山區(qū)高速公路中央分隔帶開口設(shè)計要點研究

沈光輝，吳光航，鄧志剛

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

高速公路中央分隔帶和開口是保障高速公路安全運營的重要組成部分。為保證高速公路通行效率和減少對向車輛的干擾，高速公路必須設(shè)置中間帶。目前我國高速公路中間帶寬度普遍<12 m，一般通過設(shè)置中央分隔帶護欄來防止車輛沖入對向行車道。同時為了滿足高速公路維修、救援、搶險的需要，需在合適的位置設(shè)置中央分隔帶開口，分離式路基應(yīng)每隔一定距離設(shè)置橫向連接通道。

近年來我國高速通車里程迅速增加，國內(nèi)主要公路網(wǎng)絡(luò)基本已建成，國內(nèi)高速公路的建設(shè)重點已轉(zhuǎn)入以山區(qū)地形為主的中西部地區(qū)。相比平原地區(qū)，山區(qū)高速公路地質(zhì)條件更復(fù)雜、橋隧占比高、制約條件多，對于高速公路的建設(shè)各方面都提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)對于山區(qū)高速公路路線的平面、縱面等指標的研究比較重視，而忽略了中央分隔帶和開口的研究?！豆仿肪€設(shè)計規(guī)范》(JTGD20-2017)僅對中央分隔帶開口設(shè)置的最小間距和最大開口長度等原則有所規(guī)定，缺少對中央分隔帶開口設(shè)計細節(jié)的研究，對于山區(qū)高速公路的設(shè)計指導(dǎo)不夠詳細。本文以上思至防城港高速公路為例，對山區(qū)高速公路中央分隔帶開口設(shè)計要點進行研究，為類似項目中央分隔帶開口設(shè)計提供經(jīng)驗參考。

1 中央分隔帶開口位置選擇

根據(jù)中央分隔帶開口設(shè)置位置的不同可將中央分隔帶開口分為路基段和橋梁段中央分隔帶開口(包括整體式路基和分離式路基)，隧道橫通道一定程度上可滿足維修、救援和搶險需要，也可歸納為中央分隔帶開口。互通式立體交叉、隧道、特大橋、服務(wù)區(qū)等構(gòu)造物前后，以及整體式路基、分離式路基的分離(匯合)處，應(yīng)設(shè)中央分隔帶開口。

1.1 開口位于路基段

從施工養(yǎng)護以及經(jīng)濟效益上分析，中央分隔帶開口設(shè)置于整體式路基段是最理想的情況，也是目前設(shè)計優(yōu)先考慮的位置，分離式路基段開口一般設(shè)計為隧道聯(lián)絡(luò)道的形式。

當(dāng)中央分隔帶開口設(shè)置于路基段落時，中央分隔帶開口設(shè)計人員需注意和其他專業(yè)的對接，避免因中央分隔帶開口位置設(shè)置不合適導(dǎo)致其他專業(yè)無法設(shè)計實施而返工。設(shè)計時需注意以下內(nèi)容：(1)有條件時中央分隔帶開口距離橋梁、上跨天橋等構(gòu)造物應(yīng)大于設(shè)計速度時的安全停車視距，距離隧道、棚洞等構(gòu)造物的長度應(yīng)大于隧道洞內(nèi)外側(cè)3 s設(shè)計速度行程長度；(2)條件受限時，中央分隔帶開口距離橋隧等構(gòu)造物至少應(yīng)大于交通安全設(shè)施專業(yè)護欄過渡段和端頭的長度要求，距離橋頭應(yīng)>30 m，距離隧道出入口應(yīng)>35 m；(3)為滿足中央分隔帶護欄基礎(chǔ)要求，開口位置應(yīng)避讓涵洞或通道，無法避讓時應(yīng)調(diào)整涵洞或通道填土高度；(4)擬定開口位置后應(yīng)及時提供樁號位置給交安機電專業(yè)，避免與ETC收費門架、標志門架樁號位置的重合。

1.2 橋梁段開口

山區(qū)高速公路橋隧密集，當(dāng)連續(xù)橋隧路段長度>5 km時，且橋隧之間的路基段無法滿足中央分隔帶開口的最小距離時，需考慮在橋梁段設(shè)置開口、避免因中央分隔帶開口距離過長影響救援和搶險工作。橋梁段開口結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，目前市面上缺少橋梁段中央分隔帶開口護欄的產(chǎn)品，橋梁段開口設(shè)計時一般不采用。

