿色科技示范项目，济青高速公路改扩建项目在安全防护水平要求高、节能环保任务重以及新老规范更替的背景下，面临着行车安全与施工安全的双重保障难题，加之改扩建工况复杂、旧护栏循环利用与性能提升矛盾突出等原因，改扩建交通安全保障难度大、危险性高。而护栏作为提升高速公路交通安全防护水平的重要设施，是解决上述问题的关键。

“我们通过资料调查与实地调研、护栏设计研究新方法建立、防护机理研究、再利用研究、新设施装备开发，最后编制成套技术标准及著作，解决了高速公路改扩建工程全寿命周期安全防护提升与旧护栏资源循环利用的技术难题。”山东高速股份有限公司工程管理中心书记、副总经理苏建明在接受《交通建设与管理》杂志记者采访时介绍，“这就是我们创新研发出来的‘济青高速改扩建护栏安全提升关键技术’。”

破解护栏安全难题

“针对诸多难题和技术挑战，我们从方法创新、技术创新、应用创新、设施与装备创新入手，经过产学研用协同技术攻关，主要在四个方面取得了较大创新。”苏建明详细介绍道。

第一，在护栏研究与设计方法方面，国内外往往采用理论计算或碰撞试验等单一手段或少量组合方法，较难深入掌握护栏防护机理，加之改扩建中由于施工与交通组织管理、新老安全设施组合、安全防护工况等因素更加复杂，采用传统研究与评价方法已不能客观体现护栏对实际工程的安全适应性能。针对此，项目组首先建立了“理论计算-单元试验-仿真评价-碰撞试验”四位一体的护栏研究与设计方法，从而解决了复杂工况条件下护栏设计、研发与评价技术难题。

“中分带开口护栏”成果应用

第二，在旧护栏循环利用与安全性能提升方面，如果完全按照新规范对护栏结构进行改造提升，大量旧护栏资源将不能得到再生利用，会增加大量工程费用，造成资源浪费，所以，提出了要在提升护栏安全防护水平的同时对旧护栏资源实现再生利用，但是当时不仅缺少旧护栏再利用标准，还缺少旧护栏再利用的新型护栏结构。针对这方面，项目组提出了旧波形梁分拣再利用质量标准，研发了旧波形梁再利用的新型护栏结构，使护栏安全性能提升60%以上，符合且高于新规范的安全性要求，同时符合再利用标准的旧波形梁护栏板利用率可以达到100%。另外，项目组还将成果归纳整理，形成了国内首部高速公路护栏改造技术指南（团体标准），为全国更多的改扩建护栏项目提供参考。

第三，在公路SB级三波梁护栏安全应用方面，之前虽然SB级三波梁护栏在工程中得到广泛应用，但由于国内结构形式与国外存在较大差别，防护机理差异显著，而国内缺乏对其结构和设置参数的系统研究，行业规范中对其在工程中的安全应用数据（如护栏变形和车辆外倾试验数据、种植土压实度对安全性影响数据以及焊接工艺对安全性影响数据等）涉及甚少，给护栏的应用带来一定程度的安全风险。针对这方面，项目组通过研究揭示了结构与设置参数对该护栏安全性能的影响规律，并出版了国内首部公路SB级三波形梁钢护栏安全应用技术著作，为护栏的安全合理应用提供了基础数据支撑，为相关标准和规范的修订完善提供了重要依据。

第四，在全时域交通风险重点部位安全防护方面，改扩建工程缺少适用于其运营条件下施工区、上跨高速公路桥墩、匝道分流三角端、中央分隔带开口等危险位置的系列化新型安全防护设施装备，使得高速公路在全时域、全路域的安全防护水平较低、安全隐患较大。在这方面，项目组开发了针对改扩建施工区、上跨高速公路桥梁中墩等危险位置的系列化新型安全防护设施装备，实现全时域、全路域交通安全防护水平提升。

从济青高速到更多高速

公路护栏是一种重要的被动防护设施，是事故车辆的最后一道防线，合理的设计是生命防护的主要手段。

“济青高速改扩建工程的公路护栏设计工作开展得比较早，一开始的设计是按照2006版设计规范和细则要求，但在2018年初的时候，2017版设计规范和细则正式实施，对护栏设计提出了新要求，原护栏设计须进行相应提升。”苏建明回忆道，“当时考虑改扩建工程已完成了大部分护栏进场和安装，若按新规范拆除重建势必会对工程进度、造价等造成严重影响，此外改扩建工程还存在大量旧波形梁护栏结构，若这些旧护栏构件不能充分再利用也将造成巨大资源浪费，不符合绿色交通发展理念。因此，为了提升济青高速改扩建项目护栏安全防护性能达到新规范要求，减少生命财产损失以及避免重复投资和资源浪费，开展了该项目的研发工作。”

“中分带桥墩位置安全防护”成果应用

“通过我们的研究，解决了复杂工况条件下护栏设计、研发与评价技术难题，改扩建工程护栏安全提升与旧护栏绿色循环利用的技术难题，护栏安全应用过程中结构与设置参数对其安全性影响问题以及特殊危险位置安全防护问题。”苏建明进一步介绍，项目成果对提高我国高速公路改扩建工程全寿命周期安全防护水平，实现旧护栏资源循环利用起到了重要技术支撑作用，研究成果较大促进了包括高速公路改扩建工程在内的公路安全运营方面的技术进步。

值得一提的是，该技术成功入选2021年度交通运输重大科技创新成果库入库成果（科技成果推广项目），加上《高速公路护栏改造技术指南》（T/CHTS 10030—2021）标准的发布和宣贯，在行业内引起了广泛的关注与重视。

目前，该项技术成果已在山东、广东、新疆等多个地区的高速公路改扩建或新建项目上进行了推广应用，极大地提高了护栏防护性能，再生利用了大量旧护栏资源，对提高道路运营安全水平，降低建设成本和运营期养护成本起到关键作用。

“比如，我们波形梁护栏再利用关键技术成果为新疆乌鲁木齐-五家渠-新湖公路升级改建项目提供了良好的支撑，护栏实施工程量约206延公里；在京台高速公路山东段参考了项目中央分隔带开口护栏设计，全线应用量达到100多处；还有桥墩防护的设计理念和结构在广东省深圳外环高速等也得到了借鉴和推广。”苏建明向记者细数了几个应用案例。

“我们的研发成果不仅可以在改扩建项目中推广，还可以在新建公路和运营期公路中进行大面积应用。”苏建明总结道，“一直以来，我国对于公路交通安全十分重视，在2022年2月，交通运输部办公厅与公安部办公厅联合印发了关于《公路安全设施和交通秩序管理精细化提升行动方案》（交办公路【2022】14号）的通知，其中强调要做好护栏相应提升工作，提出要结合高速公路改扩建、养护工程，分类、分批、分期推进护栏提质升级等要求。所以，下一步我们会积极响应政策，将研究成果在更大范围进行推广应用，不断地完善和提升国内公路交通安全防护水平，更好地保护人民出行安全。”