郭艷明　周斌　徐小劍　劉亞非

摘要：為了加強(qiáng)高速公路護(hù)欄的安全性，保護(hù)車輛及構(gòu)造物的安全，從研發(fā)背景、結(jié)構(gòu)組成、防護(hù)機(jī)理、施工工藝及驗(yàn)收要求等方面介紹了一種緊湊型纜索護(hù)欄，提供了可供設(shè)計(jì)、施工的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，并結(jié)合實(shí)體工程應(yīng)用效果，證明了該護(hù)欄較其他同等級(jí)防撞護(hù)欄具有更大的優(yōu)越性，豐富了高速公路、一級(jí)公路以及二級(jí)加寬公路中間隔離和防撞的選擇余地。

關(guān)鍵詞：緊湊型纜索護(hù)欄；中央分隔帶；應(yīng)用；推廣

中圖分類號(hào)：U417.12文獻(xiàn)標(biāo)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(hù)欄主要有波形護(hù)欄、混凝土護(hù)欄等[12]，然而這些傳統(tǒng)防護(hù)措施存在造價(jià)高、占用面積大、護(hù)欄高度不易調(diào)節(jié)以及對(duì)原有綠化破壞較大等缺點(diǎn)。纜索護(hù)欄與傳統(tǒng)護(hù)欄相比，具有耐柔韌性好、抗沖擊力強(qiáng)、防撞性能佳、耐雪載、耐風(fēng)載能力大、通透顯景性好等優(yōu)點(diǎn)，已在路側(cè)防護(hù)中得到普遍使用。

205國(guó)道浙江段改造示范工程引進(jìn)了緊湊型纜索護(hù)欄技術(shù)，通過(guò)工程的實(shí)施，對(duì)緊湊型纜索護(hù)欄的結(jié)構(gòu)組成、防護(hù)機(jī)理、施工工藝及驗(yàn)收等方面有了更深切的認(rèn)識(shí)。纜索護(hù)欄自應(yīng)用以來(lái)，經(jīng)2年多運(yùn)營(yíng)，取得了較為明顯的工程效果，為高等級(jí)公路中間帶纜索防撞應(yīng)用技術(shù)提供了實(shí)體工程案例，也為下一步推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1緊湊型纜索護(hù)欄的研發(fā)背景

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

為適應(yīng)中分帶防撞的要求，克服普通纜索護(hù)欄的缺陷，緊湊型纜索護(hù)欄應(yīng)運(yùn)而生。較普通纜索護(hù)欄，緊湊型纜索護(hù)欄采用“強(qiáng)索弱柱”結(jié)構(gòu)，縮小端頭尺寸的同時(shí)能達(dá)到A級(jí)防撞等級(jí)，并可實(shí)現(xiàn)雙向防護(hù)。其端頭寬度為22.4 cm，中間標(biāo)準(zhǔn)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(jí)公路中間帶護(hù)欄的選擇余地。

2緊湊型纜索護(hù)欄的組成及防護(hù)機(jī)理

2.1緊湊型纜索護(hù)欄的組成

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

（1） 緊湊型纜索護(hù)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(jié)構(gòu)，由起始立柱、拉緊連接套件和混凝土基礎(chǔ)組成。纜索端頭立柱采用H型鋼構(gòu)件，立柱下部為鋼構(gòu)件套管，立柱與套管通過(guò)螺栓連接，4根纜索斜拉錨入基礎(chǔ)端頭?；A(chǔ)下部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并采用打入式鋼管樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固。

（2） 接續(xù)段的連續(xù)方式有2種，即網(wǎng)式連接（圖4）和端式接續(xù)，需根據(jù)實(shí)地情況選擇合適的接續(xù)方式。當(dāng)連續(xù)段的長(zhǎng)度超過(guò)300 m時(shí)，應(yīng)增設(shè)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(yīng)根據(jù)實(shí)地情況加設(shè)中間連續(xù)端頭。

（3） 纜索中間立柱應(yīng)采用加工后的異型鋼構(gòu)件（圖5），立柱間距為2～3 m。纜索固定位置預(yù)留調(diào)節(jié)孔，可根據(jù)需要進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，滿足路面加鋪及養(yǎng)護(hù)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(gòu)件。

2.2緊湊型纜索護(hù)欄的防護(hù)機(jī)理

護(hù)欄須具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度來(lái)抵擋車輛的碰撞，也就是要求護(hù)欄具有足夠的剛度。但從保護(hù)乘員免受傷害或減輕傷害程度的方面考慮，護(hù)欄的剛度不能過(guò)大，要具有良好的柔韌性。而緊湊型纜索護(hù)欄在這兩項(xiàng)互相矛盾的要求中取得了較好的平衡點(diǎn)。緊湊型纜索護(hù)欄采用了特殊的“強(qiáng)索弱柱”型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要受力作用于兩端的端頭上；纜索采用高強(qiáng)度的護(hù)欄專用鋼索，中間立柱采用特殊的型鋼，型鋼結(jié)構(gòu)決定了其強(qiáng)度沿纜索方向較弱，與纜索垂直方向較強(qiáng)。纜索初始張拉力較高，因此具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，能夠抵擋車輛的碰撞，同時(shí)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(dāng)失控車輛同緊湊型纜索護(hù)欄碰撞時(shí)，由于纜索具有良好的柔韌性，具有較大的緩沖，在碰撞過(guò)程中纜索護(hù)欄通過(guò)自身的變形吸收能量且接觸時(shí)間較長(zhǎng)，碰撞能量基本被護(hù)欄柔性地完全吸收，從而保護(hù)乘員免受傷害或減輕傷害程度；碰撞過(guò)程中，纜索的連續(xù)變形引導(dǎo)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(chǔ)施工

