高速公路改擴(kuò)建保通方案探究

時(shí)間:2022-12-03 11:14:45

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高速公路改擴(kuò)建保通方案探究

摘要:為了實(shí)現(xiàn)在不中斷交通情況下,完成桂柳高速公路改擴(kuò)建工程的保通工作,分析了中國典型的已改擴(kuò)建高速公路的保通方案,結(jié)合桂柳高速公路改擴(kuò)建工程概況,對比分析了3種可行的保通方案,最后從交通影響和社會影響兩個(gè)方面,考慮以上3種保通方案特點(diǎn),確定“利用老路面雙向四車道行車”作為桂柳高速公路改擴(kuò)建工程的保通方案。分析表明:該方案適合桂柳高速公路改擴(kuò)建工程,可以在保證自身通行能力的情況下對周邊路網(wǎng)的交通壓力降到最小。

關(guān)鍵詞:交通工程;高速公路改擴(kuò)建;保通方案;綜合評價(jià)

通常需要進(jìn)行改擴(kuò)建的高速公路大部分是該地區(qū)的主要運(yùn)輸線路,它們承載著巨大的交通量,對區(qū)域內(nèi)交通的影響舉足輕重。不同于新建道路,改擴(kuò)建高速公路在建設(shè)過程中,不僅會給周邊路網(wǎng)帶來交通壓力,而且在改擴(kuò)建過程中,還會給社會和經(jīng)濟(jì)造成一定的不利影響。因此,在不中斷交通的情況下進(jìn)行改擴(kuò)建,需要制定合理的交通組織方案,以便在改擴(kuò)建工程建設(shè)期間最大程度保證道路的通行效率,這也是高速公路改擴(kuò)建工程保通成功的重要要素之一。

1已改擴(kuò)建高速公路保通方案分析

1.1廣清高速公路保通方案。廣(州)—清(遠(yuǎn))高速公路改擴(kuò)建是將雙向四車道擴(kuò)建成八車道。在改擴(kuò)建交通組織中,采用的交通組織方案為“立交分組、同時(shí)分幅分段、半幅單向”。在現(xiàn)狀道路保持通行的情況下,對兩側(cè)加寬部分的路基、擋墻、軟基等進(jìn)行處理。以廣花段(慶豐~龍山)的改擴(kuò)建為例,在改擴(kuò)建期間,封閉廣花段半幅道路,將原交通流全部分流到另外半幅道路,而在另外半幅實(shí)行單向雙車道通行。在此期間,為完成車輛的臨時(shí)四車道行駛,對路基、路面、橋涵、縱坡等進(jìn)行調(diào)整改造,之后將交通流引導(dǎo)至調(diào)整完后的對向半幅道路,這時(shí)可對封閉的半幅道路進(jìn)行施工。待該半幅道路的路面施工完成后,將交通流引導(dǎo)到先前封閉的半幅道路,待剩下的工程施工完成后就可實(shí)現(xiàn)雙向八車道通行。由于該種保通方案需要將原先全部的交通量分流到一半路面的道路,只允許單個(gè)方向兩個(gè)車道的行駛,易造成周邊路網(wǎng)單向交通組織失衡,所以該類型保通方案存在一定的局限性。1.2滬寧高速公路保通方案。滬寧(上海—南京)高速公路利用全程拼接拓寬的方式擴(kuò)建雙向八車道,在原有道路的兩側(cè)各增加兩個(gè)車道。采取的是“分幅分段施工、雙向兩車道通行”的保通方案,屬于真正意義上的大交通流量下邊通車邊施工的高速公路改擴(kuò)建工程。路基施工階段,在路基兩邊設(shè)置兩條便道,原路肩護(hù)欄位置放置隔離柵,而后開始其余路基工程施工。在路基填筑和拼接階段,將防撞護(hù)欄和部分緊急停車帶去除,對主線橋上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。在路面施工階段,將路面分段,并按照單幅道路逐步施工。施工過程中先將主線交通引流到北半幅路面,在此路面實(shí)現(xiàn)雙向雙車道通行,便于對剩下的南幅路段進(jìn)行施工;南半幅全線滿足四車道通行條件后將南北半幅分段,按照交替封閉方式,對路面進(jìn)行施工。以滬寧高速公路改擴(kuò)建為代表的保通方案,有效利用了周邊路網(wǎng),對項(xiàng)目路的交通實(shí)現(xiàn)分流,該保通方案可以在關(guān)鍵路段保障項(xiàng)目路可以雙向兩車道通行,而在其他施工路段和施工時(shí)間可以確保雙向四車道通行,具有較好的借鑒意義。1.3安新高速公路保通方案。河南安(陽)—新(鄉(xiāng))高速公路的擴(kuò)建同樣是將四車道擴(kuò)建為八車道,是在老路上向左右兩側(cè)各設(shè)置兩個(gè)車道拼寬。全線在不中斷交通情況下采用“半幅分車道施工、雙向四車道通行、行車不分流”的交通組織方案。在工程準(zhǔn)備和路基拼接施工階段,車輛可在老路上維持雙向行駛;在路面基層拼接和中下面層施工階段,對在原來道路上的車輛進(jìn)行限速,并要求不同車輛分道行駛;完成后,對老路進(jìn)行改造施工,此時(shí),將車流引至新建路面,對車輛限速并對大小車型實(shí)施分道行駛,實(shí)現(xiàn)雙向行駛;在上面層通鋪施工時(shí),封閉半幅道路,將車流引導(dǎo)至剩余半幅道路,實(shí)行半幅雙向通行,等到該半幅道路施工結(jié)束后,再把車流引導(dǎo)到施工完后的道路,封閉剩余的半幅道路準(zhǔn)備施工,全部結(jié)束后就可以雙向八車道通行。應(yīng)注意到,安新高速公路的保通方案也并非完全意義上利用中面層實(shí)現(xiàn)雙向四車道通行。對其橋涵和上跨橋工程施工方案的分析表明:在沒有便橋輔助通行或者不利用新橋的情況下,由于橋梁和上跨橋施工段只能保證車流在半幅道路雙向兩車道行駛,因此要實(shí)現(xiàn)四車道通行,只有當(dāng)橋梁施工段的半幅路面完成以及其他施工時(shí)段才可行。

