国省道交叉施工区行车安全风险评估指标体系构建探讨

刘海涛， 董 城， 刘 卓

(1.湖南省溆怀高速公路建设开发有限公司， 湖南 怀化 418116； 2.湖南省交通科学研究院， 湖南 长沙 410015)

国省道交叉施工区行车安全风险评估指标体系构建探讨

刘海涛1， 董 城2， 刘 卓2

(1.湖南省溆怀高速公路建设开发有限公司， 湖南 怀化 418116； 2.湖南省交通科学研究院， 湖南 长沙 410015)

上跨国省道的高速公路桥梁施工期间，与之分离式交叉的国、省道往往作为地方的交通干线，交通不能中断，且交通流量大、组成复杂，车辆通行安全既关系到驾乘人员和车辆本身，也直接影响到施工安全，风险识别与防范至关重要。以国省道与在建高速公路交叉施工工况为对象，主要从行车安全的角度，进行风险分析，并按警告区、上游过渡区、缓冲区、交叉区、下游过渡区、终止区的交叉施工路段分区划分方法，构建了交叉施工区路段安全设施设置状况风险评估指标体系。

国省道； 在建高速公路； 交叉施工区； 行车安全； 设施设置； 风险评估

0 序言

目前，我国正处于公路建设的飞速发展时期，国道、省道与新建高速公路交叉(多采用桥梁上跨形式)十分常见。国、省道公路往往是所在区域的运输干道，在上方高速公路桥梁施工过程中，受到路网条件、地形、成本等综合因素的制约，分流或改道困难，一般只能采取边通车边施工的方式来进行，国省道行车与上方跨线桥施工相互影响。

从现有研究[1-5]来看，主要集中在高速公路养护或者改建占道施工的安全管理方面，涉及边通车边上方跨线桥施工的国、省道行车安全则极少。如文献[1]等针对改扩建高速公路改扩建工程的施工占道与交通组织，构建评价指标体系，并采用动态综合评价法对评价结果进行分析。文献[2，3]针对沪宁高速公路扩建采取“两侧拼接加宽为主、局部分离加宽”的情况，对不同类型的上跨桥拆除方法和安全技术进行了总结。文献[6]对高速公路改扩建作业区限速的方法和各作业区段的安全设施设置和效果方法进行了探讨。文献[7]总结了高速公路改扩建过程交通流特性，并探讨了交通标志、交通标线、安全护栏、隔离设施、防眩设施、诱导设施等安全设施的设置方法。

针对国省道行车与上方高速公路跨线桥施工相互影响的特殊情形，科学识别并进而设置有效的安全设施来最大限度地降低交叉施工区(受上方跨线桥施工影响的国省道路段)的风险，不仅关系下方行车安全，也关系到跨线桥的施工安全，本文将结合高速公路桥梁与国、省道交叉点施工的现场实际，主要从行车安全(间接保证施工安全)的视角，就风险源和评估指标体系的构建进行探讨。

1 高速公路与国省道交叉施工特点

1) 交通量大，分流道路少，施工期间一般不中断交通或短时间交通管制。

由于国道和省道一般作为国家或者地方的交通运输主要干道，承担着重要的交通动脉功能，相比一般道路而言，交通量大，极少甚至无可供分流绕行的承接等级道路，此外多数受到地形和成本制约，难以开辟临时便道，在跨线桥施工期间，显然不宜采取长时期交通管制而中断交通的手段，一般为边施工边组织通车。

2) 通行交通组成复杂，性能和速度差异大，交通冲突多。

由于下方国省道往往是当地各种交通出行方式的主要交通走廊，因此车流量大，交通流组成复杂，大车、小车、摩托车、拖拉机甚至部分畜力车都行驶其中，这些交通工具无论是车速、性能还是尺寸都相差极大，相互干扰多。笔者通过对湖南省一处国道与高速公路交叉施工区的车速统计表明，小客车、大客车、大货车、中货车、三轮车/摩托车、拖拉机在国道的85%分位数运行车速分别为61、60、56、53、40、25 km/h。此外，由于施工作业的影响，行车轨迹复杂多变，跟车紧急制动、同向合流、对向会车等使得交通冲突进一步加剧。

3) 车辆通行同时受到侧向施工占道和上方施工坠物风险的影响。

对于一般的养护施工占道而言，车道或减少被逐渐压缩，驾驶员的驾驶行为主要表现为受到路侧地面施工占道影响。而对于国省道与高速公路交叉施工而言，行车还受到上方坠物的影响，上方跨线桥施工给驾驶员形成了无形的心理压力，走访调查表明，91%的驾驶员会急于驶离交叉施工区域，且跨线桥越高，这种忧虑感和急于驶离的意愿越强。

4) 桥梁施工安全与车辆通行密切相关，一旦发生事故，隐患极大。

在交叉施工区，高速公路跨线桥的施工构建物、防护桩柱、围挡等影响下方车辆的安全和通行效率，下方通行车辆一旦撞击到两侧防护桩柱或者其它构造物，则事故车辆驾乘人员本身存在极大的被坠落物或者倒塌架构物伤害的风险，同时也易导致施工跨线桥的结构安全以及施工人员的人身安全隐患，即存在桥梁结构、施工人员、驾乘人员等多重安全隐患。

