公路橋梁跨哈大客運專線的護欄改進研究

任百富，李中元

(哈大鐵路客運專線有限責任公司，遼寧沈陽 110002)

公路橋梁跨哈大客運專線的護欄改進研究

任百富，李中元

(哈大鐵路客運專線有限責任公司，遼寧沈陽 110002)

公跨鐵立交橋護欄的建設(shè)標準對鐵路運輸和機動車安全行駛至關(guān)重要。本文依據(jù)鐵道部、交通部等有關(guān)文件要求，結(jié)合哈大鐵路客運專線實際設(shè)計、施工現(xiàn)狀，從等級公路、城市道路、非等級道路上跨鐵路橋梁的特點入手，對各類道路防護欄的設(shè)計形式進行了研究，提出了哈大鐵路客運專線公跨鐵橋護欄應(yīng)采用特殊設(shè)計，并在哈大客運專線施工中得以應(yīng)用，可為以后公跨鐵橋梁新建、改建施工提供參考。

公跨鐵橋梁 護欄 研究 改進

高速鐵路列車速度快、行車密度大、安全防護要求高，要求公跨鐵橋梁結(jié)構(gòu)及防護設(shè)施具有更高的安全性，使公跨鐵橋梁護欄設(shè)計成為安全控制的重點。本文介紹了哈大鐵路客運專線公跨鐵橋梁護欄的設(shè)計和施工經(jīng)驗。

1 哈大鐵路客運專線立交工程概況

哈大鐵路客運專線全長903.939 km，全線上跨橋梁共計78座。其中，鐵路上跨橋7座(1座為既有);既有公跨鐵橋梁12座，3座橋梁護欄等安全設(shè)施進行了改造(鐵路投資);新建公跨鐵橋梁53座(鐵路投資)，10座橋梁護欄等交通安全設(shè)施進行了研究改進。立交橋最晚于2009年9月1日開工建設(shè)，最遲于2012年8月30日(含改造)竣工;新增公跨鐵橋梁6座(地方投資)，1座已投入使用，5座正在建設(shè)中。

2 公跨鐵建設(shè)的相關(guān)安全規(guī)定

為解決高速鐵路與公路交叉跨越問題，確保列車和旅客人身安全，鐵道部下發(fā)《關(guān)于鐵路工程設(shè)計線路交叉跨越有關(guān)規(guī)定的通知》(鐵建設(shè)［2010］146號)、《關(guān)于開展客運專線建設(shè)有關(guān)問題設(shè)計核查的緊急通知》(鑒綜電［2010］455號)、《關(guān)于進一步明確鐵路工程設(shè)計線路交叉跨越有關(guān)規(guī)定的通知》(鐵建設(shè)［2012］23號)。要求設(shè)計單位要在不同的設(shè)計階段對線路交叉跨越方案進行充分的技術(shù)經(jīng)濟比較和安全論證，按規(guī)定報有關(guān)部門批準后方可實施。上跨的公路和鐵路應(yīng)按有關(guān)規(guī)定采取可靠的安全防護措施，確保高速鐵路(含客運專線鐵路及城際鐵路)工程施工和運營安全。

上述三個文件，均對公跨鐵橋梁安全防護措施提出了較高要求，但對護欄設(shè)計標準均未給予明確規(guī)定。鐵道部與交通運輸部又聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于公鐵立交和公鐵并行路段護欄建設(shè)與維護管理相關(guān)問題的通知》(鐵運［2012］139號)。要求設(shè)計單位要依據(jù)協(xié)議和鐵路、公路相關(guān)標準、規(guī)范進行設(shè)計，公路跨越鐵路立交橋應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土墻式護欄和防護網(wǎng)，并根據(jù)不同的設(shè)計速度，按照《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》(JTG D81)中車輛駛出橋外有可能造成二次重大事故或二次特大事故的有關(guān)規(guī)定提高一個防撞等級設(shè)置護欄，新建跨越高速鐵路的立交橋，其護欄按不低于最高防撞等級進行特殊設(shè)計。

3 公跨鐵橋梁護欄的改進研究

3.1 護欄的改進研究

公路護欄設(shè)置的功能：①阻止車輛越出路外或穿越中央分隔帶闖入對向車道;②防止車輛從護欄板下鉆出，或?qū)⒆o欄板沖斷;③護欄應(yīng)能使車輛回復(fù)到正常行駛方向;④發(fā)生碰撞時，對乘客的損傷程度最小;⑤能誘導(dǎo)駕駛員的視線。從保證高速鐵路安全的需要講，最重要的是阻止車輛越出路外(掉到橋下)。

《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則》(JTG/T D81—2006)規(guī)定：常用路側(cè)橋梁護欄按防撞等級可分為：B，A，SB，SA，SS五級，常用中央分隔帶橋梁護欄按防撞等級可分為Am，SBm，SAm三級。

