繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術研究

吳先志

（江蘇博納華交通科技有限公司，江蘇 南京243000）

由于城市主干道的交通通行位置有限，但是城市的快速發展，出行車輛卻在不斷增加，且對于道路的寬敞、舒適的需求不斷提高[1]。為此國內通過建設各種隧道，降低各城市的交通壓力。但是，在建設道路工程時，其具有的不可逆特性，對交通安全設施施工技術，具有極高要求。因此，本文在隧道的安全性方面，根據隧道的特點，從隧道實地情況、速度協調性等方面，設置評價方法，分析隧道安全設施的設置，研究出入口標志的設施區域，控制進入隧道車輛的速度，提高隧道的安全性。

1 研究繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術

此次設計繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術，需要從駕駛員角度出發，分析駕駛員對隧道安全設施的需求，確定安全設施布置位置，從而確定安全設施布置施工點，從而設計出質量過關的隧道安全設施。

1.1 分析安全設施鋪設位置

駕駛員在隧道中，駕駛車輛認知隧道交通安全標志，是在外界刺激的作用下，駕駛員神經中樞產生作用，最后經過人腦對信息加工處理的過程，才能得到隧道交通安全設施信息[2-3]。此時可以判斷出，駕駛員對于隧道交通安全設施信息的讀取，需要2.5s，這個時間點，屬于短期記憶時間。然而，隨著駕駛員在隧道行駛時間的增加，30s 時，對于安全標牌的記憶，就會下降至70%左右，當35s 以后，對于安全標牌的記憶，才會穩定在30%左右。因此，可以將35s，作為駕駛員，駕駛車輛通過隧道時，記憶交通安全設施信息的分界點。此時，設駕駛員駕駛車輛的運行速度（km/h）為v，則駕駛員的行駛路程（m）為L：

根據（1）式，計算出駕駛員對于隧道安全設施的記憶距離，可以確定隧道入口交通安全設施，最大和最小距離，從而確定隧道入口交通安全設施鋪設位置。

假設，駕駛員讀取并記憶，第一處安全設施標牌后，行駛至與第二處安全設施標牌時，當兩處標牌的間距大于L，則駕駛員會忘記第一處安全設施標牌信息。若沒有設置第二處的交通安全設施，則駕駛員會繼續按照第一處標牌信息行駛，或者減速判斷當前路段行駛情況，除此之外，也會出現大車遮擋路牌的現象，縮短駕駛員對交通安全設施信息的認知[4-5]。所以，設駕駛員視覺認知安全設施信息點，至讀取設施信息點之間的行駛距離為S，讀取設施信息點至思考點之間的行駛距離為S1，從發現安全設施的點，行駛至第一處安全設施位置的距離為F，從第一處安全設施標牌，行駛至第二處安全設施標牌的距離為F1，則第一處安全設施標牌與第二處安全設施標牌的距離L1為：

基于文獻[6]可知，安全設施位置的設置，并不是越小越好，當兩處安全設施距離過小時，會出現視線范圍內，出現較多安全設施信息，影響駕駛員對安全設施信息的讀取[6]。因此，兩處安全設施最小距離，應當是處于完成第一處安全設施信息讀取后，再讀取第二處安全設施信息。所以設第一處安全設施信息記憶消失點，行駛至駕駛員做出決策時的距離為：

綜合（2）式和（3）式可以發現，在確定安全設施鋪設位置時，需要計算駕駛員對安全設施信息獲取、讀取、決策、操作等五個時間點的操作，因此設置的安全設施距離，不能存在過大或過小的現象。所以，此次確定的安全設施距離l，應處于最大和最小距離之間，即。從而確定安全設施鋪設位置。此時，既可根據安全設施鋪設位置，在繞城公路隧道入口，進行安全設施施工。

1.2 確定施工關鍵指標

根據上一章節，確定的安全設施鋪設位置，由于不同區域城市的繞城公路隧道，會存在一定的區別，因此在施工鋪設交通安全設施時，需要根據繞城公路隧道入口位置，確定安全設施工作坑的長寬高等參數。在鋪設安全設施時，考慮施工人員的操作空間，及安全設施大小參數，確定工作坑的平面寬度；在施工的過程中，由于安全設施的重量，不方便施工人員操作，因此需要根據施工設備，確定工作坑的長度；考慮施工結束后，安全設施可能出現的沉降、固定度等問題，確定工作坑的深度。