（1） 按照?qǐng)D紙要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行放樣，并確定起始端頭及接續(xù)端頭的位置。施工過(guò)程中，還需調(diào)查立柱下是否存在地下管線、構(gòu)造物等設(shè)施，并進(jìn)行適當(dāng)處理。

（2） 在確定的端頭位置開(kāi)挖基坑，放置端頭基礎(chǔ)配筋，將護(hù)欄端頭型鋼、起始立柱與基礎(chǔ)鋼筋焊接固定，在端頭基礎(chǔ)兩側(cè)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(chǔ)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(jù)實(shí)際情況取值為2.5～3.5 m，立柱標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(yù)埋深度50 cm），并澆注C25混凝土。

（4） 根據(jù)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(nèi)。

（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(nèi)，并用楔子將鋼絞線錨固在索端錨具上。

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

（5） 纜索調(diào)整完畢后，應(yīng)擰緊各中間立柱、中間端部立柱的拉緊螺母，架設(shè)順序?yàn)閺纳舷蛳隆?/p>

3.3驗(yàn)收要求

驗(yàn)收要求主要包括：鋼索在初始張拉應(yīng)力損失后仍不小于20 kN；

立柱埋深不得小于設(shè)計(jì)值；

立柱基礎(chǔ)的尺寸、強(qiáng)度等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；

立柱頂部不應(yīng)出現(xiàn)明顯的變形、傾斜等現(xiàn)象；

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

立柱間距、立柱垂直度、纜索的高度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

4工程應(yīng)用

4.1G205浙江段改造工程

G205常山段設(shè)置路段（如圖7所示）樁號(hào)范圍為K1758+487～K1764+592，雙向四車道，中分帶護(hù)欄A 級(jí)，2013年6月25日進(jìn)場(chǎng)施工，至2013年9月5日完工。

G205江山段設(shè)置路段（如圖8所示）樁號(hào)范圍為K1794+063～K1812+541，雙向四車道，中分帶護(hù)欄A 級(jí)，2013年6月10日進(jìn)場(chǎng)施工，至2013年9月28日完工。

4.2G205浙江段實(shí)施效果及評(píng)價(jià)

從實(shí)施后的效果來(lái)看，緊湊型纜索護(hù)欄外形美觀、輕盈，與公路景觀較協(xié)調(diào)，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(duì)護(hù)欄的損傷；通透性好，占用空間少，對(duì)中分帶綠化植物的影響較小，并可與植樹(shù)防眩相融合，成為道路景觀的亮點(diǎn)部分；有效阻擋車輛穿越、翻越、騎跨、下穿護(hù)欄等情形；防止車輛碰撞過(guò)程中護(hù)欄組件、碰撞碎片或其他碰撞物侵入駕駛室內(nèi)及阻擋駕駛員視線，降低事故發(fā)生率和事故嚴(yán)重程度，有效保障公路運(yùn)行安全。根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)資料，自2013年10月緊湊型纜索護(hù)欄安裝完成以來(lái)，G205 國(guó)道實(shí)施路段雖然發(fā)生了數(shù)起交通事故，但均未造成嚴(yán)重的人員傷亡。

5緊湊型纜索護(hù)欄的優(yōu)點(diǎn)

結(jié)合實(shí)體工程應(yīng)用效果，將緊湊型纜索護(hù)欄的主要優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下。

（1） 橫向?qū)挾刃枨蠼档?。結(jié)構(gòu)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(hù)欄使用。

（2） 施工簡(jiǎn)單，清洗方便。用于一級(jí)公路或二級(jí)加寬公路的中間分隔帶時(shí)，只需在安裝纜索護(hù)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(yù)埋在已打好的孔內(nèi)，待一定的保養(yǎng)期后，即可進(jìn)行緊湊型纜索護(hù)欄的安裝。安裝時(shí)只需將中間立柱插入立柱基座內(nèi)，掛上鋼纜，將鋼纜張緊后即完成施工。

（3） 養(yǎng)護(hù)方便。在交通事故發(fā)生后維修時(shí)，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(shí)，不需要任何機(jī)械設(shè)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(hù)如需借道行駛時(shí)，只需把中間分隔帶上的護(hù)欄鋼纜摘下30 m，垂到地面，然后拔除立柱，車輛即可從此開(kāi)口繞開(kāi)養(yǎng)護(hù)施工路段，由對(duì)向車道前進(jìn)；施工結(jié)束后，重新插入立柱，掛上鋼纜，無(wú)需調(diào)整張力，又可恢復(fù)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(cuò)峰時(shí)間的交通管理。

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

6結(jié)語(yǔ)

本文梳理了緊湊型纜索護(hù)欄的研發(fā)背景、結(jié)構(gòu)組成、防護(hù)機(jī)理以及施工工藝流程等內(nèi)容，并結(jié)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(shí)間的工程運(yùn)營(yíng)實(shí)效，表明該護(hù)欄型式較其他護(hù)欄或普通纜索護(hù)欄具有更好的使用性能和適用性。隨著緊湊型纜索護(hù)欄在工程使用案例的增多，護(hù)欄本身也在不斷改進(jìn)完善中，相信其在高等級(jí)公路及二級(jí)加寬公路中的使用前景必將更為寬廣。

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[責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華]