護欄碰撞條件依循下列原則確定：①順應(yīng)護欄碰撞條件的發(fā)展趨勢，滿足我國公路交通實際情況的要求，確保85%～90%以上的失控車輛不會越出、沖斷或下穿護欄;②堅持“以人為本，安全至上”的指導(dǎo)思想，最大限度地降低事故嚴重度及減少二次事故的發(fā)生;③車輛碰撞護欄是小概率交通事件，在確定護欄碰撞條件時應(yīng)堅持經(jīng)濟、實用原則，應(yīng)考慮我國的經(jīng)濟承受能力;④滿足碰撞條件的護欄結(jié)構(gòu)應(yīng)能通過實車碰撞試驗的驗證。按照我國目前公路護欄依循的原則和防撞等級，還可能發(fā)生10% ～15%失控車輛會越出、沖斷或下穿護欄。

我國公路橋梁護欄最高防撞等級為SS級，碰撞能量為520 kJ。高速鐵路公跨鐵橋梁護欄肯定要高于SS級。《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則》(JTG/T D81—2006)規(guī)定：護欄碰撞能量高于520 kJ時，應(yīng)進行特殊設(shè)計。我國、日本、歐盟護欄碰撞條件比較見表1。

為確保高速鐵路安全，哈大鐵路客運專線公跨鐵橋梁采用了特殊設(shè)計。參照歐盟護欄碰撞條件，進行公跨鐵護欄設(shè)計，經(jīng)設(shè)計計算，比較公路SS級護欄，沖擊力增加約20%。依據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則》(JTG/T D81—2006)條文說明，需要采用的護欄碰撞能量高于520 kJ時，應(yīng)進行特殊設(shè)計，如增加護欄高度和斷面尺寸、提高材料強度等。

《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則》(JTG/T D81—2006)規(guī)定：鋼筋混凝土墻式護欄的構(gòu)造，未經(jīng)試驗驗證，不得隨意改變護欄迎撞面的截面形狀，但其背面可根據(jù)實際情況采用合適的形狀。

高速鐵路公跨鐵橋梁護欄，不僅要能阻止車輛撞擊、直沖橋下，還要能防止車輛傾斜、翻掉橋下。

哈大鐵路客運專線公跨鐵橋梁護欄最終采用組合式設(shè)計。下部為鋼筋混凝土墻式護欄，按SS級增加20%沖擊力設(shè)計，迎撞面形狀不變。上部采用金屬梁柱式護欄，不低于SB級。距路面總高度不低于1.6 m，相對鋼筋混凝土墻式護欄迎撞面回縮5 cm。

3.2 橋梁護欄的改造原則

哈大鐵路客運專線公跨鐵橋梁護欄等安全設(shè)施按以下原則實施了改造：

1)公路橋梁原則上應(yīng)采用鋼筋混凝土墻式護欄。

2)等級路采用鋼筋混凝土墻式(原SS級基礎(chǔ)上撞擊力提高不小于20%，建議加厚20 cm。)與金屬梁柱式(不低于SB級)組合護欄。距路面總高不低于1.60 m，金屬護欄內(nèi)緣相對迎撞面回縮5 cm。如DK113+883.78潘潘線公跨鐵立交橋(如圖 1)、DK551+582改建G102公跨鐵立交橋。

圖1 潘潘線公跨鐵立交橋防撞墻

3)非等級路護欄等級不應(yīng)低于SB級。原則上已施工完成的不再進行鑿除加強;未施工的按SS級墻式護欄設(shè)置。還應(yīng)結(jié)合實際對坡道、彎道等采取限載限速等措施。

4)設(shè)有人行道的城市道路橋梁宜在車行道外與人行道間設(shè)置護欄，護欄形式按等級路設(shè)置。如D3K692+560改建隆化路立交橋(見圖2)、DK772+903改建德大路立交橋。

圖2 改建隆化路立交橋防撞墻及人行道護欄

5)對單片組合式梁橋(空心板梁、小箱梁等)需驗算梁體的穩(wěn)定性，必要時應(yīng)采取加強措施。

6)對于地方產(chǎn)權(quán)的既有公路橋梁，原則上盡量改造原結(jié)構(gòu)。遼寧省境內(nèi)DK108+306.07雙西路立交橋、DK311+838.37本遼遼高速公路立交橋(如圖3)，黑龍江省境內(nèi)DK915+762哈爾濱四環(huán)路立交橋，護欄按等級路標準設(shè)置，委托地方設(shè)計、施工。

