淺談施工圖設計階段如何提高高速公路的安全性能

李康全,唐 鍵

(湖南永藍高速公路有限公司,湖南永州 425000; 2.北京華達工程設計咨詢有限公司,北京 100071)

0 前言

近年來,高速公路在給人們提供舒適、便捷的交通出行服務的同時,發(fā)生的道路交通安全事故也屢見不鮮,尤其是一些重大、特大交通安全事故給人們的生命與財產安全造成了巨大的損失。因此,在加強高速公路運營期間的交通管理與提高駕駛者自身駕駛素質的同時,人們對高速公路施工圖設計階段的安全性評價工作也愈加重視。通過對施工圖設計進行安全性評價,可以找出原設計中的一些不安全因素,并對原設計進行修改和完善,從而提高道路的安全水平。

本文以在建的湖南永州至藍山(湘粵界)高速公路工程(以下簡稱永藍高速公路)為例,探討如何在施工圖設計階段提高道路的安全性能。永藍高速公路是二連浩特至廣州國家高速公路在湖南省境內最南邊的一段,也是湖南省“五縱七橫”高速公路主骨架的重要組成部分。針對本工程屬于山區(qū)高速公路、橋隧比例較大的工程特點,同時結合國內外道路交通安全事故易發(fā)、頻發(fā)路段的調查結果,本文主要對連續(xù)長下坡路段、隧道群區(qū)間、中央分隔帶護欄的安全性進行評價,并據(jù)此提出相應的完善措施與建議。

1 連續(xù)下坡路段安全性評價與建議

已有資料顯示,我國存在安全隱患的長下坡路段的平均縱坡一般接近3%或大于3%,坡長通常大于5 km,且在對國內連續(xù)下坡路段的交通事故調查中發(fā)現(xiàn),失控車輛都存在嚴重的超載現(xiàn)象,我們據(jù)此考察永藍高速公路連續(xù)下坡路段的安全性,永藍高速公路連續(xù)下坡路段見表1。

表1 永藍高速公路連續(xù)下坡路段表

從表1可以看出永藍高速公路連續(xù)下坡路段的平均縱坡小于國內存在安全隱患的連續(xù)下坡路段,在不考慮超載的情形下,是能夠滿足運營安全性的,但根據(jù)工可的交通量預測,建成后的永藍高速公路,交通組成中的長途運輸車輛和當?shù)匮b運煤炭、礦石、建材的車輛較多,車輛超載的可能性較大,并且部分連續(xù)下坡路段為橋隧相連,因此需對這些路段的行車安全性作進一步的分析。我們采用基于制動熱衰退理論的車輛失控概率預測模型對永藍高速公路連續(xù)下坡路段車輛失控的概率進行預測,得到如下結論:

1)永藍高速公路6個連續(xù)下坡路段2030年預測失控事故數(shù)均小于1,基本不會發(fā)生剎車失靈事故。但永州至藍山方向k50+613～k57+830段2030年失控車輛預測數(shù)值為0.43,結合車輛超載、失修等因素,仍有發(fā)生失控事故的可能。因此,在運營期應加大治理超載車的力度,嚴格控制超載車上路。

2)建議k14+700～k20+500左幅、k50+613～k57+280右幅、k91+300～k93+700右幅3段連續(xù)長下坡路段應設置“連續(xù)下坡、低檔慢行”,以及“大型車限速60 km/h”的警示標志。

2 隧道群區(qū)間安全性評價與建議

永藍高速公路共設隧道17座,主要分布在k18+300～k52+210、k127+099～k143+610兩個區(qū)間,其中特長隧道3座(L＞3 000 m),長隧道2座(1 000 m＜L≤3 000m),中隧道8座(500m＜L≤1 000 m),短隧道4座(L≤500m)。由于隧道洞內與洞口接線的行車環(huán)境差異較大,道路橫斷面凈寬、行車視線、亮度等要素的變化容易使駕駛人員感覺不適應,而產生交通事故隱患,因此把隧道的安全性評價作為重點研究內容之一。

