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    高速公路改擴建的創新技術

    ?? 日期:2015-11-12???? 來源:《中國公路》????作者:高巨田 公維強 廉福綿????評論:0????
    核心提示:  高速公路改擴建是一個十分復雜的系統工程,其中的關鍵技術研究對改擴建工程的順利實施、積累相關領域經驗有著重要意義。青銀
       高速公路改擴建是一個十分復雜的系統工程,其中的關鍵技術研究對改擴建工程的順利實施、積累相關領域經驗有著重要意義。青銀高速公路寧東至銀川段(簡稱“寧銀段”)對橫斷面布置、路線優化調整、樞紐互通立交改造等若干創新技術進行研究,研究結論對我國十車道以上的高速公路擴建方案提出了新的理念和方法。

      激活能源大通道

      青銀高速公路寧東至銀川段(以下簡稱“寧銀段”)是寧夏自治區首府銀川市通往寧東能源化工基地唯一的高速公路,是連接寧夏沿黃經濟區和寧東、陜西榆林、內蒙古鄂爾多斯能源“金三角”的運輸大通道。寧銀段的改擴建對貫徹落實國家西部大開發戰略部署,提升國家公路運輸大通道的通行能力和服務水平,促進區域經濟社會協調發展,加快寧夏沿黃經濟區和能源“金三角”建設、提升寧夏對外開放水平具有重要意義。

      舊路現狀

      寧銀段舊路原稱銀古公路,于1994年建成,采用一級公路標準,路基寬度23米。20 01年至20 03年,舊路按高速公路標準進行改擴建,采用雙側加寬方式。其中,古窯子至石壩段采用對向四車道高速公路標準,路基寬度26米;石壩至銀川段采用對向六車道高速公路標準,路基寬度35米。

      舊路現狀總體運營狀況正常,各類設施基本滿足使用要求,但也存在著部分設施老化、破損情況。沿線路基基本穩定,個別路段路基沉降、邊坡有沖溝。路面狀況良好,存在裂縫、車轍、坑槽等病害。橋梁技術狀況較好,二類以上橋梁占96%,存在部分混凝土構件裂縫、支座老化等情況。

      交通量

      根據2011年交通量資料,全線交通量平均為30332輛/日,其中石壩至銀川段為51610輛/日;預測2036年設計交通量為79006輛/日,其中石壩至銀川段為97275輛/日,貨車比例約為40%。

      技術標準和擴建方案

      根據預測交通量和現有高速公路狀況,全線按高速公路標準改擴建,設計速度100公里/小時。起點至石壩段采用雙側加寬整體式路基方案,對向八車道高速公路標準。石壩至鳴翠湖段采用分離式路基方案,新建一幅五車道,利用現有公路作為另一幅,形成對向十一車道高速公路。鳴翠湖至終點段采用雙側加寬整體式路基方案,對向十車道高速公路標準。

      多車道橫斷面布置

      左側硬路肩設置

      硬路肩主要功能包括緊急情況停車、支撐路面結構、提高視距等。受土地條件制約,國內高速公路一般在行車道右側連續設置硬路肩,沒有設置左側硬路肩的先例?!豆饭こ碳夹g標準》(J T G 1301-2003)規定八車道高速公路宜設置左側硬路肩,其寬度應為2.5米。美國相關規范要求六車道及以上左側硬路肩至少3.0米以上。

      多車道(指單向多于四車道)高速公路由于路幅較寬,車輛橫向移動需要更多距離和時間。例如對于未設左側硬路肩的單向五車道高速公路,位于第1車道失去動力的故障車輛要移至右側硬路肩,需穿過4條車道,存在途中停在行車道上的可能,是極其危險的。因此,多車道高速公路設置左側硬路肩是必要的。

      路面橫向排水

      多車道斷面由于水流距離大、匯水滯留時間長,路面橫向排水問題尤為突出。參照國內外相關研究,路面橫向排水有單向和雙向兩種方式。單向排水方式的優點是施工方便,左側可不設排水設施,缺點是流水下方行車道行車安全性差;雙向排水方式的優點是橫向排水距離大大縮短,行車安全好,缺點是路面施工難度大。

      位于降水量較大地區的多車道高速公路,應認真研究路面排水問題,優先選擇雙向排水方式。寧銀段所在地區降水少,可采用單向排水方式。

      五車道橫斷面方案研究

      寧銀段部分路段存在五車道橫斷面,現行規范中缺少相關規定,研究階段提出了3種橫斷面布置方案進行研究、比較。

      方案一:路基寬度2 4.2 5米,橫斷面布置為0.75m土路肩+3m右側硬路肩+5×3.75m行車道+1m左側硬路肩+0.75m土路肩。該方案采用現行規范中分離式路基的思路,設置1米寬左側硬路肩。

      方案二:路基寬度2 4米,橫斷面布置為0.7 5 m土路肩+3 m右側硬路肩+2×3.75 m行車道+0.75 m路緣帶+3×3.75m行車道+0.75m左側路緣帶。該方案按車型分車道行駛布置,內側三個車道專供客車行駛,外側兩個車道供貨車行駛,第3、4車道中間設0.75米路緣帶,未設置左側硬路肩。

      方案三:路基寬度2 4.75米,橫斷面布置為0.75m土路肩+3m右側硬路肩+4×3.75m行車道+3.5m行車道+2.5m左側硬路肩。該方案根據技術規范有關規定,增設左側硬路肩,最內側行車道寬度采用3.5米。