1.3 隧道橫通道

為考慮緊急情況下人員逃離，救援人員、車輛出入以及方便隧道的檢測和維修，隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置人行橫通道和車行橫通道?！豆匪淼涝O(shè)計規(guī)范》(JTG3370.1-2018)中規(guī)定：

(1)人行橫通道的間距宜為250 m，并≤350 m。

(2)車行橫通道設(shè)置間距宜為750 m，并≤1 000 m；中、短隧道可不設(shè)。

因隧道內(nèi)視線不良且車行橫通道和人行橫通道建筑界限凈寬和凈空小，以車行橫通道為例，凈空和凈寬均只有4 m，無法通行大型救援、維修車輛，因此長、特雙洞隧道應(yīng)在合適位置設(shè)置聯(lián)絡(luò)道，有條件時可考慮在合適位置適當(dāng)擴大車行橫通道。

2 中央分隔帶開口長度

《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTGD20-2017)規(guī)定中央分隔帶開口長度≤40 m；八車道及以上車道數(shù)的高速公路開口長度可適當(dāng)增長，但≤50 m。中央分隔帶開口的長度直接影響車輛到對向行駛的效率、速度和安全，研究表明中央分隔帶開口長度和車輛的速度、中間帶的寬度密切相關(guān)。中央分隔帶開口處車輛行駛到對向軌跡模型可以簡化為車輛換道行駛模型，本文使用目前比較成熟的圓曲線換道軌跡模型對中央分隔帶開口的長度進行研究，如圖1所示。

圖1 中央分隔帶開口模型圖

圖中：

W1為行車道寬度，高速公路一般為3.75 m；

W2為中間帶寬度，包括左側(cè)路緣帶和中央分隔帶，目前新建高速公路整體式路基常見中間帶寬度一般為3.5 m、4 m、4.5 m，早期修建高速公路為節(jié)約用地也有采用2.5 m、3 m的，如分離式路基左線和右線高差接近，可理解為變寬的中間帶寬度；

W3為中央分隔帶寬度；

θ為行車軌跡對應(yīng)的圓曲線偏角；

R為車輛轉(zhuǎn)彎時的半徑，可參考《公路路線設(shè)計規(guī)范》中的轉(zhuǎn)彎路面內(nèi)緣的最小圓曲線半徑，如表1所示。

表1 路面內(nèi)緣的最小半徑數(shù)值表

由圖1中幾何關(guān)系可知：

(1)

L1=Tcosθ

(2)

(3)

(4)

可推導(dǎo)出中央分隔帶開口長度：

(5)

王宏偉等[5]通過對滬寧高速實車試驗研究表明，單車道轉(zhuǎn)換車道時小客車可以60 km/h，大客車可以50 km/h安全通過中央分隔帶開口。當(dāng)L=40 m，W1取3.75 m、W2取3.5 m時，可推出R約為57 m，查詢表1可得，車輛可按50 km/h車速通過中央分隔帶通往對向。本文的計算結(jié)果基本和實車試驗吻合，因此當(dāng)需要通過中央分隔帶開口通往對向時需設(shè)置臨時限速交通引導(dǎo)牌，對車輛進行限速通行，以免因車速過快造成新的交通安全事故。由以上研究可知，過長的中央分隔帶開口需增加處理費用，而中央分隔帶開口長度過短，車輛的通行速度勢必變慢，影響通行效率。

因此設(shè)計時中央分隔帶應(yīng)取規(guī)范中規(guī)定的最大值，八車道以下中央分隔帶開口取40 m，八車道以上時取50 m。分離式路基中央分隔帶寬度有條件時應(yīng)盡量和總體式路基保持一致。因分離式路基中間帶寬度遠遠大于總體式路基，條件受限時，為滿足開口設(shè)置需求也可適當(dāng)縮減中央分隔帶開口，縮短后的中央分隔帶開口需保證車輛通過中央分隔帶開口的轉(zhuǎn)彎半徑≥15 m。