從工作坑參數的確定中，可以發現，土給予安全設施的壓力，影響著安全設施的施工技術，施工質量[7]。因此，計算掩埋安全設施時，土給予安全設施的壓力。設鋪設的安全設施直徑為D，產生的綜合摩擦力為f，設計深埋距離為d，則安全設施側壁與土之間，產生的摩擦阻力F1為：

此時，安全設施深埋進隧道入口土里，產生的端阻力F2為：

（5）式中，P 表示安全設施，埋進土中時，存在的氣壓壓強。此時，計算安全設施深入工作坑，產生的總頂力F=F1+F2。根據安全設施埋入工作坑，產生的總頂力，就可以計算安全設施的沉降情況，從而對安全設施進行加固處理，完成繞城公路隧道，安全設施鋪設。

1.3 計算安全設施沉降

假設（1）、（2）和（3）式確定的安全設施鋪設位置為A1,A2,A3三個點，在安全設施鋪設結束后，其本身具有的重力，在原有總頂力的基礎上，出現進一步下沉，因此，設安全設施在施工過程中，出現的下沉數據為，其下沉后，出現的角度偏差為，則安全設施在鋪設結束后，產生的沉降數據為：

（6）式中，i 表示在安全設施鋪設位置的三個點，沉降變化數據的采集次數。此時，根據（6）式的計算結果，可以確定鋪設的繞城公路隧道入口交通安全設施，所出現的沉降情況，是否符合預計期望值。設累積沉降值為，沉降檢測點為y，交通安全設施位置為x，則交通安全設施沉降期望值計算函數為：

（7）式中，e 表示高斯正太分布趨向[8]。根據（6）式和（7）式的計算結果。當（6）式≤（7）式時，則此次施工技術，鋪設的交通安全設施，未出現明顯沉降變化，不用進行加固處理；當（6）式>（7）式時，則此次施工技術，鋪設的交通安全設施，存在明顯沉降變化，需要進行加固處理。

2 實例分析

此次實驗選擇某城市的繞城公路隧道，作為此次實驗對象。該繞城公路隧道，呈東西走向，隧道全長約為2.35 千米，雙向通行，共有六個車道。此次驗證繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術，將該隧道原本的入口交通安全設施施工技術的施工結果，與此次研究后，對隧道交通安全設施施工技術施工結果，進行對比。對比兩種安全設施施工技術，對繞城公路隧道入口交通安全設施施工后，產生的沉降結果。

此次選擇的繞城公路隧道，入口交通環境較為復雜，與交叉入口距離較短，影響車輛的出入。一旦該繞城公路隧道，處于出行高峰期時段，會嚴重影響該隧道的出入。當前，該繞城公路隧道，最高交通流量可以達到8976pcu/h。且小汽車占比較高，占總通行機動車的91%。較大的交通流量，也在影響著交通安全設施的施工。

在上述確定的繞城公路隧道參數基礎下，驗證此次研究的繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術，根據上述確定的繞城公路隧道參數，進行對比，并根據兩種安全施工技術的特點，分別選定模擬安全設施施工點。原本的交通安全設施，所存在的施工點，定義為A1、A2、A3；此次研究的交通安全設施施工點，將其定義為B1、B2、B3，兩種安全施工技術，在針對繞城隧道安全設施施工后，對隧道所產生的沉降變化。此次實驗，將忽略其他因素，對安全設施施工技術造成的影響。

在上述確定的參數下，每隔2 小時，統計一次隧道安全設施，可能出現的沉降數據，且第一次統計數據，將在安全設施施工點，施工結束的10 小時后。得出結果，其沉降數據統計結果如表1 所示。

從表1 中可以看出，其原本的安全設施施工技術，在A1、A2、A3 三個施工點上，建設的安全設施，產生的沉降數據，隨著時間的增加，設施沉降十分明顯，且還有持續沉降的趨勢；而此次研究的安全設施施工技術，所產生的沉降數據變化較小，在B1、B2、B3 三個施工點上，建設的安全設施，并未出現明顯的沉降問題。由此可見，此次設計的交通安全設施施工技術，建設的交通安全設施，更加穩固，施工效果良好。

表1 沉降數據統計結果（mm）

結束語

綜上所述，此次研究繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術，需要根據繞城公路隧道入口情況，對交通安全設施進行施工，適合所有城市的繞城公路隧道入口。但是此次研究的繞城公路隧道入口交通安全設施施工技術，未曾考慮安全設施施工過程中，對車輛的影響。因此在今后的研究中，還需要深入研究交通安全設施施工技術，降低交通安全設施施工時間，對車輛通行產生的影響。