緊湊型纜索護欄在G205浙江段改造示范工程中的應用

郭艷明　周斌　徐小劍　劉亞非

摘要：為了加強高速公路護欄的安全性，保護車輛及構造物的安全，從研發(fā)背景、結構組成、防護機理、施工工藝及驗收要求等方面介紹了一種緊湊型纜索護欄，提供了可供設計、施工的相關數據參數，并結合實體工程應用效果，證明了該護欄較其他同等級防撞護欄具有更大的優(yōu)越性，豐富了高速公路、一級公路以及二級加寬公路中間隔離和防撞的選擇余地。

關鍵詞：緊湊型纜索護欄；中央分隔帶；應用；推廣

中圖分類號：U417.12文獻標志碼：B

Abstract： In order to enhance the safety of guardrails along expressway and keep vehicles and structures away from danger， a compact type of cable guardrail was introduced in aspects of the development background， composition， protection mechanism， construction technology and acceptance requirements. Related data and parameters were provided， and the effect and its advantages were proved by practical use， which provides a new choice of isolation and collision avoidance for highgraded highways.

Key words： compact cable guardrail； medial strip； application； popularization

0引言

目前公路中分帶的防撞護欄主要有波形護欄、混凝土護欄等[12]，然而這些傳統(tǒng)防護措施存在造價高、占用面積大、護欄高度不易調節(jié)以及對原有綠化破壞較大等缺點。纜索護欄與傳統(tǒng)護欄相比，具有耐柔韌性好、抗沖擊力強、防撞性能佳、耐雪載、耐風載能力大、通透顯景性好等優(yōu)點，已在路側防護中得到普遍使用。

205國道浙江段改造示范工程引進了緊湊型纜索護欄技術，通過工程的實施，對緊湊型纜索護欄的結構組成、防護機理、施工工藝及驗收等方面有了更深切的認識。纜索護欄自應用以來，經2年多運營，取得了較為明顯的工程效果，為高等級公路中間帶纜索防撞應用技術提供了實體工程案例，也為下一步推廣應用奠定了基礎。

1緊湊型纜索護欄的研發(fā)背景

纜索護欄是柔性護欄的主要代表形式，是一種以數根施加初張力的纜索固定于立柱上而組成的護欄結構，主要依靠纜索的拉應力抵抗車輛的碰撞，并吸收碰撞能量。纜索護欄對失控車輛入侵角的適應范圍廣，對肇事車輛進行攔阻時車輛的減速度小，有利于保障車上乘員的安全。目前常見的纜索護欄型式如圖1所示，由端部結構、中間端部結構、中間立柱、托架、纜索和索端錨具等組成，此類型的纜索護欄一般作為路側護欄使用。該型式護欄因其端頭基礎較大，會對中分帶綠化植物的生長構成較大的影響，特別是在寬度較窄的中分帶較難布設。

為適應中分帶防撞的要求，克服普通纜索護欄的缺陷，緊湊型纜索護欄應運而生。較普通纜索護欄，緊湊型纜索護欄采用“強索弱柱”結構，縮小端頭尺寸的同時能達到A級防撞等級，并可實現(xiàn)雙向防護。其端頭寬度為22.4 cm，中間標準段寬度約為15 cm，可為中間帶寬度受限的路段提供隔離和防撞功能，豐富了一級公路中間帶護欄的選擇余地。

2緊湊型纜索護欄的組成及防護機理

2.1緊湊型纜索護欄的組成

緊湊型纜索護欄（圖2）主要由端頭、接續(xù)段、中間立柱、纜索及其他構件所組成[34]，各部分構件詳細介紹如下。

（1） 緊湊型纜索護欄端頭（圖3），系承受纜索張拉力和失控車輛碰撞力的主要結構，由起始立柱、拉緊連接套件和混凝土基礎組成。纜索端頭立柱采用H型鋼構件，立柱下部為鋼構件套管，立柱與套管通過螺栓連接，4根纜索斜拉錨入基礎端頭?；A下部為鋼筋混凝土結構，并采用打入式鋼管樁進行基礎加固。

（2） 接續(xù)段的連續(xù)方式有2種，即網式連接（圖4）和端式接續(xù)，需根據實地情況選擇合適的接續(xù)方式。當連續(xù)段的長度超過300 m時，應增設接續(xù)端頭；如果部分路段小于一般最小半徑，凹型豎曲線底部路段均應根據實地情況加設中間連續(xù)端頭。

