山區普通公路運營階段增設避險車道設計探討

(三明市公路局，三明365001)

山區普通公路運營階段增設避險車道設計探討

■李健

(三明市公路局，三明365001)

本文以G534線(原S204線)K345+400清流縣黃柏洋避險車道工程為例，對山嶺重丘地形山區普通公路事故多發危險路段在運營階段增設避險車道的位置及類型的選定、相關技術參數及材料選擇等進行了探討，為同類工程的設計提供參考。

山區普通公路運營階段避險車道設計探討

早期建設的山區普通公路受建設資金及山區地形等條件限制，局部路段存在縱坡坡度、連續坡長、平均縱坡無法完全滿足規范要求及下坡路段平、縱組合不利于行車安全等問題，加上部分車輛存在超載、超速嚴重等現象極易造成翻車、撞山、掉崖等道路交通安全事故。因此，為了降低交通事故發生率，后期運營階段在上述事故多發路段設置避險車道顯得尤為重要。

本文以G534線(原S204線)清流縣黃柏洋避險車道工程為例，介紹山嶺重丘地形山區普通公路事故多發危險路段在運營階段增設避險車道的設計案例。

1 工程概況

1.1 項目所在地理位置

清流縣黃柏洋路段位于G534線(原S204線)K342+ 790～K346+730處。黃柏洋路段地勢險峻、坡陡路彎，載重貨車因剎車失控造成惡性交通事故頻繁發生，是重點整治的危險路段。

1.2 設置避險車道的必要性

據清流縣交警大隊統計，2005年至2011年清流縣黃柏洋路段發生傷亡道路交通事故23起，死亡18人，受傷25人，直接經濟損失326萬元。

根據現場勘測及對照該路原竣工等相關資料進行復核得出：黃柏洋路段為山嶺重丘設計時速40km/h二級公路；路基寬8.5m；彎道有13處，小于一般最小半徑有4處，最小半徑為60m；連續下坡3.94km，最大縱坡為7.28%，平均坡率為5.40%；縱坡大于5.0%坡段有10處，共長2.685km，占整路段68.15%。

根據調查黃柏洋路段地處礦區，交通組成以貨運汽車為主，貨車占交通量的56%且基本存在超載現象，由于該路段屬連續長陡坡、連續彎道路段，平縱線形均差；大、中型貨車超速、超載、長下坡行駛，易使剎車片失靈，從而導致交通事故頻發。為減少事故發生，按《公路路線設計規范》[1]中“當長陡下坡，其平均縱坡大于或等于4%，縱坡連續長度大于或等于3km，交通組成中的大、中型載重車占50%以上，且載重車缺少輔助制動裝置的路段，在危及運行安全處應設置避險車道”的規定，在該路段改建增設避險車道。

2 避險車道位置及類型的選定

2.1 避險車道位置選定

避險車道位置的確定有坡度嚴重率分級系統法、工程經驗法和事故發生頻率法。規劃或設計前期階段避險車道位置的選定一般用工程經驗法,運營階段避險車道位置的選定一般用事故頻率法。清流縣黃柏洋路段為運營道路，故采用事故頻率法選定避險車道位置。

選擇避險車道的位置必須綜合考慮以下諸多因素:一是有無條件設置避險車道等自然地形條件；二是連續下坡，長、陡坡的后半段一般是事故多發路段；三是道路線形、縱坡的坡度以及公路相鄰區域的視距等工程條件。

K345+400處距坡頂2.61km，距坡底1.33km，處于黃柏洋長、陡坡路段的后半段。經現場調查觀測車輛經過該處平均車速為80km/h，為中、大型載重貨車安全與失控的臨界車速，且該處位于陡坡加小半徑彎道路段，在離心力作用下，車輛極易沖出行車道，交通事故頻率最高。經過多次勘查，確定避險車道設置K345+400彎道處，車輛如發現失控可直接沖進避險車道內避險，能最大限度發揮避險車道作用，并結合右側山谷及對面小山包設置避險車道填挖方等工程量較小，建成后視線良好，施救方便。

2.2 避險車道類型的選定

避險車道的類型有沙堆型、重力型和制動床型。制動床型又分為下坡型、水平型和上坡型三種。由于上坡型避險車道可以利用車輛行駛阻力和坡度阻力的共同作用來使車輛的速度降低,所以路床的長度可以相對的減小。考慮氣候、地形、造價、養護維修等因素,確定本項目采用上坡型制動床避險車道。

3 避險車道基本參數

3.1 避險車道與主線交角

根據交通運輸部發布《公路安全生命防護工程實施技術指南》(試行)[2]中避險車道與主線交角小于5°以內為宜，最大不宜超過10°的要求，結合現場平面線形及實際地形，確定避險車道在K345+400彎道處以切線方式從主線切出。