2.1 隧道洞口接線段運行速度協(xié)調性評價

根據(jù)《公路項目安全性評價指南》的規(guī)定,隧道洞口接線段運行速度協(xié)調性評價按隧道設計速度和洞口接線段的運行速度差值進行評價。經驗算,永藍高速公路17座隧道的設計速度和接線段運行速度速度差值均未大于20 km/h,因此隧道洞口接線段運行速度協(xié)調性評價為較好,滿足車輛安全運行的需要。

2.2 線形一致性評價

線形一致性要求隧道各洞口接線內外的平、縱面線形在3 s運行速度行程長度范圍內應保持一致,以保證能為駕駛員從普通路段進入隧道提供良好的過渡。經驗算,全線共有15處隧道洞口接線段不能滿足該長度要求,平面或縱斷面線形在3 s的車輛行程內發(fā)生了變化,建議采取以下措施進行改善:①加強隧道洞口照明設計,增加照度,使隧道內環(huán)境與外部環(huán)境相適應;②在隧道前方設置限速標志或強制減速等交通工程措施,限制車輛在接線段的運行速度。

3 中央分隔帶護欄安全性評價與建議

本工程整體式路基段的中央分隔帶護欄原設計采用貫通的Am級波形梁鋼護欄。從國內已通車高速公路的運營情況來看,大型車輛失控時經常沖斷波形梁鋼護欄,導致車輛橫越中央分隔帶與對向車輛發(fā)生碰撞,從而釀成嚴重的交通事故。根據(jù)實車足尺碰撞試驗驗證結果,以及國內大量工程實踐經驗,為提高永藍高速公路中央分隔帶護欄的防撞等級,我們建議在整體式路基段采用北京中路安交通科技有限公司研發(fā)的中央分隔帶單坡面混凝土護欄。

3.1 單坡面混凝土護欄實車碰撞試驗

按照《高速公路護欄安全性能評價標準》(JTG/TF83-2004)的規(guī)定,采用碰撞速度為80 km/h的14 t大客車以20°角碰撞護欄(見圖1、圖2),以對護欄的防撞性能進行評價。從實驗結果來看,實驗護欄的結構強度滿足要求,能夠有效防護事故車輛,降低車輛撞斷或翻越護欄闖入對向車道的概率;具有較好的導向能力,能夠較好地防止車輛在碰撞護欄后駛入相鄰車道;各項指標都滿足評價標準的要求,具備400 kJ的防護能力,防撞等級達到SAm級。

圖1 碰撞實驗過程

圖2 碰撞后的護欄

3.2 中央分隔帶采用單坡面混凝土護欄的優(yōu)越性能

中央分隔帶采用單坡面混凝土護欄相對波形梁鋼護欄具有顯著的優(yōu)點,目前已經在廣西的桂柳高速、湖南的邵永高速和長株高速,以及云南的蒙新高速等國內多條高速公路上成功使用,經實踐檢驗使用效果良好,主要表現(xiàn)在以下幾點:

1)增加了路面寬度,能有效提高道路的通行能力,提高道路的整體安全性能;

2)單坡面混凝土護欄防撞等級達到4級(SAm級),相對于原設計大大提高了中央分隔帶護欄的防撞等級,能有效防止大型車輛穿越中央分隔帶造成二次事故的可能性;

3)對中央分隔帶起到完全封閉的作用,防止雨水下滲,提高路面結構的耐久性;

4)維修方便,養(yǎng)護費用低,有利于節(jié)約資源。

因此,建議永藍高速公路的k0+000～k16+920、k54+160～k125+941兩段連續(xù)整體式路基的中央分隔帶護欄采用單坡面混凝土護欄,見圖3。

圖3 單坡面混凝土護欄結構設計尺寸圖(單位:cm)

4 結語

本文探討了在施工圖設計階段如何提高高速公路安全性能的問題,對永藍高速公路連續(xù)下坡路段、隧道群區(qū)間,以及中央分隔帶護欄的安全性進行了重點研究,并提出了相應的加強安全防護的措施與建議,可供同類工程在今后的施工圖設計階段參考。