摘要：为了加强高速公路护栏的安全性，保护车辆及构造物的安全，从研发背景、结构组成、防护机理、施工工艺及验收要求等方面介绍了一种紧凑型缆索护栏，提供了可供设计、施工的相关数据参数，并结合实体工程应用效果，证明了该护栏较其他同等级防撞护栏具有更大的优越性，丰富了高速公路、一级公路以及二级加宽公路中间隔离和防撞的选择余地。
关键词：紧凑型缆索护栏；中央分隔带；应用；推广
中图分类号：U417.12文献标志码：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
目前公路中分带的防撞护栏主要有波形护栏、混凝土护栏等[12]，然而这些传统防护措施存在造价高、占用面积大、护栏高度不易调节以及对原有绿化破坏较大等缺点。缆索护栏与传统护栏相比，具有耐柔韧性好、抗冲击力强、防撞性能佳、耐雪载、耐风载能力大、通透显景性好等优点，已在路侧防护中得到普遍使用。
205国道浙江段改造示范工程引进了紧凑型缆索护栏技术，通过工程的实施，对紧凑型缆索护栏的结构组成、防护机理、施工工艺及验收等方面有了更深切的认识。缆索护栏自应用以来，经2年多运营，取得了较为明显的工程效果，为高等级公路中间带缆索防撞应用技术提供了实体工程案例，也为下一步推广应用奠定了基础。
1紧凑型缆索护栏的研发背景
缆索护栏是柔性护栏的主要代表形式，是一种以数根施加初张力的缆索固定于立柱上而组成的护栏结构，主要依靠缆索的拉应力抵抗车辆的碰撞，并吸收碰撞能量。缆索护栏对失控车辆入侵角的适应范围广，对肇事车辆进行拦阻时车辆的减速度小，有利于保障车上乘员的安全。目前常见的缆索护栏型式如图1所示，由端部结构、中间端部结构、中间立柱、托架、缆索和索端锚具等组成，此类型的缆索护栏一般作为路侧护栏使用。该型式护栏因其端头基础较大，会对中分带绿化植物的生长构成较大的影响，特别是在宽度较窄的中分带较难布设。
为适应中分带防撞的要求，克服普通缆索护栏的缺陷，紧凑型缆索护栏应运而生。较普通缆索护栏，紧凑型缆索护栏采用“强索弱柱”结构，缩小端头尺寸的同时能达到A级防撞等级，并可实现双向防护。其端头宽度为22.4 cm，中间标准段宽度约为15 cm，可为中间带宽度受限的路段提供隔离和防撞功能，丰富了一级公路中间带护栏的选择余地。
2紧凑型缆索护栏的组成及防护机理
2.1紧凑型缆索护栏的组成
紧凑型缆索护栏（图2）主要由端头、接续段、中间立柱、缆索及其他构件所组成[34]，各部分构件详细介绍如下。
（1） 紧凑型缆索护栏端头（图3），系承受缆索张拉力和失控车辆碰撞力的主要结构，由起始立柱、拉紧连接套件和混凝土基础组成。缆索端头立柱采用H型钢构件，立柱下部为钢构件套管，立柱与套管通过螺栓连接，4根缆索斜拉锚入基础端头。基础下部为钢筋混凝土结构，并采用打入式钢管桩进行基础加固。
（2） 接续段的连续方式有2种，即网式连接（图4）和端式接续，需根据实地情况选择合适的接续方式。当连续段的长度超过300 m时，应增设接续端头；如果部分路段小于一般最小半径，凹型竖曲线底部路段均应根据实地情况加设中间连续端头。
（3） 缆索中间立柱应采用加工后的异型钢构件（图5），立柱间距为2～3 m。缆索固定位置预留调节孔，可根据需要进行高度调节，满足路面加铺及养护需要。
（4） 缆索4根，采用3股7芯交织缠绕方法，直径为18 mm，非等距间隔，连接部采用加工后的钢挂钩、锚具等构件。