3.2 避險車道引道及制動床長度

《公路路線設計細則(總校稿)》在“避險車道長度表”中將避險車道入口速度取90～120 km／h之間，結合交警部門對黃柏洋路段歷年事故車輛速度統計調查，本項目避險車道入口設計速度取100km／h。根據交通工程學，駕駛員從看見避險車道到做出判斷并采取行動的時間至少需要3s，再根據這一反應時間和不同駛入速度計算出引道的最小需求長度[3]，由此計算得出引道的最小需求長度為83m。為了使制動坡床與道路主線存在一定的偏移量，避免制動坡床砂礫飛濺回主線，影響主線交通，并保證失控車輛能夠安全、平順的駛入避險車道，結合現場地形將引道長度加長至140m，即為BK0+000～BK0+140段。

根據避險車道制動床長度經驗公式(1)。

式中，L——避險車道制動床長度(m)；

V——車輛駛入避險車道制動床時的速度(km/h)；

R——避險車道制動床集料滾動阻力系數；

G——避險車道制動床坡度百分數的代數值。

取V=100km/h(觀測到的以往失控車輛最大速度)，R=0.25(制動床集料采用豆礫石)，G=0.10，計算得出避險車道制動床最小長度為112m。為保證失控車輛的安全性并結合現場實際地形將避險車道制動床加長至120m，即為BK0+140～BK0+260段。避險車道平面布置示意圖如圖1所示。

3.3 避險車道引道及制動床縱坡

避險車道引道前段縱坡和道路主線相同，通過設置變坡點及豎曲線逐漸過渡到避險車道制動床縱坡。根據現場地形及所能提供的避險車道制動床長度確定黃柏洋避險車道制動床的縱坡為10%。避險車道縱斷面示意如圖2所示。

圖1 避險車道平面布置示意圖(單位：cm)

圖2 避險車道縱斷面示意圖（單位：cm）

3.4 避險車道結構設計

(1)橫斷面布置

根據《公路安全生命防護工程實施技術指南》(試行)中制動車道的寬度應足夠容納一輛車的要求，確定本項目避險車道制動車道寬度為4.5m，服務車道寬度為3.5m，兩側各預留0.75m寬設置防撞護欄，總寬度為9.5m。

(2)結構類型及厚度

避險車道引道及服務車道結構類型及厚度如下：底基層采用15cm厚級配碎石，基層采用15cm厚5%水泥穩定碎石，面層采用24cm厚混凝土路面。

避險車道制動車道結構類型及厚度如下：BK0+140～BK0+260段底基層采用15cm厚級配碎石；基層采用15cm厚5%水泥穩定碎石基層，3cm厚瀝青表面處治(用于提高基層頂面平整度，增強防水性)；制動坡床集料采用7.5～100cm厚豆礫石(其中BK0+140～BK0+170段由最小厚度逐步過渡到完整厚度，BK0+254～BK0+260段因設置末端消能設施而不鋪設)。

避險車道結構示意如圖3所示。

3.5 制動坡床集料厚度及級配要求

根據《公路安全生命防護工程實施技術指南》(試行)中制動坡床集料最小厚度不應小于1m的要求，因此集料厚度選用1m。豆礫石具有較高滾動阻力，且不易被壓實，是最常使用的避險車道制動坡床材料，因此確定黃柏洋避險車道制動床集料采用豆礫石，集料級配要求見表1。

表1 避險車道制動床集料級配要求

圖3 避險車道結構示意圖(單位：cm)

3.6 其他設施

(1)排水設施：為避免制動坡床凍結和制動坡床集料的污染，在制動段基層頂及縱向最低點設置橫向排水管(溝)，挖方段設置縱向排水明溝及盲溝。

(2)末端消能設施：為避免失控車輛沖出避險車道，在末端設置廢棄輪胎和砂堆等消能設施。

(3)施救配套設施：在服務車道外側沿制動坡床以30m間距設置救險錨栓。

(4)交通安全設施：在避險車道兩側及末端設置鋼筋混凝土防撞護欄，兩側防撞護欄上以間距15m設置紅色反光輪廓標。分別在距避險車道前方1km、500m、200m、100m、50m處設置“避險車道前方XXXm”預告標志牌，并在K345+400處設置“避險車道↓”標志牌。在避險車道引道入口處設置“禁止停車”及“失控車輛專用”標志牌。在避險車道入口交通分流端部設置防撞桶，起警示、引導及碰撞消能作用。

圖4 避險車道建前原貌

圖5 避險車道建成現狀

4 工程效果

自2012年避險車道建成以來,G534線(原S204線)清流縣黃柏洋路段據不完全統計進入避險車道車輛有140余輛并未發生人員傷亡交通安全事故，有效地保障了人民群眾的生命財產安全，工程效果顯著。

由于山區普通公路受地形條件限制,連續長大下坡等危險路段易發生交通安全事故的問題依然存在,避險車道的應用也將會越來越廣泛,希望本案例可為同類工程的設計提供參考。

[1]JTGD20—2006，公路路線設計規范[S].北京：人民交通出版社. 2006.

[2]公路安全生命防護工程實施技術指南[S].北京：人民交通出版社股份有限公司.2015.

[3]劉唐志，郭鑫，徐陽，劉明.高速公路避險車道結構設計參數優化研究—以仁赤高速為例[J].公路工程，2014,39(3)：96.