2桂柳高速公路交通現(xiàn)狀

廣西桂(林)—柳(州)高速公路改擴(kuò)建工程現(xiàn)有道路分兩期建設(shè),其中,桂柳高速公路靈川至臨桂段的一部分,以廟嶺互通為改擴(kuò)建起點(diǎn),一直到僚田互通段;另一部分工程是桂柳高速公路僚田互通至靜蘭(柳州東互通)段的一部分,從僚田樞紐互通開始,至鹿寨北互通段結(jié)束。根據(jù)JTGB01-2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于高速公路通行能力分析的車輛折算系數(shù)的規(guī)定,計(jì)算得到2015年桂柳段各路段的現(xiàn)狀交通量及服務(wù)水平見表1。整體而言,2015年桂柳高速公路處于二級服務(wù)水平,當(dāng)前能滿足交通需求。根據(jù)2006年5月18日在G72桂柳高速公路桂林服務(wù)區(qū)、波寨服務(wù)區(qū)設(shè)點(diǎn)交通觀測得知,桂柳高速公路中貨車晝夜率分布為1.5~2.4,小型貨車的晝夜率最低,為1.51;拖掛車的晝夜率最高,為2.34。由此可得知小型車在夜間出行較少。桂柳高速公路高峰小時(shí)時(shí)段為11:00~17:00,高峰小時(shí)系數(shù)為6%~8%。方向不均勻系數(shù)約為50%,這表明桂柳高速公路兩個(gè)方向的交通量分布相差不大。此外根據(jù)歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知桂柳高速公路路段交通量呈現(xiàn)出貨車折算比例遠(yuǎn)高于客車折算比例的特點(diǎn),2015年桂林至柳州鹿寨段平均客貨比為0.64∶1。按絕對數(shù)計(jì)算則客車遠(yuǎn)高于貨車(1.49∶1)。其中小型客車交通量占到了客車總交通量的33.4%;而大型貨車和汽車列車的交通量占到了貨車總交通量的48.3%,中貨和小貨所占的比重相比而言較小,僅分別占7.9%、4.7%。對歷年車速的觀測數(shù)據(jù)表明,2009年以前桂柳高速公路上的平均車速為100km/h左右,且有小幅波動,2009年以后,車輛平均運(yùn)行速度有所下降,為80~90km/h。

