青海海東地區(qū)高速公路改擴建工程施工期安全保暢分流研究

陸雨函，王振，王志華，李文虎

（1.蘇交科集團股份有限公司，南京 210019；2.青海省交通工程技術(shù)服務(wù)中心，西寧 810001）

1 引言

近幾年，隨著交通運輸部積極指導(dǎo)各地交通運輸部門加快推進國家高速公路建設(shè)，全國各地的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴大，高速路網(wǎng)絡(luò)得到進一步完善。根據(jù)中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，未來國家高速公路網(wǎng)規(guī)模規(guī)劃約16萬km，“十四五”期間全國范圍內(nèi)有10 000 km高速需改擴建，其中，青海省也在積極促進全省高速公路貫通聯(lián)網(wǎng)、擴容改造，不斷構(gòu)建互聯(lián)互通高速網(wǎng)?？梢灶A(yù)見，隨著“交通強國”發(fā)展愿景以及“一帶一路”倡議的持續(xù)推進和深化實施，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施將迎來新一輪高質(zhì)量建設(shè)。從土地與資源集約化利用、可持續(xù)發(fā)展角度來看，高速公路改擴建工程建設(shè)必將在今后的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域中迎來高峰期。

改擴建工程設(shè)計不同于新建工程，需在現(xiàn)有工程設(shè)施上進行改建[1]。這決定了改擴建工程既要保證交通流的安全、順暢通行，還要考慮施工區(qū)施工人員安全、施工進程、改擴建完成質(zhì)量等方面內(nèi)容。而海東地區(qū)多為高原峽谷地區(qū)，施工期多處交通通道須穿山架橋，臨峽而建，施工保通難度遠(yuǎn)大于東部平原地區(qū)。此外，海東地區(qū)的高速公路改擴建工程具有建設(shè)周期長、自然條件限制大、交通組織復(fù)雜等特點，施工期的交通組織安全保障相比于東部平原地區(qū)難度較大。因此，本文以扎麻隆至倒淌河公路改擴建工程為依據(jù)，針對海東地區(qū)高速公路在改擴建工程中遇到的施工與通行安全的難題進行分析研究，提出適宜的施工期安全分流方法，為青海海東地區(qū)改擴建工程提供參考與借鑒。

2 高速公路改擴建工程施工期安全通行能力分析

高速公路改擴建工程不同于新建高速公路，“邊施工邊通行”是大部分改擴建工程的特點，施工期的安全通行保障是改擴建工程設(shè)計內(nèi)容的重難點之一。但由于改擴建工程所處的地理環(huán)境、區(qū)域路網(wǎng)密度和施工條件不同，施工期的交通組織安全保障需結(jié)合實際工程進行詳細(xì)設(shè)計。

高速公路改擴建工程的施工會使原有車道數(shù)、車道寬度、側(cè)向凈空等發(fā)生變化，因而施工期的通行能力將發(fā)生顯著變化，相應(yīng)的擴建道路通行車輛要求（交通量、車型、運行車速等）也會發(fā)生變化。因此，在制訂分流方案前需要提前考慮施工期的安全通行能力。

本文根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)外研究資料，采用基于影響因素的施工期通行能力計算模型[2]，結(jié)合海東地區(qū)多高原峽谷的特點，以扎倒公路改擴建工程的四車道改八車道為例，對海東地區(qū)施工路段通行能力和區(qū)域路網(wǎng)通行能力分別進行計算分析。

2.1 施工路段通行能力分析

目前，國內(nèi)四車道改建的保通方案有以下幾種，見表1。

表1 四車道不同的保通方案

在上述4種保通方案下，采用基于影響因素的施工期通行能力計算模型，對高速公路改擴建工程施工期道路通行能力進行計算：

式中，C為高速公路改擴建工程施工區(qū)實際條件下高速公路每條道的通行能力，pcu/h；Cd為限速條件下高速公路基本路段每車道的通行能力，pcu/h；fw為車道寬度修正系數(shù)；fcw為側(cè)向凈寬受限的修正系數(shù)；fs為工程施工干擾率；fp為駕駛員對環(huán)境熟悉程度修正系數(shù)；Ni為車道i的折減系數(shù)；fHV為大型車的修正系數(shù)，按照式（2）計算：

式中，Pi為車型i的交通量占總交通量的百分比；Ei為車型i的車輛折算系數(shù)。

根據(jù)海東地區(qū)多高原峽谷的區(qū)域特點，此次確定的條件如下：

1）在維持通車，服務(wù)水平四級的情況下，分別對改建道路限制速度80 km/h、60 km/h的通行狀況下，計算出最不利實際的通行能力，此處最不利情況為主線保通狀態(tài)下通行能力最差狀態(tài)。

2）由于青海地區(qū)旅游特征明顯，因此，高峰期和平峰期高峰小時系數(shù)不同，在本次研究中，高峰期系數(shù)取0.08，平峰期系數(shù)取0.079，方向不均勻系數(shù)0.6。

3）根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，青海地區(qū)全年客貨比例變化比較明顯，冬季（平峰期）貨車比例在30%～40%，本次研究取35%；夏季（高峰期）貨車比例在20%以下，本次研究取18%，