3 中央分隔帶開口交通安全設(shè)施設(shè)計

中央分隔帶開口作為中間帶的薄弱環(huán)節(jié)，必須做好相應(yīng)的交通安全設(shè)施設(shè)計，保障中央分隔帶開口處的安全通行。

3.1 標志標線

因高速正常運營時，中央分隔帶開口是封閉的，為避免誤導(dǎo)正常狀況下行駛的車輛，中央分隔帶開口處標線和標準段保持一致，僅在開口處前后設(shè)置禁止調(diào)頭標志。

3.2 護欄輪廓標

高速公路的中央分隔帶開口必須設(shè)置護欄，并對中央分隔帶護欄的防護等級、開啟速度等技術(shù)指標提出要求。中央分隔帶開口護欄防護等級宜與相鄰路段保持一致，同時需做好中央分隔帶開口護欄的過渡處理，中央分隔帶開口護欄端部處理構(gòu)造圖可參考《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則》(JTG/T-2017)附錄。中央分隔帶開口護欄上部應(yīng)和標準路段護欄設(shè)置一樣的視線誘導(dǎo)設(shè)施輪廓標或反射器。

3.3 防眩板

因中央分隔帶開口硬化處理，無法采用植物防眩，對于中間帶寬度<9 m的路段，中央分隔帶開口護欄上應(yīng)安裝防眩板。

3.4 臨時交安措施

養(yǎng)護單位應(yīng)制定好應(yīng)急預(yù)案，備好常用“前方施工”“禁止超車”“導(dǎo)向”和“限速”標志牌以及錐桶或水馬等隔離設(shè)施，有條件時可配置可變情報板和黃閃燈等。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，救援或維修需打開中央分隔帶護欄時，應(yīng)做好以下臨時交通引導(dǎo)措施：(1)提前預(yù)告道路情況，提醒車輛注意交通變化情況；(2)使用錐桶或水馬等臨時設(shè)施對單側(cè)通行道路進行隔離；(3)在開口前后設(shè)置限速標志，應(yīng)做好區(qū)域限速和階梯限速，給駕駛?cè)藛T預(yù)留足夠的反應(yīng)時間，開口處的最高限速不應(yīng)超過車輛安全通行的設(shè)計值。

4 項目應(yīng)用

上思至防城高速公路，項目位于廣西十萬大山山麓，屬典型的山區(qū)高速公路，路線全長約64.02 km，全線橋隧比高達46.6%。部分路段橋隧密集，如k0+595～K8+540段，約8 km長，長6 848 m的隧道3座，長768 m的橋梁2座，橋隧比高達96%。橋隧之間僅有3段路基，長度分別為130 m、84.5 m、51 m。

本項目中間帶寬3.5 m，中央分隔帶寬2 m，在標準段設(shè)置長度為40 m的圓形開口，中央分隔帶開口處護欄采用加強型SB級護欄。除隧道內(nèi)設(shè)置有車行橫道和人行橫道外，其余中央分隔帶開口均設(shè)置于路基段落。本項目隧道密集段落，中央分隔帶開口形式根據(jù)橋隧之間的路基段落長度靈活選用：(1)橋隧間路基段落>150 m時可在分離式路基間設(shè)置隧道聯(lián)絡(luò)道；(2)橋隧間路基段落長度>100 m、<150 m的路段，中央分隔帶開口按照40 m的長度處理；(3)橋隧間路基段落<100 m的路段，將分離式路基間的中間帶填平硬化處理，設(shè)置開口長度<40 m的中央分隔帶開口。

5 結(jié)語

本文通過對上思至防城高速公路中央分隔帶開口的設(shè)置進行分析，對中央分隔帶設(shè)置位置、注意事項，以及開口長度進行系統(tǒng)的研究。得出以下結(jié)論：

(1)中央分隔帶開口優(yōu)先設(shè)置于路基段落，前期選線時應(yīng)將中央分隔帶開口納入總體考慮并預(yù)留位置。避免山區(qū)高速公路因橋隧比例過高，相鄰中央分隔帶開口之間距離過遠，影響公路救援和維修。

(2)對于條件受限路段的中央分隔帶開口長度應(yīng)靈活處理，并根據(jù)中央分隔帶開口長度做好限速處理和應(yīng)急預(yù)案。

(3)重視中央分隔帶開口處交通安全設(shè)施設(shè)計，做好臨時交通安全引導(dǎo)方案，避免中央分隔帶開口成為高速公路的安全隱患點。