3保通方案設(shè)計(jì)

桂柳高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目的擴(kuò)建方案主要是兩側(cè)直接拼接,在局部路段為分離拼接或單側(cè)拼接。這里主要介紹兩側(cè)直接拼接方案。結(jié)合改擴(kuò)建建設(shè)實(shí)施方案可知,在路基施工階段,原有路面可用于確保雙向四車道通行;在路面施工階段,需要挖除土路肩和硬路肩,另外,為了保障安全,需要設(shè)置臨時(shí)隔離設(shè)施,這部分設(shè)施將占用行車道外側(cè)部分空間,鑒于此,可選擇利用老路面雙向兩車道、雙向三車道、雙向四車道3種保通方案。在某些時(shí)間段,主線橋和上跨橋等重要位置選擇執(zhí)行雙向三車道保通方案。值得注意的是,設(shè)計(jì)新建上跨橋中墩及上部構(gòu)造等施工時(shí),建議統(tǒng)籌考慮,相鄰位置較近的上跨橋在合理規(guī)范內(nèi)同時(shí)施工以減少改道次數(shù);遵循“先建后拆”的原則,盡量避免采用爆破方案;在車流量較大位置需完成拼寬路基,足夠車道凈寬時(shí)再拆除舊橋,以減少改道雙向通行路段交通擁堵;在主線舊橋拆除施工需要先拼寬橋梁足夠橫向縱向凈寬與路基順接,以確保路面滿足過往車輛通行,同時(shí)保證主線橋前后端頭路基施工銜接有序、線形順直。3.1路基施工階段。(1)一般路段在路基施工階段,維持原有道路交通現(xiàn)狀。將隔離柵撤除,對原來的道路削坡,并逐級開挖臺階,填土壓實(shí)至新建路床頂面。同時(shí)對橋梁的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。施工時(shí),注意設(shè)置施工標(biāo)志標(biāo)牌,警示車輛注意限速。(2)上跨橋在路基施工階段需要完成上跨橋的拆除和新建工作。上跨橋新建施工時(shí),將半幅道路封閉,將原先的交通流引導(dǎo)到剩余的半幅道路,占用剩余半幅道路兩個(gè)行車道,而剩余半幅道路的車輛借用硬路肩行車,并設(shè)置隔離設(shè)施,實(shí)行雙向三車道通行。3.2路面施工階段。在路面拼接階段,將土路肩和硬路肩挖除。保證車輛行駛安全和側(cè)向凈空,在此分別分析“利用老路面雙向兩車道行車”(簡稱方案A)、“利用老路面雙向三車道行車”(簡稱方案B)、“利用老路面雙向四車道行車”(簡稱方案C)3種保通方案。(1)保通方案A先把護(hù)欄拆除,并將土路肩和硬路肩同時(shí)挖除,而后開始對路面下、中、上面層的加寬施工,同時(shí)完成拼接縫的施工。主線橋梁的上部結(jié)構(gòu)施工和拼接施工也在此階段完成。為保證車輛行駛安全,將臨時(shí)隔離設(shè)施設(shè)置于原有道路外側(cè)車道邊緣向內(nèi)約1m處。這樣就使得老路的外側(cè)行車道寬度變窄,當(dāng)車道寬度縮窄至小于2.5m時(shí),在老路外側(cè)車道的施工區(qū)按照一定間隔劃出緊急停車帶。如有必要,在緊急停車帶和老路路面的結(jié)合處設(shè)置過渡坡面,以避免二者之間的高度差。