2 国省道与高速公路交叉施工区风险源分析

影响国省道与高速公路交叉施工区的安全因素是综合性，与一般占车道施工不同，上方跨线桥的施工安全与下方国省道的行车安全是相互影响的耦合关系，本文主要从行车安全的角度，分析提炼了如下7个风险源[8-10]。

2.1 区段划分与警示

对于国省道交叉施工区域而言，是否根据车辆行驶轨迹特点对区域进行合理划分(主要采用隔离设施)，并对驾驶员进行及时有有效的安全警示与引导(主要通过标志标线)直接关系到车辆能否安全有序地通过。值得指出的是，区段划分长度及警示标志的设置和预期限速值密切相关，车辆超速行驶也是导致施工区风险的重要影响因素。

2.2 高空坠物与基坑开挖防护

与一般的占道施工相比，高空坠物与基坑开挖带来的行车安全隐患是国省道与高速公路交叉施工区的独有特征之一。高空坠物可直接对下方车辆和驾乘人员造成伤害，而路侧基坑开挖时，如果车辆轨迹引导不当或者防护不当，失控车辆则还可直接给基坑施工人员造成不可估计的后果。

2.3 净高与净宽限制

在国省道与上方高速公路跨线桥交叉位置处，为保证上方施工和下方车辆通行同时进行，一般需要设置防护棚(如满堂脚手架现浇施工)，这就相当于形成了一个新的受限通行空间，如果净高和净宽限制不合理或者部分违法车辆通行，则可导致防护棚被刮碰，直接危及施工安全与车辆安全。

2.4 路面平整与抗滑性

在交叉施工区域，下方国省道往往作为当时材料运输的主要通道，路面状况一般较差，易导致路表病害，若因此导致路表凹陷和坑洞多、雨天易湿滑的情况，则必然下方车流制动和绕行频发，极易导致车辆制动侧滑失控或者追尾事故的发生，也加剧了驾乘人员的紧张情绪，加大了操作失误风险。

2.5 行车道转弯半径与宽度

在进行跨线桥施工时，行车轨迹往往会更为复杂(如“S型”弯道)，如果预设的车辆行驶轨迹转弯半径小，车道宽度过窄，则容易导致车辆(特别是大型车)急刹、难以通行或不能通行，或者与诱导物(如锥筒、立柱)等发生碰撞，导致交通拥堵和行车事故。

2.6 视距保证

跨线桥施工对视距的影响主要有两种情况：一是设置的防护棚等构建物对纵断面是凹曲线位置的视距的影响，特别是在夜间，这种影响表现较为突出；二是若跨线桥位置处于弯道处，设置的构建物(如脚手架、防护棚立柱、停靠的工程车等)对水平视距的影响，当跨线桥位置同时处于凸曲线顶部时，视距保证显得更为重要。

2.7 视线诱导与警示

对于跨线桥施工区域而言，相对于施工前，车辆行驶轨迹更为复杂，驾驶员准确预判行驶路线是保证行车安全和跨线桥施工安全的重要方面，白天一般情况预判难度较小，但在大雾天气或夜间时，预判的重要性开始凸显，而行车诱导设施和警示设施的好坏也无疑决定了驾驶员路线预判的准确性。

3 安全设施设置状况风险评估指标体系构建

基于高速公路与国省道交叉位置处(以跨线桥施工方法中的满堂支架为例)的实际施工风险分析，并参照我国公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估制度和方法，提出基于交叉施工区区段划分的安全设施设置状况风险评估体系。

3.1 交叉施工区单元划分

根据我国《公路养护安全作业规程》[11]，公路养护维修作业控制区应由警告区、上游过渡区、缓冲区、工作区、下游过渡区及终止区组成(图1)。

图1 车道封闭作业控制区分区

对于国省道与高速公路交叉施工区而言，施工控制区的划分基本相同，但是，考虑到与普通的道路养护施工时占用一定宽度(如单条车道、路肩区域)存在较大差别，影响区段的划分与警示也必要区别对待，笔者认为将工作区称为交叉施工区更为合理，以对向限高门架作为施工区的起、终点(一般情况如图2)，其余保持不变，各控制区风险指标分别用U1、U2、U3、U4、U5、U6表示。

图2 交叉施工作业区示意图

交叉施工区与普通占道作业区的主要区别在：

1) 施工情况不同。养护作业区为在养护道路本身施工占道，作业区长度根据工作需要而定，而交叉施工区为道路上方跨线桥施工，长度不会太长，施工情况能被驾驶员较好地识别。

2) 交通事故对施工安全影响不同。交通事故在养护作业时主要危及作业人员人身安全，而交叉施工区车辆净空受到约束，交通事故则同时危及桥梁结构安全和上方施工人员的人身安全。