      以上三個方案中,方案一和方案二由高速公路常規橫斷面延伸而來,未考慮由于車道數增加可能帶來的交通安全問題,占地和投資均較??;方案二也是多車道斷面常見的布置型式,設于小型車和大型車之間的緩沖區可提高行車安全性;方案三雖然投資大、占地多,但行車安全性明顯提高,有條件的情況下應采用。

      多車道橫斷面的發展

      隨著經濟社會發展和交通量增長,在城市出入口、城市群之間會有多車道高速公路的建設需求,因此有必要開展多車道高速公路的科研和實踐。以上的分析表明,隨著車道數的增加,單幅多車道的交通安全、路面排水等問題越來越突出,因此,長距離高速公路不宜采用單幅多車道的橫斷面型式。根據美國等發達國家的經驗,多車道高速公路可采用同向分幅布置型式,即在同一行車方向設置側分隔帶,可作為國內設計參考。

      路線優化設計

      交通安全評價

      交通安全評價采用基于動態步長的累計頻率曲線法,并進行人工改進,從中篩選出事故黑點,通過人工分析事故黑點產生的原因,以及和設計的關系,提出改進建議。

      2010年到2012年,寧銀段共發生交通事故452起,其中寧東至銀川方向共發生交通事故248起,銀川至寧東方向共發生交通事故204起。交通事故率是寧東至銀川方向2.12起/公里/年,銀川至寧東方向是1.75起/公里/年,總的交通事故率是3.87起/公里/年。交通事故率在全國范圍內相對較低。

      路線優化調整

      引起交通事故的原因是多方面的。研究分析表明,交通事故的數量隨著交通量的增長而增長,交通量的增長和服務水平的降低是事故增長的主要原因;交通事故多由超速、超載、駕駛不當等人為因素造成,與道路條件不具有明顯相關性。寧銀段設計中根據交通安全評價結論,對1個路段路線進行優化調整。

      K1475至K1476+300段平縱面指標

      K1475至K1476+300段位于寧東樞紐互通立交范圍,路線平面為直線接半徑450 0米的圓曲線,縱斷面為0.2 87%下坡接0.478%上坡,凹形豎曲線半徑為49000米,再接0.409%下坡,凸形豎曲線半徑為41620米。路段內均為正常路拱2%,未設置超高。

      交通事故分析

      該路段2010年至2012年共發生交通事故19起,屬于事故多發段落,其中左幅發生交通事故3起,右幅16起,右幅交通事故多于左幅,交通事故分布具有明顯的傾向性。

      分析認為,該路段交通事故多發主要原因是樞紐互通立交范圍車輛流入流出較頻繁,車輛速度差異較大,交通標志多;右幅交通事故明顯多于左幅可能和曲線外側未設置超高有關,而車輛實際運行速度較大。

      路線設計優化措施

      為合理控制工程規模、減少施工交通干擾,改擴建工程一般不宜調整主線平面線位,設計采取的優化措施是維持平面線位不變,右幅增設2%超高。同時,加強交通安全設施設計,主線車輛限速100公里/小時,出口匝道設置分級限速標志。

      多幅斷面互通立交設計

      互通立交現狀和設計交通量

      石壩樞紐互通立交位于黃河東岸,緊鄰黃河大橋,是連接銀川市區、機場和濱河新區的重要交通節點?,F狀互通立交由兩部分組成,石壩互通立交采用B型單喇叭形,實現青銀、銀西兩條高速公路的交通轉換,臨河互通立交采用A型單喇叭形,實現銀西高速公路和省道203線連接。

      現有互通立交由兩個單喇叭形互通立交組合而成,樞紐和服務型交通混行,互通立交間距小,車輛運行交織長度短,服務水平較低,難以適應未來交通增長需求。該互通立交設計總轉向交通量為87273輛/日,主交通流銀川往返機場方向交通量為34219輛/日。

      石壩互通立交設計方案

      由于石壩互通立交改擴建涉及互通立交升級改造、城市規劃、主線車道數變化等復雜因素,提出了3個方案進行研究比較,均采用對角環形匝道的變異苜蓿葉形。

      方案一的主要特征是被交路采用左、右兩幅分離式路基,共8條轉向匝道,其中機場至銀川匝道接入主線右線右幅(該路段主線為三幅,其中右線分左、右兩幅)。方案二同樣采用被交路采用左、右兩幅分離式路基,但設9條轉向匝道,其中機場至銀川方向采用雙匝道分別接入主線右線左幅和右幅。方案三則選擇了被交路采用整體式路基,共9條轉向匝道,其中機場至銀川方向采用雙匝道分別接入主線右線左幅和右幅。

      經過綜合比較,方案一主交通流匝道行車清晰便捷,繞行距離短,工程規模適當,避免匝道左側合流,推薦方案一。

      寧銀段舊路交通事故發生的原因是多方面的,超速、超載、駕駛不當等人為因素是主要因素,改擴建可通過改善道路幾何條件、加強交通安全設施設計減少交通事故發生。多幅斷面的互通立交改建涉及因素較多,應圍繞交通管理方式、施工期交通組織方案、工程規模等因素進行多方案綜合比選,左側合流對交通安全影響較大,不宜采用。

      多車道高速交通組織管理、緊急救援、路面排水、除雪等更為復雜,應結合項目具體情況深入研究橫斷面布置,長距離宜分幅布置。

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