交通組織方式如圖1所示。在一般路段左右兩半幅路面均施工結(jié)束后,將臨時(shí)護(hù)欄拆除,并對未完工的一些附屬工程進(jìn)行收尾。加寬路面的下、中、上面層及新老路面拼接縫的施工新老路面拼接縫緊急停車帶緊急停車帶中央分隔帶緊急停車帶緊急停車帶新老路面拼接縫加寬路面的下、中、上面層及新老路面拼接縫的施工圖1路面施工階段的交通組織(兩車道)(2)保通方案B第一步:先對上半幅拓寬路面的下、中、上面層進(jìn)行施工,同時(shí)上半幅道路設(shè)置成單車道行駛。并在施工區(qū)與原有道路外側(cè)車道的分隔處設(shè)置臨時(shí)隔離設(shè)施,且按照一定間隔設(shè)置緊急停車帶。而下半幅維持原有雙車道交通,暫時(shí)不進(jìn)行處理。如圖2所示。加寬路面的下、中、上面層及新老路面拼接縫的施工新老路面拼接縫緊急停車帶緊急停車帶中央分隔帶路床頂面限速行駛硬路肩硬路肩硬路肩圖2路面施工階段的交通組織一(三車道)第二步:等到上半幅施工結(jié)束后,上半幅道路可用于車輛通行。將下半幅原先的一部分交通量轉(zhuǎn)移至上半幅,方便對其施工。原先下半幅的車流一部分引導(dǎo)至下半幅的內(nèi)側(cè)車道,另一部分引導(dǎo)至上半幅的內(nèi)側(cè)車道,而上半幅的車流引導(dǎo)至上半幅外側(cè)兩個(gè)車道。同時(shí)為了保證雙向交通安全,在上半幅第二車道中間設(shè)置臨時(shí)隔離設(shè)施。并按照一定間隔設(shè)置緊急停車帶。完成后可以對下半幅進(jìn)行施工,具體組織方式與第一步相同,此處不再贅述。如圖3所示。最后,將上下半幅加寬路面都完成施工。加寬路面的下、中、上面層及新老路面拼接縫的施工新老路面拼接縫緊急停車帶緊急停車帶中央分隔帶硬路肩緊急停車帶緊急停車帶圖3路面施工階段的交通組織二(三車道)(3)保通方案C第一步:首先對上半幅最外側(cè)車道路面和硬路肩進(jìn)行施工,僅施工至水泥混凝土面板層,如圖4所示。在此情況下借助原有道路維持四車道通行。第二步:接著對下半幅拼寬部分及老路硬路肩路面進(jìn)行施工,完成后在混凝土面板層上通車,在此情況下,將混凝土面板層當(dāng)做單個(gè)車道,與上半幅原有道路的兩個(gè)車道結(jié)合使用,實(shí)現(xiàn)對向三車道行車;同時(shí)封閉下半幅車道,僅開放超車道,并作限速要求,對下半幅路面進(jìn)行拼寬,總體實(shí)行對向四車道行駛。如圖5所示。加寬路面的下、中、上面層及新老路面拼接縫的施工加寬部分混凝土面板行車中央分隔帶新老路面拼接縫圖5路面施工階段的交通組織二(四車道)第三步:下半幅道路施工結(jié)束后,將上半幅車流全部引導(dǎo)轉(zhuǎn)移至施工結(jié)束的下半幅,在該半幅第二和第三車道中間設(shè)置臨時(shí)隔離設(shè)施。將上半幅封閉進(jìn)行施工,先把老路硬路肩和回填的素土去除,再對拼寬路面的瀝青層和新老路面拼接層進(jìn)行施工。如圖6所示。完成之后,對其他的附屬工程進(jìn)行收尾完善。

4保通方案綜合評價(jià)