3.2 风险评估指标体系

从行车安全的角度，结合国省道与高速公路交叉施工区风险源分析，基于警告区、上游过渡区、缓冲区、交叉施工区、下游过渡区、终止区单元划分方法，建立表征交叉施工区安全设施设置状况优劣的二级风险评估指标体系，指标评估值越大，代表该项风险越大。

1) 警告区。

根据交叉施工和交通通行特点，警告区安全设施设置状况风险评估指标如表1。

表1 警告区风险评估指标一级指标二级指标指标说明警告区风险指标(U1)明确性(U11)是否明确(通过标志、隔离设施等反映)长度(U12)长度是否符合要求限速(U13)限速标志设置是否合理平整度(U14)路表平整程度能否使得车辆顺利通过抗滑性(U15)路表抗滑性是否满足对应限速下转弯或制动要求超速水平(U16)V85(警告区结束点)超过预期限速水平

2) 上游过渡区。

根据交叉施工和交通通行特点，上游过渡区安全设施设置状况风险评估指标如表2所示。

3) 缓冲区。

根据交叉施工和交通通行特点，缓冲区安全设施设置状况风险评估指标如表3所示。

4) 交叉施工区。

根据交叉施工和交通通行特点，交叉施工安全设施设置状况风险评估指标如表4。

表2 上游过渡区风险评估指标一级指标二级指标指标说明上游过渡区风险指标(U2)明确性(U21)是否明确(通过标志、隔离设施等反映)长度(U22)长度是否符合要求交通冲突(U23)交通冲突是否频繁、严重车道几何参数(U24)变道时车道宽度、转弯半径等几何参数是否符合大车顺利通行的要求平整度(U25)路表平整程度能否使得车辆顺利通过抗滑性(U26)路表抗滑性是否满足对应限速下转弯或制动要求

表3 缓冲区风险评估指标一级指标二级指标指标说明缓冲区风险指标(U3)明确性(U31)是否明确(通过标志、隔离设施等反映)长度(U32)长度是否符合要求占用(U33)是否无长时间停留的施工人员和摆放的施工物品平整度(U34)一旦事故车辆驶入,路表平整度是否会造成二次事故抗滑性(U35)一旦事故车辆驶入,路表抗滑性是否满足缓冲区长度下的制动停车

表4 交叉施工区风险评估指标一级指标二级指标指标说明交叉施工区风险指标(U4)明确性(U41)是否明确(通过标志、隔离设施等反映)长度(U42)长度是否符合要求,起终点是否合理高空及基坑防护(U43)防护棚设置情况,坠物防护能力;防护棚车撞警示与安全性;桥梁上部结构施工的安全网防护能力;桥墩基坑施工时警示标志、围挡、防撞设施设置净空限制(U44)净空限制标志是否明确且限值满足大车通行需求;是否基于净空限值设置限高(限宽)门架路面平整度(U45)路表平整程度能否使得车辆顺利通过路面抗滑性(U46)路表抗滑性是否满足对应限速下制动要求车道几何参数(U47)车道宽度等几何参数是否符合大车顺利通行的要求视距(U48)停车视距是否满足超速水平(U49)实际车速V85超过限速值情况照明(U410)照明(夜间或特殊天气状况下)效果

5) 下游过渡区。

根据交叉施工和交通通行特点，下游过渡区安全设施设置状况风险评估指标如表5。

表5 下游过渡区风险评估指标一级指标二级指标指标说明下游过渡区风险指标(U5)明确性(U51)是否明确(通过标志、隔离设施等反映)长度(U52)长度是否符合要求车道几何参数(U53)车辆轨迹改变时车道宽度是否符合大车通行要求路面平整度(U54)路表平整程度能否使得车辆顺利过渡路面抗滑性(U55)路表抗滑性是否满足对应限速下过渡转向要求

6) 终止区。

根据交叉施工和交通通行特点，终止区安全设施设置状况风险评估指标如表6。

表6 终止区风险评估指标一级指标二级指标指标说明终止区风险指标(U6)明确性(U61)是否明确(通过标志、隔离设施等反映)长度(U62)长度是否符合要求

4 结束语

本文基于国省道与高速公路交叉施工区边施工边通车的实际情况，从行车安全的角度，首先总结提炼了高速公路与国省道交叉施工特点，其次探讨分析了影响高速公路与国省道交叉施工安全的主要风险源，最后构建了表征交叉施工区安全设施设置状况优劣的二级风险评估指标体系。一方面，风险评估指标体系可作为进一步的交叉施工区安全设施风险评估方法的研究基础；另一方面，风险评估指标体系的构建也可为施工单位对交叉施工区的风险排查及防范提供参考。限于篇幅，进一步的基于指标体系的评价方法研究将另文阐述。

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2016-06-16

交通运输部建设科技项目( 2014 318 785 090) ; 湖南省交通科技项目( 201234)

刘海涛( 1985-) ，男，工程师，从事高速公路建设与管理工作。

董城( 1981-) ，男，副研究员，博士，研究方向: 从事道路工程和岩土工程研究。

1008-844X(2017)01-0172-05

U 491

A