4）駕駛員熟悉程度均取較差。

最后，針對施工路段的實際通行能力進行修正，計算該條件下最不利情況的通行能力，結(jié)果見表2、表3。

表2 高原峽谷區(qū)高峰期不同保通方案下的斷面通行能力一覽表

表3 高原峽谷區(qū)平峰期不同保通方案下的斷面通行能力一覽表

2.2 區(qū)域路網(wǎng)通行能力分析

區(qū)域路網(wǎng)一般由高速公路網(wǎng)、普通國省道公路和地方縣鄉(xiāng)公路共同構(gòu)成，在改擴建路段保通能力不夠的情況下，需要將原有道路的交通量分流至周邊路網(wǎng)，因此，分流前應(yīng)對周邊道路的承載力進行計算與分析。

通過計算區(qū)域道路各斷面的最大服務(wù)交通量與施工期交通量之差，疊加區(qū)域內(nèi)平行分流道路的剩余承載力，得到擴建期區(qū)域路網(wǎng)的最大剩余承載力。

區(qū)域路網(wǎng)剩余承載能力按式（2）計算：

式中，C路網(wǎng)剩余為路網(wǎng)剩余承載能力，pcu/h；H三級限量為可分流道路三級服務(wù)水平對應(yīng)下斷面最大服務(wù)交通量，pcu/h；H擴建期交通量為道路擴建期預(yù)測交通量，pcu/h；K為通道內(nèi)平行分流道路序列。

3 基于依托工程的安全保暢分流研究

根據(jù)上述內(nèi)容，當(dāng)路網(wǎng)剩余承載能力大于施工期擬分流交通量，為保障施工路段的通行與施工安全，建議進行區(qū)域路網(wǎng)分流，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗，本次安全保暢分流內(nèi)容從分流對象、分流路徑及分流控制點等方面進行研究。

3.1 分流對象

參考國內(nèi)外高速公路改擴建交通分流經(jīng)驗，分流對象通車分為分流車型和分流特定方向，由于分流方向不易控制，國內(nèi)改擴建大多采用分流車型的方式。從施工區(qū)道路運行安全通暢，施工正常安全進行及其他方面出發(fā)，貨車是優(yōu)先分流的車型。

本次工程將大型及以上貨車（包括大貨車、特大貨車、集裝箱及拖掛車）作為第一選擇分流車型，中型貨車作為第二選擇分流車型，小型貨車作為第三選擇分流車型。

3.2 分流路徑

3.2.1 區(qū)域分流

1）扎麻隆至倒淌河公路主要提供西寧及其東部地區(qū)至青海西部地區(qū)及西藏的交通聯(lián)系，過境交通主要如下：（1）海北藏族自治州方向。過境車輛由東向西北方向行駛，可由西寧南繞城高速公路（西和高速公路）或京藏高速公路向西行駛至多巴鎮(zhèn)，在項目路多巴鎮(zhèn)前由國道109行駛至湟源縣，再由國道315向海北藏族自治州方向行駛。（2）海南藏族自治州方向。過境車輛由東向西南方向行駛，可由西寧南繞城高速公路（西和高速公路）或京藏高速公路向西行駛至西寧市，在南川特大橋附近或朝陽互通轉(zhuǎn)至寧貴高速，再由省道101向西轉(zhuǎn)至國道109，接京藏高速向海南藏族自治州方向行駛。

2）扎麻隆至倒淌河公路對外出行交通分為兩段。（1）扎麻隆至湟源段，部分交通通過現(xiàn)有互通在施工期通過項目路進行對外出行，其他部分由國道G109分擔(dān)。（2）湟源至倒淌河段由國道G109串聯(lián)沿線各個市、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)節(jié)點，施工將原部分道路設(shè)置為輔路，可在項目路施工期間保證沿線居民的對外出行。

3）扎麻隆至倒淌河公路承擔(dān)少量內(nèi)部出行。（1）與沿線結(jié)點對外出行相似，部分交通通過現(xiàn)有互通在施工期通過項目路進行對外出行。（2）其他部分由國道G109分擔(dān)，串聯(lián)沿線各個市、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)節(jié)點，可在項目路段施工期間保證沿線居民的對外出行。建設(shè)后期，湟源至倒淌河段輔道修建完成后，可承擔(dān)部分內(nèi)部出行需求，極大改善沿線出行條件。

3.2.2 施工便道分流

扎麻隆至倒淌河公路改擴建工程在后期有分離式輔道建設(shè)完成，可利用輔道和施工便道進行相應(yīng)的分流保通。青海峽谷區(qū)域具有地形復(fù)雜、交通要道少、區(qū)域可分流道路少的特點，因此，在分流條件差的情況下，建議多利用輔道或施工便道進行保通分流。

3.3 分流點設(shè)置

扎麻隆至倒淌河公路改擴建工程擴建期間的分流采取三級分流，分別設(shè)置交通誘導(dǎo)點、分流點、管制點分流。

4 結(jié)語

本文以扎麻隆至倒淌河公路改擴建工程為依托，對改擴建道路施工道路的通行能力進行分析，計算海東地區(qū)四車道改八車道的基本保通方案形式下的通行能力，比較區(qū)域路網(wǎng)承載能力和改擴建道路通行能力后，從分流對象、分流路徑和分流點等方面，制訂符合青海高原峽谷區(qū)域特點的安全保暢分流方案，為制定海東地區(qū)高速公路改擴建工程的安全保暢分流方案提供依據(jù)。