7)公跨鐵橋梁全長范圍設(shè)置防拋網(wǎng)或護屏。區(qū)別跨越情況，跨越路塹處延長至路塹外，并與防護柵欄順接。

8)公跨鐵橋梁兩端路側(cè)應(yīng)設(shè)置波形梁護欄，等級與橋梁護欄相同。

圖3 改造后的本遼遼高速公跨鐵橋梁防撞墻

9)按鐵道部《關(guān)于印發(fā)〈高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)——公跨鐵立交橋異物侵限監(jiān)測方案〉的通知》(運技基礎(chǔ)［2010］739號)設(shè)計、安裝異物侵限監(jiān)測裝置。

3.3 新增公跨鐵橋梁(地方產(chǎn)權(quán))護欄的改進

依照鐵道部的規(guī)定，高速鐵路新增公跨鐵橋梁(地方投資)必須經(jīng)鐵道部批準。新增的公跨鐵橋梁或為等級公路或為城市道路，隨著地方經(jīng)濟和交通運輸?shù)陌l(fā)展，交通事故將會逐漸增多。為確保高速鐵路的運營安全，杜絕車輛或物體掉落橋下，哈大鐵路客運專線新增公跨鐵橋梁護欄做了進一步改進：

1)橋梁兩側(cè)(多幅橋為兩外側(cè))分別設(shè)置雙道防撞護欄(如圖1)：第一道(臨近公路側(cè))采用組合式護欄，下部為鋼筋混凝土墻式護欄(原SS級基礎(chǔ)上撞擊力提高不小于20%。)，上部采用金屬梁柱式護欄，不低于SB級(距路面總高不低于1.60 m，金屬護欄內(nèi)緣相對迎撞面回縮5 cm)。第二道(外側(cè))采用不低于SB級鋼筋混凝土墻式護欄，兩道護欄外側(cè)根部間距離2.0 m。

2)多幅公跨鐵橋梁，除兩側(cè)護欄外，其他同第一道護欄。如大連市甘南路、棋南線、中華路公跨鐵立交橋、長春市景陽大路公跨鐵立交橋等。

4 結(jié)語

經(jīng)過哈大鐵路客運專線公跨鐵橋梁護欄的調(diào)查、研究、改進和實踐，有以下幾點體會：

1)要高度重視設(shè)計階段的現(xiàn)場調(diào)查。主要通行大型重載車輛的道路，不宜采用公跨鐵方案。哈大鐵路客運專線于海城市騰鰲鎮(zhèn)境內(nèi)DK278+320處建有將軍屯(公跨鐵)公路中橋，上部結(jié)構(gòu)為(16+25+16)m預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁，橋梁設(shè)計荷載為公路－Ⅱ級，橋面凈寬7 m。該橋建成后，由于當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通行超載車輛情況極其嚴重，對橋梁的結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成重大威脅，即便對橋梁加強、改造，也不能徹底消除潛在的安全隱患。經(jīng)與地方相關(guān)部門協(xié)商，新建一條道路用于大型車輛通行，該橋只允許行人和小型車輛通行。

2)既有公跨鐵橋梁改造要對結(jié)構(gòu)安全性進行檢算。建設(shè)比較早的既有公跨鐵橋梁，改造橋梁護欄要檢算原橋的承載力、結(jié)構(gòu)安全性、邊孔梁的橫向穩(wěn)定性，允許后方可改造。哈大鐵路客運專線沈陽市內(nèi)HDK392+039.70二環(huán)公路(公跨鐵)立交橋，跨越沈大鐵路(哈大鐵路與其并行，另孔)橋梁就不能通過檢算，暫未改造。

3)新線建設(shè)盡量減少公跨鐵橋梁數(shù)量。鐵道部對哈大鐵路客運專線進行安全評估，指出部分地段非等級路公跨鐵橋梁密度過大。建議盡可能選擇下穿方案，徹底消除上跨帶來的隱患。

4)哈大鐵路客運專線采用的護欄形式和等級，能夠避免公路車輛沖撞后翻落橋下的風險，保證高速鐵路運營的安全，值得參考和借鑒。

5)新建等級路公跨鐵橋梁(尤其跨越鐵路股道較多)，建議選擇雙道護欄方案。

［1］中華人民共和國建設(shè)部．JTG/T D81—2006 公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則［S］．北京：中國建筑出版社，2006．

［2］中華人民共和國鐵道部．鐵建設(shè)［2012］23號 關(guān)于進一步明確鐵路工程設(shè)計線路交叉跨越有關(guān)規(guī)定的通知［S］．北京：中華人民共和國鐵道部，2012．

［3］中華人民共和國鐵道部．鐵運［2012］139號 關(guān)于公鐵立交和公鐵并行路段護欄建設(shè)與維護管理相關(guān)問題的通知［S］．北京：中華人民共和國鐵道部，2012．

［4］巴珊．現(xiàn)澆防撞護欄施工工藝［J］．鐵道建筑，2007(8)：32-33．

U443．7

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．15

1003-1995(2013)05-0049-03

2013-01-10;

2013-02-20

任百富(1965— )，男，遼寧大連人，工程師。

(責任審編 王 紅)