浅谈施工图设计阶段如何提高高速公路的安全性能

李康全,唐 键

(湖南永蓝高速公路有限公司,湖南永州 425000; 2.北京华达工程设计咨询有限公司,北京 100071)

0 前言

近年来,高速公路在给人们提供舒适、便捷的交通出行服务的同时,发生的道路交通安全事故也屡见不鲜,尤其是一些重大、特大交通安全事故给人们的生命与财产安全造成了巨大的损失。因此,在加强高速公路运营期间的交通管理与提高驾驶者自身驾驶素质的同时,人们对高速公路施工图设计阶段的安全性评价工作也愈加重视。通过对施工图设计进行安全性评价,可以找出原设计中的一些不安全因素,并对原设计进行修改和完善,从而提高道路的安全水平。

本文以在建的湖南永州至蓝山(湘粤界)高速公路工程(以下简称永蓝高速公路)为例,探讨如何在施工图设计阶段提高道路的安全性能。永蓝高速公路是二连浩特至广州国家高速公路在湖南省境内最南边的一段,也是湖南省“五纵七横”高速公路主骨架的重要组成部分。针对本工程属于山区高速公路、桥隧比例较大的工程特点,同时结合国内外道路交通安全事故易发、频发路段的调查结果,本文主要对连续长下坡路段、隧道群区间、中央分隔带护栏的安全性进行评价,并据此提出相应的完善措施与建议。

1 连续下坡路段安全性评价与建议

已有资料显示,我国存在安全隐患的长下坡路段的平均纵坡一般接近3%或大于3%,坡长通常大于5 km,且在对国内连续下坡路段的交通事故调查中发现,失控车辆都存在严重的超载现象,我们据此考察永蓝高速公路连续下坡路段的安全性,永蓝高速公路连续下坡路段见表1。

表1 永蓝高速公路连续下坡路段表

从表1可以看出永蓝高速公路连续下坡路段的平均纵坡小于国内存在安全隐患的连续下坡路段,在不考虑超载的情形下,是能够满足运营安全性的,但根据工可的交通量预测,建成后的永蓝高速公路,交通组成中的长途运输车辆和当地装运煤炭、矿石、建材的车辆较多,车辆超载的可能性较大,并且部分连续下坡路段为桥隧相连,因此需对这些路段的行车安全性作进一步的分析。我们采用基于制动热衰退理论的车辆失控概率预测模型对永蓝高速公路连续下坡路段车辆失控的概率进行预测,得到如下结论:

1)永蓝高速公路6个连续下坡路段2030年预测失控事故数均小于1,基本不会发生刹车失灵事故。但永州至蓝山方向k50+613～k57+830段2030年失控车辆预测数值为0.43,结合车辆超载、失修等因素,仍有发生失控事故的可能。因此,在运营期应加大治理超载车的力度,严格控制超载车上路。

2)建议k14+700～k20+500左幅、k50+613～k57+280右幅、k91+300～k93+700右幅3段连续长下坡路段应设置“连续下坡、低档慢行”,以及“大型车限速60 km/h”的警示标志。

2 隧道群区间安全性评价与建议

永蓝高速公路共设隧道17座,主要分布在k18+300～k52+210、k127+099～k143+610两个区间,其中特长隧道3座(L＞3 000 m),长隧道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)。由于隧道洞内与洞口接线的行车环境差异较大,道路横断面净宽、行车视线、亮度等要素的变化容易使驾驶人员感觉不适应,而产生交通事故隐患,因此把隧道的安全性评价作为重点研究内容之一。

2.1 隧道洞口接线段运行速度协调性评价

根据《公路项目安全性评价指南》的规定,隧道洞口接线段运行速度协调性评价按隧道设计速度和洞口接线段的运行速度差值进行评价。经验算,永蓝高速公路17座隧道的设计速度和接线段运行速度速度差值均未大于20 km/h,因此隧道洞口接线段运行速度协调性评价为较好,满足车辆安全运行的需要。

2.2 线形一致性评价

线形一致性要求隧道各洞口接线内外的平、纵面线形在3 s运行速度行程长度范围内应保持一致,以保证能为驾驶员从普通路段进入隧道提供良好的过渡。经验算,全线共有15处隧道洞口接线段不能满足该长度要求,平面或纵断面线形在3 s的车辆行程内发生了变化,建议采取以下措施进行改善:①加强隧道洞口照明设计,增加照度,使隧道内环境与外部环境相适应;②在隧道前方设置限速标志或强制减速等交通工程措施,限制车辆在接线段的运行速度。

3 中央分隔带护栏安全性评价与建议

本工程整体式路基段的中央分隔带护栏原设计采用贯通的Am级波形梁钢护栏。从国内已通车高速公路的运营情况来看,大型车辆失控时经常冲断波形梁钢护栏,导致车辆横越中央分隔带与对向车辆发生碰撞,从而酿成严重的交通事故。根据实车足尺碰撞试验验证结果,以及国内大量工程实践经验,为提高永蓝高速公路中央分隔带护栏的防撞等级,我们建议在整体式路基段采用北京中路安交通科技有限公司研发的中央分隔带单坡面混凝土护栏。

3.1 单坡面混凝土护栏实车碰撞试验

按照《高速公路护栏安全性能评价标准》(JTG/TF83-2004)的规定,采用碰撞速度为80 km/h的14 t大客车以20°角碰撞护栏(见图1、图2),以对护栏的防撞性能进行评价。从实验结果来看,实验护栏的结构强度满足要求,能够有效防护事故车辆,降低车辆撞断或翻越护栏闯入对向车道的概率;具有较好的导向能力,能够较好地防止车辆在碰撞护栏后驶入相邻车道;各项指标都满足评价标准的要求,具备400 kJ的防护能力,防撞等级达到SAm级。

图1 碰撞实验过程

图2 碰撞后的护栏

3.2 中央分隔带采用单坡面混凝土护栏的优越性能

中央分隔带采用单坡面混凝土护栏相对波形梁钢护栏具有显著的优点,目前已经在广西的桂柳高速、湖南的邵永高速和长株高速,以及云南的蒙新高速等国内多条高速公路上成功使用,经实践检验使用效果良好,主要表现在以下几点:

1)增加了路面宽度,能有效提高道路的通行能力,提高道路的整体安全性能;

2)单坡面混凝土护栏防撞等级达到4级(SAm级),相对于原设计大大提高了中央分隔带护栏的防撞等级,能有效防止大型车辆穿越中央分隔带造成二次事故的可能性;

3)对中央分隔带起到完全封闭的作用,防止雨水下渗,提高路面结构的耐久性;

4)维修方便,养护费用低,有利于节约资源。

因此,建议永蓝高速公路的k0+000～k16+920、k54+160～k125+941两段连续整体式路基的中央分隔带护栏采用单坡面混凝土护栏,见图3。

图3 单坡面混凝土护栏结构设计尺寸图(单位:cm)

4 结语

本文探讨了在施工图设计阶段如何提高高速公路安全性能的问题,对永蓝高速公路连续下坡路段、隧道群区间,以及中央分隔带护栏的安全性进行了重点研究,并提出了相应的加强安全防护的措施与建议,可供同类工程在今后的施工图设计阶段参考。