（3） 纜索中間立柱應采用加工后的異型鋼構件（圖5），立柱間距為2～3 m。纜索固定位置預留調節(jié)孔，可根據需要進行高度調節(jié)，滿足路面加鋪及養(yǎng)護需要。

（4） 纜索4根，采用3股7芯交織纏繞方法，直徑為18 mm，非等距間隔，連接部采用加工后的鋼掛鉤、錨具等構件。

2.2緊湊型纜索護欄的防護機理

護欄須具有足夠的力學強度來抵擋車輛的碰撞，也就是要求護欄具有足夠的剛度。但從保護乘員免受傷害或減輕傷害程度的方面考慮，護欄的剛度不能過大，要具有良好的柔韌性。而緊湊型纜索護欄在這兩項互相矛盾的要求中取得了較好的平衡點。緊湊型纜索護欄采用了特殊的“強索弱柱”型結構設計，其主要受力作用于兩端的端頭上；纜索采用高強度的護欄專用鋼索，中間立柱采用特殊的型鋼，型鋼結構決定了其強度沿纜索方向較弱，與纜索垂直方向較強。纜索初始張拉力較高，因此具有較高的力學強度，能夠抵擋車輛的碰撞，同時纜索形成的防撞面，可以在很大程度上阻擋車輛穿越、翻越或騎跨中間帶。當失控車輛同緊湊型纜索護欄碰撞時，由于纜索具有良好的柔韌性，具有較大的緩沖，在碰撞過程中纜索護欄通過自身的變形吸收能量且接觸時間較長，碰撞能量基本被護欄柔性地完全吸收，從而保護乘員免受傷害或減輕傷害程度；碰撞過程中，纜索的連續(xù)變形引導失控車輛逐漸回到原車道，

如圖6所示。

3施工工藝及流程

3.1基礎施工

（1） 按照圖紙要求并結合現(xiàn)場情況進行放樣，并確定起始端頭及接續(xù)端頭的位置。施工過程中，還需調查立柱下是否存在地下管線、構造物等設施，并進行適當處理。

（2） 在確定的端頭位置開挖基坑，放置端頭基礎配筋，將護欄端頭型鋼、起始立柱與基礎鋼筋焊接固定，在端頭基礎兩側打入鋼管樁（如中間帶土層可較松軟加密），然后澆注C25混凝土，基礎澆注完成后須連續(xù)保養(yǎng)不少于7 d。

（3） 按圖紙要求確定立柱基座位置，中間立柱間距根據實際情況取值為2.5～3.5 m，立柱標高應符合設計要求，縱向和橫向位置與公路線性一致。在中間立柱基座位置打孔，將中間立柱基座埋入已打好的基座孔中（預埋深度50 cm），并澆注C25混凝土。

（4） 根據已確定立柱基座的位置，將立柱基座打入中分帶土層中。

3.2安裝流程

（1） 將立柱按照凸面、凹面間隔插入已壓入土層中的立柱基座內。

（2） 按起始、終端端頭之間的距離將鋼絞線放置在立柱旁，并用掛鉤將4根鋼絞線分別按照750、650、545、380 mm高度上下交叉固定在立柱上。

（3） 將鋼絞線放入端頭孔內，并用楔子將鋼絞線錨固在索端錨具上。

（4） 用電動油泵將鋼絞線拉緊，當張拉應力儀表顯示為40 kN以上時，用拉緊螺母及拉桿將鋼絞線拉緊，后卸除臨時張拉應力，要求鋼索在初始張拉應力損失后的張拉應力不小于20 kN。

（5） 纜索調整完畢后，應擰緊各中間立柱、中間端部立柱的拉緊螺母，架設順序為從上向下。

3.3驗收要求

驗收要求主要包括：鋼索在初始張拉應力損失后仍不小于20 kN；

立柱埋深不得小于設計值；

立柱基礎的尺寸、強度等應滿足設計要求；

立柱頂部不應出現(xiàn)明顯的變形、傾斜等現(xiàn)象；

錨具、掛鉤、拉緊螺母應安裝到位，固定牢固；纜索護欄在直線段應線形平順，在曲線段應線形圓滑順暢；

立柱間距、立柱垂直度、纜索的高度應滿足設計要求。

4工程應用

4.1G205浙江段改造工程

G205常山段設置路段（如圖7所示）樁號范圍為K1758+487～K1764+592，雙向四車道，中分帶護欄A 級，2013年6月25日進場施工，至2013年9月5日完工。