4.1保通方案的交通影響評價(jià)。(1)通行能力根據(jù)預(yù)測結(jié)果,2018年桂柳高速公路的平均日高峰小時(shí)交通量為1765pcu/h。在內(nèi)車道速度限制為80km/h,外車道速度限制為60km/h情況下,V/C值為0.65,處于三級服務(wù)水平。因此,按照保通方案C,桂柳高速公路全線服務(wù)水平均在三級左右,因此項(xiàng)目段可自行承擔(dān)改擴(kuò)建施工導(dǎo)致的交通壓力。(2)分流壓力桂柳高速公路周邊可用于分流的道路較少,并且道路等級較低,多為國道及以下,難以承擔(dān)大流量分流。鑒于桂柳高速公路原有道路的服務(wù)水平較高,改擴(kuò)建施工期間可以不分流或者分時(shí)段適度分流便可減小分流壓力。而使用保通方案C向周邊道路分流流量小,基本不會對周邊路網(wǎng)產(chǎn)生額外的交通壓力,尤其適合桂柳高速公路周邊路網(wǎng)分流道路數(shù)量少、等級低的現(xiàn)狀。(3)行車安全2011年桂柳高速公路全線已經(jīng)鋪設(shè)過瀝青混凝土面層,全線路況條件較好。并且在使用保通方案C情況下,項(xiàng)目段全線均設(shè)置有緊急停車帶,保證了改擴(kuò)建施工區(qū)的交通安全。(4)通行費(fèi)損失前面已經(jīng)提到,桂柳高速公路周邊路網(wǎng)資源較為匱乏,用于分流的高速公路較少,主要有包茂高速、蘭海高速、廣昆高速,但是從地理位置考慮,利用這些高速公路分流將導(dǎo)致長距離繞行,分流效果不明顯。而采用保通方案C時(shí),保證了項(xiàng)目路周邊路網(wǎng)較小的分流壓力,并且該方案對項(xiàng)目路的通行能力影響較小,從而使得通行費(fèi)損失較少。4.2保通方案的社會影響評價(jià)。(1)從施工方的角度分析改擴(kuò)建工程施工會干擾車輛的正常通行,由此可能導(dǎo)致高速公路通行能力降低。作為施工方,需要著重考慮確保工程質(zhì)量、縮短施工期限等問題。從這些角度分析,采用保通方案C具有一定的優(yōu)勢。(2)從運(yùn)營方的角度分析改擴(kuò)建工程的施工不可避免地會對道路的通行能力造成不利影響,加之向周邊道路進(jìn)行分流,導(dǎo)致高速公路運(yùn)營方或多或少會損失通行費(fèi)。高速公路運(yùn)營方要考慮的問題除了要保證道路暢通外,還需要考慮將通行費(fèi)的收費(fèi)損失降到最低,將工程投資降到最小。就收費(fèi)損失而言,采用保通方案C情況下通行費(fèi)收費(fèi)損失較少,但該方案會增加施工量,導(dǎo)致工程建設(shè)投資較大,因?yàn)樵摲桨赶碌男陆蛎鎸挾刃璞仍性O(shè)計(jì)寬度大1~2m,以保證半幅橋面可以滿足雙向四車道行車。(3)從出行者的角度分析出行者對出行的要求通常是舒適快捷,經(jīng)濟(jì)安全,從出行者角度分析,采用保通方案C對項(xiàng)目路的通行能力影響較小,基本可自行承擔(dān)交通量,無需為分流而讓出行者繞行,容易為出行者所接受。(4)對廣西和泛珠三角洲的影響分析桂柳高速公路是廣西高速公路網(wǎng)極為重要的主干路,是加快西部大開發(fā)戰(zhàn)略和“泛珠三角洲”各省區(qū)聯(lián)系的公路大動脈。但由于桂柳高速公路周邊的高等級路網(wǎng)資源匱乏,密度較小,使用保通方案C可以減少對周邊路網(wǎng)的依賴,盡最大可能承受改擴(kuò)建工程導(dǎo)致的交通壓力。但同時(shí),不能向周邊路網(wǎng)分流也容易導(dǎo)致桂柳高速公路局部路段擁堵。因此,需要綜合考慮改擴(kuò)建工程實(shí)施的合理性和社會影響,兩相權(quán)衡后再對保通方案進(jìn)行選擇。