高等级公路护栏存在的问题及解决方案

侯 萌

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

近年来，我国交通运输事业持续发展，高等级公路网日趋完善，交通量不断增多，交通事故频发，安全设施如何设置受到广泛关注。驾驶员行驶过程中，标志、标线作为主动引导设施，不能起到防护作用，为阻止车辆驶出路外，发生重大及以上事故，应设置被动防护设施，即安全护栏。一旦发生事故，力求最大限度地保障人员和财产安全，体现“以人为本、安全至上”的指导思想。针对我国高等级公路护栏现状存在的一些问题，从支撑条件、防护等级、防护能力、端部外展等方面进行分析研究。

1 护栏存在的问题

1.1 护栏支撑力不足

高等级公路中土路肩宽度多存在不足的情况，如排水边沟侵占土路肩等，导致护栏外侧保护层厚度不够。侧向土压力不满足护栏支撑的要求，当护栏整体在受到车辆冲击时，无法起到应有的防护作用，多发生护栏大面积倾覆现象，导致车辆冲出路侧，造成更严重的事故发生。

1.2 护栏防护等级偏低

公路交通运输有车辆重载化发展趋势，目前高等级公路设置的护栏多为两波板的A级护栏，仅能防护住小型车，无法满足对大型车的防护。以大客车为例，大客车整体重心较高，一般超过120cm，A级护栏顶部高度距离路面不足100cm，大客车碰撞后可能会发生车体外倾，高时速状态下的外倾极易导致车辆外翻甚至翻滚，而从护栏的碰撞能量分析，大客车的标准碰撞能量为400kJ，现状A级护栏设计防护能量为160kJ，远达不到大客车的需求。当运营的高等级公路中大型车交通量比例较高时，现状的仅够防护小客车的A级护栏无法满足防护大型车的安全需求。

1.3 中分带开口“活动护栏”不具备防护能力

可移动隔离设施可以快速开启，但普遍不具备防护能力，仅能够起到隔离作用，这就造成了中分带开口处一旦发生事故就会产生较为严重的后果，隔离设施无法为撞击车辆提供导向和拦截。就目前运营的高等级公路分析，中央分隔带开口处一般设置的为插拔式活动护栏、推拉式活动护栏、充填式活动护栏等结构[1]，不具备防护能力。

1.4 挖方段护栏外展斜率偏大

高等级公路路侧挖方段排水形式多数为浅碟形边沟或者矩形排水沟(配有混凝土盖板)，车辆可以安全地驶出驶回，故路侧护栏需在此处断开并设置端部结构。现状挖方段端部护栏存在外展斜率偏大、渐变不线性、折角偏硬、外展长度随意等情况，若车辆在此处碰撞护栏，碰撞角度变大，极易冲破护栏或被回弹至其他车道，发生更为严重的交通事故。

2 解决方案

2.1 增强护栏支撑力

既有高等级公路解决土路肩宽度不足的问题，多数采用的是在立柱上焊接加强钢板的措施，此方法通过增加支撑的背土质量来提高护栏立柱的承载能力，增强稳定性，但是施工难度较高，焊接了钢板的立柱难以打入土基中。针对土路肩过窄但是又有必要设置护栏时，以下提出三种可行的解决方案：

(1)将护栏立柱加密，从而增加了侧向土压力，当车辆碰撞护栏时，其冲击力能通过更多的立柱传递到地基土，这样可以减少单个立柱受到撞击时所承受的横向力，同时也减少护栏产生的横向位移及形变。

(2)加深立柱增大土基接触面来提高土基支持力，立柱后部的填土可以等效为棱台与棱锥的结合体，填土内的立柱增长即增大了结合体的体积，以此获得更多的土基质量，发生碰撞时可以分散撞击力到地基，以防立柱被撞倒，增加护栏的阻挡功能。