2.2紧凑型缆索护栏的防护机理
护栏须具有足够的力学强度来抵挡车辆的碰撞，也就是要求护栏具有足够的刚度。但从保护乘员免受伤害或减轻伤害程度的方面考虑，护栏的刚度不能过大，要具有良好的柔韧性。而紧凑型缆索护栏在这两项互相矛盾的要求中取得了较好的平衡点。紧凑型缆索护栏采用了特殊的“强索弱柱”型结构设计，其主要受力作用于两端的端头上；缆索采用高强度的护栏专用钢索，中间立柱采用特殊的型钢，型钢结构决定了其强度沿缆索方向较弱，与缆索垂直方向较强。缆索初始张拉力较高，因此具有较高的力学强度，能够抵挡车辆的碰撞，同时缆索形成的防撞面，可以在很大程度上阻挡车辆穿越、翻越或骑跨中间带。当失控车辆同紧凑型缆索护栏碰撞时，由于缆索具有良好的柔韧性，具有较大的缓冲，在碰撞过程中缆索护栏通过自身的变形吸收能量且接触时间较长，碰撞能量基本被护栏柔性地完全吸收，从而保护乘员免受伤害或减轻伤害程度；碰撞过程中，缆索的连续变形引导失控车辆逐渐回到原车道， 如图6所示。
3施工工艺及流程
3.1基础施工
（1） 按照图纸要求并结合现场情况进行放样，并确定起始端头及接续端头的位置。施工过程中，还需调查立柱下是否存在地下管线、构造物等设施，并进行适当处理。
（2） 在确定的端头位置开挖基坑，放置端头基础配筋，将护栏端头型钢、起始立柱与基础钢筋焊接固定，在端头基础两侧打入钢管桩（如中间带土层可较松软加密），然后浇注C25混凝土，基础浇注完成后须连续保养不少于7 d。
（3） 按图纸要求确定立柱基座位置，中间立柱间距根据实际情况取值为2.5～3.5 m，立柱标高应符合设计要求，纵向和横向位置与公路线性一致。在中间立柱基座位置打孔，将中间立柱基座埋入已打好的基座孔中（预埋深度50 cm），并浇注C25混凝土。
（4） 根据已确定立柱基座的位置，将立柱基座打入中分带土层中。
3.2安装流程
（1） 将立柱按照凸面、凹面间隔插入已压入土层中的立柱基座内。
（2） 按起始、终端端头之间的距离将钢绞线放置在立柱旁，并用挂钩将4根钢绞线分别按照750、650、545、380 mm高度上下交叉固定在立柱上。
（3） 将钢绞线放入端头孔内，并用楔子将钢绞线锚固在索端锚具上。
（4） 用电动油泵将钢绞线拉紧，当张拉应力仪表显示为40 kN以上时，用拉紧螺母及拉杆将钢绞线拉紧，后卸除临时张拉应力，要求钢索在初始张拉应力损失后的张拉应力不小于20 kN。
（5） 缆索调整完毕后，应拧紧各中间立柱、中间端部立柱的拉紧螺母，架设顺序为从上向下。
3.3验收要求
验收要求主要包括：钢索在初始张拉应力损失后仍不小于20 kN；
立柱埋深不得小于设计值；
立柱基础的尺寸、强度等应满足设计要求；
立柱顶部不应出现明显的变形、倾斜等现象；
锚具、挂钩、拉紧螺母应安装到位，固定牢固；缆索护栏在直线段应线形平顺，在曲线段应线形圆滑顺畅；
立柱间距、立柱垂直度、缆索的高度应满足设计要求。
4工程应用
4.1G205浙江段改造工程
G205常山段设置路段（如图7所示）桩号范围为K1758+487～K1764+592，双向四车道，中分带护栏A 级，2013年6月25日进场施工，至2013年9月5日完工。
G205江山段设置路段（如图8所示）桩号范围为K1794+063～K1812+541，双向四车道，中分带护栏A 级，2013年6月10日进场施工，至2013年9月28日完工。
4.2G205浙江段实施效果及评价