(5)環(huán)境影響分析由于使用保通方案C的工程建設(shè)量較大,為保證部分橋梁半幅施工時(shí)可以雙向四車道通行,一些輔道的修建難以避免,而這可能破壞項(xiàng)目路周邊的自然環(huán)境,原因在于:①額外的工程施工會破壞項(xiàng)目路周邊的自然環(huán)境,對區(qū)域內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)和地形破壞后較難恢復(fù)原貌;②這些額外工程的建設(shè),如臨時(shí)便道的拆建,不可避免地需要進(jìn)行取土作業(yè)和其他作業(yè),這些工程均會對環(huán)境造成進(jìn)一步破壞。結(jié)合上述分析,得到各保通方案的指標(biāo)評價(jià)匯總,如表2所示。因此,參考各個(gè)方案實(shí)施下的交通影響和社會影響,結(jié)合各保通方案的特點(diǎn),可知使用老路路面雙向四車道行車的保通方案(即保通方案C)適合桂柳高速公路當(dāng)前特點(diǎn),并且該方案實(shí)施下的桂柳高速公路在改擴(kuò)建期間能夠滿足通行能力要求。從施工難易程度考慮,使用老路面雙向三車道行車的保通方案的施工組織比較簡單,但該方案下的通行能力卻比較低,通行費(fèi)損失也較大;而使用老路面雙向兩車道行車保通方案下通行能力和通行費(fèi)損失都比另外兩個(gè)保通方案差。4.3保通方案的交通組織原則。根據(jù)綜合影響評價(jià)比選,桂柳高速公路改擴(kuò)建施工時(shí),在施工階段針對前期跨線天橋中墩施工、路側(cè)路基結(jié)構(gòu)物拼接施工、立交匝道施工,中期上跨橋、主線橋、鐵路橋拆建、架梁施工及特殊工點(diǎn)和調(diào)坡施工,后期的交安、機(jī)電、房建交叉施工及路面施工等節(jié)點(diǎn)上,除了按照“主線拼寬保雙向四車道通行”的原則外,還應(yīng)做到“匝道施工占一還一”、“交叉作業(yè)誰施工誰管理”、“道口開設(shè)誰申請誰負(fù)責(zé)”的原則。根據(jù)施工方式和影響程度,明確分級審批、報(bào)備的涉路施工項(xiàng)目為:涉及跨越、平交與接入式涉路施工;需要改線、改道或者重大節(jié)假日占用原有路面不能撤離的涉路施工;涉及夜間施工、通行能力不足或者交通安全隱患路段涉路施工;交安設(shè)施的拆除與臨時(shí)設(shè)施安裝施工;對公路、公路附屬設(shè)施質(zhì)量和安全影響不大,封閉單側(cè)一條行車道的涉路施工;需要占用硬路肩的臨時(shí)涉路施工。按施工設(shè)計(jì)及交通組織方案做好涉路施工點(diǎn)“先申請后施工”的審批工作,施工點(diǎn)位要“先防護(hù)后動工”,標(biāo)志標(biāo)識、護(hù)欄要“先安裝后拆除”,施工隊(duì)伍要“先培訓(xùn)后進(jìn)場”,監(jiān)理單位要全過程監(jiān)控并做好相鄰施工點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)控制工作。

5結(jié)語

桂柳高速公路在改擴(kuò)建工程中,主要采取的是兩側(cè)整體拼接方案進(jìn)行擴(kuò)建,依據(jù)這一特點(diǎn),經(jīng)過對比分析雙向兩車道行車、雙向三車道行車和雙向四車道行車3種保通方案,發(fā)現(xiàn)雙向四車道行車的保通方案不僅能夠保證通行能力和行車安全,而且對區(qū)域內(nèi)交通的分流壓力也小,除此之外,該保通方案的社會影響相較于另外兩個(gè)保通方案也較小。該方案已在桂柳高速公路改擴(kuò)建工程中采用,創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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作者:梁健健 王曉勇 姚勝彪 李標(biāo) 單位:1.廣西交通投資集團(tuán)有限公司 2.長安大學(xué)汽車學(xué)院