(3)采用混凝土方式对立柱进行加固，通过混凝土以替换同等质量的土基填料，立柱的最大弯矩将发生在混凝土表面，以此来等效土基中足够强度的护栏支撑力[2]。

2.2 适度提高护栏防护等级

通过交通量构成及调查判断高等级公路中主要防护的车型，当大型车占比较重时，在易发生事故路段需要提升护栏防护等级，如在长下坡接弯道路段，右偏曲线时大型车易碰撞中央分隔带护栏后穿越进入对向车道，造成二次事故的发生，左偏曲线时当路侧存在居民区、加油站、高压输电线塔等障碍物，大型车极易冲破护栏碰撞障碍物，造成不可挽回的事故。护栏设计初衷是为确保85%以上的失控车辆不会跨越、冲断护栏。例如，货车的标准碰撞能量为330kJ，SA级护栏的设计防护能量为400kJ，所以易发事故路段护栏提升为SA级较为恰当。

2.3 选取通过实车足尺试验的活动护栏

车辆在中分带开口处发生事故的原因主要在于现状的隔离设施防护能量不满足要求、隔离设施的端部与标准段护栏没有连接等。在碰撞开口处隔离设施的事故中，因隔离设施宽度与标准段护栏宽度存在突变，发生次数较多的是对于隔离设施端部的碰撞，端部既未做安全处理，也未与标准段护栏进行搭接，隔离设施和标准段护栏成为两个独立体，这一隐患点导致车辆碰撞到隔离设施端部后直接冲破，进入对向车道，活动护栏与两侧标准段护栏必须搭接且过渡段必须通过实车碰撞试验。中央分隔带开口活动护栏，应同时具备阻挡车辆穿越、翻越和骑跨，正确导向车辆的功能，同时应保障缓冲时乘员的碰撞速度、加速度不突破人体极限，所产生飞溅物及碎片不得侵入乘员舱及其他车道[3]。目前已有满足上述要求的成熟产品，如图1所示。

图1 某高速公路活动护栏

2.4 计算护栏外展长度及坐标

挖方路段护栏外展段应做到线性渐变，需要对端部结构的设置长度和立柱的坐标进行分析研究。护栏外展段的端部护栏板应设置在挖方边坡的坡底，这样才能保证车辆无法从土路肩和挖方边坡之间的空隙穿越，避免造成重大事故。护栏横向跨越宽度分为净区内和净区外2个部分，净区内的护栏渐变率可按照设计速度根据表1得出，考虑到驶出路外车辆会采取制动措施，那么净区外护栏的渐变率可以对照80%的设计速度进行选取。根据净区内、净区外的横向宽度及渐变率，可计算出护栏的设置长度。需要注意的是，护栏板应按照整节考虑，即计算长度应为4的整倍数。

表1 上游护栏端头外展斜率[4]

就贵州某高速公路进行举例，设计速度为100km/h，L净区为路侧计算净区宽度(5m)[4]，L断面为护栏横向跨越总宽度(由土路肩、边沟、碎落台组成，合计2.85m)，L1为硬路肩宽度(3m)，L2为净区内护栏横向跨越宽度，L3为净区外护栏横向跨越宽度，L4为净区内护栏长度，L5为净区外护栏长度，L总为护栏设置总长度。

如图2所示，可以得出下列公式：

图2 护栏端部外展示意图

L2=L净区-L1

(1)

L3=L断面-L2

(2)

L4=14×L2

(3)

L5=11×L3

(4)

L总=L4+L5

(5)

将数据代入公式，可以计算出L4为28m，L5为8m，护栏设置总长度为36m。

根据护栏板和立柱的横断面相对位置，根据渐变率及立柱间距，可计算出所有立柱的坐标，假定第一根立柱坐标为(0，0)，计算结果见表2。

表2 挖方段外展护栏立柱坐标

3 结语

以上是笔者在设计过程中以及设计服务中总结的对于高等级公路护栏需要进行优化的几个方面，护栏设置应结合道路使用条件，通过对隐患路段的危险程度和道路使用者的需求进行分析，有针对性合理地设置安全护栏，有效降低事故发生的几率，充分发挥护栏的功能和作用，最大限度保障道路使用者的生命和财产安全。