G205江山段設置路段（如圖8所示）樁號范圍為K1794+063～K1812+541，雙向四車道，中分帶護欄A 級，2013年6月10日進場施工，至2013年9月28日完工。

4.2G205浙江段實施效果及評價

從實施后的效果來看，緊湊型纜索護欄外形美觀、輕盈，與公路景觀較協(xié)調，可減小司乘人員的壓抑感，增加行車舒適度；可有效減輕路基沉降對護欄的損傷；通透性好，占用空間少，對中分帶綠化植物的影響較小，并可與植樹防眩相融合，成為道路景觀的亮點部分；有效阻擋車輛穿越、翻越、騎跨、下穿護欄等情形；防止車輛碰撞過程中護欄組件、碰撞碎片或其他碰撞物侵入駕駛室內及阻擋駕駛員視線，降低事故發(fā)生率和事故嚴重程度，有效保障公路運行安全。根據事故統(tǒng)計資料，自2013年10月緊湊型纜索護欄安裝完成以來，G205 國道實施路段雖然發(fā)生了數起交通事故，但均未造成嚴重的人員傷亡。

5緊湊型纜索護欄的優(yōu)點

結合實體工程應用效果，將緊湊型纜索護欄的主要優(yōu)點總結如下。

（1） 橫向寬度需求降低。結構本身寬度極小，橫向最大寬度等于端頭的寬度（約224 mm），而且其特殊形式可作為雙向護欄使用。

（2） 施工簡單，清洗方便。用于一級公路或二級加寬公路的中間分隔帶時，只需在安裝纜索護欄的位置打孔（孔的直徑為180 mm，深度為450 mm），然后將中間立柱基座預埋在已打好的孔內，待一定的保養(yǎng)期后，即可進行緊湊型纜索護欄的安裝。安裝時只需將中間立柱插入立柱基座內，掛上鋼纜，將鋼纜張緊后即完成施工。

（3） 養(yǎng)護方便。在交通事故發(fā)生后維修時，只需將已損壞的中間立柱從立柱基座中拔出，直接插上新的中間立柱，并將鋼纜掛在新?lián)Q的中間立柱上，維修即刻完成。維修時，不需要任何機械設備，不需要占用行車道，一般情況下可快速完成全部工作。

（4） 路面維修方便。路面維修養(yǎng)護如需借道行駛時，只需把中間分隔帶上的護欄鋼纜摘下30 m，垂到地面，然后拔除立柱，車輛即可從此開口繞開養(yǎng)護施工路段，由對向車道前進；施工結束后，重新插入立柱，掛上鋼纜，無需調整張力，又可恢復正常通車。此法比現(xiàn)在公路分隔帶使用的各種車流方向管理手段都方便、快捷，能更好地適用于城市道路錯峰時間的交通管理。

（5） 緊湊型纜索護欄相比其他護欄，在工程造價方面具有較強的優(yōu)勢。緊湊型纜索護欄的市場價約為400 元·m-1，普通纜索護欄的市場價約為295 元·m-1，中間帶需要設置雙側，造價約為590 元·m-1，波形梁護欄的市場價約為460 元·m-1，混凝土護欄的造價約為650 元·m-1。緊湊型纜索護欄在中分帶護欄設置時可雙向使用，因此緊湊型纜索護欄的造價成本相比同級別其他護欄具有很大優(yōu)勢，滿足“資源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展”的理念。

6結語

本文梳理了緊湊型纜索護欄的研發(fā)背景、結構組成、防護機理以及施工工藝流程等內容，并結合在G205浙江段改造示范工程中公路中央分隔帶（中間帶）2年多時間的工程運營實效，表明該護欄型式較其他護欄或普通纜索護欄具有更好的使用性能和適用性。隨著緊湊型纜索護欄在工程使用案例的增多，護欄本身也在不斷改進完善中，相信其在高等級公路及二級加寬公路中的使用前景必將更為寬廣。

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[責任編輯：杜衛(wèi)華]