从实施后的效果来看，紧凑型缆索护栏外形美观、轻盈，与公路景观较协调，可减小司乘人员的压抑感，增加行车舒适度；可有效减轻路基沉降对护栏的损伤；通透性好，占用空间少，对中分带绿化植物的影响较小，并可与植树防眩相融合，成为道路景观的亮点部分；有效阻挡车辆穿越、翻越、骑跨、下穿护栏等情形；防止车辆碰撞过程中护栏组件、碰撞碎片或其他碰撞物侵入驾驶室内及阻挡驾驶员视线，降低事故发生率和事故严重程度，有效保障公路运行安全。根据事故统计资料，自2013年10月紧凑型缆索护栏安装完成以来，G205 国道实施路段虽然发生了数起交通事故，但均未造成严重的人员伤亡。
5紧凑型缆索护栏的优点
结合实体工程应用效果，将紧凑型缆索护栏的主要优点总结如下。
（1） 横向宽度需求降低。结构本身宽度极小，横向最大宽度等于端头的宽度（约224 mm），而且其特殊形式可作为双向护栏使用。
（2） 施工简单，清洗方便。用于一级公路或二级加宽公路的中间分隔带时，只需在安装缆索护栏的位置打孔（孔的直径为180 mm，深度为450 mm），然后将中间立柱基座预埋在已打好的孔内，待一定的保养期后，即可进行紧凑型缆索护栏的安装。安装时只需将中间立柱插入立柱基座内，挂上钢缆，将钢缆张紧后即完成施工。
（3） 养护方便。在交通事故发生后维修时，只需将已损坏的中间立柱从立柱基座中拔出，直接插上新的中间立柱，并将钢缆挂在新换的中间立柱上，维修即刻完成。维修时，不需要任何机械设备，不需要占用行车道，一般情况下可快速完成全部工作。
（4） 路面维修方便。路面维修养护如需借道行驶时，只需把中间分隔带上的护栏钢缆摘下30 m，垂到地面，然后拔除立柱，车辆即可从此开口绕开养护施工路段，由对向车道前进；施工结束后，重新插入立柱，挂上钢缆，无需调整张力，又可恢复正常通车。此法比现在公路分隔带使用的各种车流方向管理手段都方便、快捷，能更好地适用于城市道路错峰时间的交通管理。
（5） 紧凑型缆索护栏相比其他护栏，在工程造价方面具有较强的优势。紧凑型缆索护栏的市场价约为400 元・m-1，普通缆索护栏的市场价约为295 元・m-1，中间带需要设置双侧，造价约为590 元・m-1，波形梁护栏的市场价约为460 元・m-1，混凝土护栏的造价约为650 元・m-1。紧凑型缆索护栏在中分带护栏设置时可双向使用，因此紧凑型缆索护栏的造价成本相比同级别其他护栏具有很大优势，满足“资源节约、可持续发展”的理念。
6结语
本文梳理了紧凑型缆索护栏的研发背景、结构组成、防护机理以及施工工艺流程等内容，并结合在G205浙江段改造示范工程中公路中央分隔带（中间带）2年多时间的工程运营实效，表明该护栏型式较其他护栏或普通缆索护栏具有更好的使用性能和适用性。随着紧凑型缆索护栏在工程使用案例的增多，护栏本身也在不断改进完善中，相信其在高等级公路及二级加宽公路中的使用前景必将更为宽广。
参考文献：
[1]JTG D81―2006，公路交通安全设施设计规范[S].
[2]JTG D80―2006，高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范[S].
[3]肖化德.缆索护栏在山区高速公路中的应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2010.
[4]JTG F80/1―2004，公路工程质量检验评定标准[S].