高速公路扩容建设交通组织方案

2022-09-21 16:46:37 来源:写作指导

摘要:为缓解高速公路交通压力,提高高速公路整体通行能力和服务水平,亟需对既有高速公路进行扩容建设。由于已营运高速公路不能进行长期断道封闭施工,必须采取“边施工、边通车、边收费”的建设方式,其施工期采取何种交通组织方式和方案将对施工安全和车辆行驶安全以及施工工期、工程建设成本、通行费用的损失等产生决定性影响。以成乐高速扩容项目乐山段为例,对高速公路扩建施工交通组织方式进行了研究,以期为类似工程提供借鉴。

关键词:高速公路;扩容建设;交通组织方案

1概述

成乐高速作为成都市贯通眉山、乐山等地最便捷的高速公路通道,自建成通车以来在区域经济带动下,交通量一直保持较高增速,交通拥堵问题较为严重,目前已不能适应区域经济社会发展和交通量增长需要,难以满足高速公路运输大通道的功能要求。对成乐高速实施扩容,能有效缓解成乐高速交通压力,大幅提升成乐高速的通行能力和服务水平,引导交通量持续增长,为地方经济发展持续提供动力和保障。根据设计方案,成乐高速扩容项目乐山段拟采用原路两侧加宽的方案,将现有双向四车道高速公路加宽至双向八车道。由于高速公路不能进行长期断道封闭施工,必须采取“边施工、边通车、边收费”的建设方式,其施工期采取何种交通组织方式和方案将对施工安全和车辆行驶安全以及施工工期、工程建设成本、通行费用的损失等产生重要影响。

2实施重点、难点分析

2.1上跨天桥数量较多

成乐高速扩容项目乐山段共有天桥12座,其中车行天桥7座,扣除目前暂定取消的2座人行天桥外,还需要建设天桥10座,所有天桥均需要在中分带设置中墩。中墩桩基一般采用大型旋挖设备进行施工,须占用约半幅两车道宽路面。对桥梁横隔板、湿接缝及桥面附属等进行施工时,对桥下车辆正常通行影响较大。

2.2主线纵坡调整

成乐高速扩容项目乐山段K97+800~K100+940段既有路属于长下坡路段,现纵坡采用“(-3%/870m)+(-3.9%/839m)+(-2.85%/561m)”组合,纵坡坡长、缓坡坡度不满足现行《路线规范》要求,为事故多发段,堪称“魔鬼”路段。通过此次扩容建设对纵坡降坡进行调整,现设计方案改为“(-3.55%/890m)+(-2.5%/480m)”的组合。路堑段以右幅两侧高差最深处K99+060挖6.1m最为典型;路堤段以右幅最大填方高度K112+180处填11m最为典型。调坡影响段总长1980m,降坡段桩号为左幅(K97+700~K99+680)1980m,右幅(K97+880-K99+760)1880m。该段纵向降坡的主要安全隐患为:纵向降坡里程长,施工长度达到1900m,影响里程长;路堑高边坡开挖,有落石、飞石等掉入行车道的风险,对行驶车辆有较大安全隐患;交通导改次数多,若不采取封闭施工,完成该段总计需要进行3次交通导改;降坡开挖后在路堑段形成的路槽易形成积水区,造成路基施工难度增加,工期滞后;受行车动荷载及路基静载影响,路槽有滑坡、塌方、坍塌的隐患。

2.3路堑高边坡开挖

对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡,这些边坡称为高边坡。其边坡高度因素将对边坡稳定性产生重要作用和影响,其边坡稳定性分析和防护加固工程设计应进行个别或特别设计计算。成乐高速扩容项目乐山段K97+510~K120+500段约23km范围内不均匀分布着27处高边坡,且均处于冰水堆积层地质区域,既有成乐高速对路堑两侧高边坡均采用框架锚杆梁、浆砌体等进行了防护。开挖高边坡时,将破坏既有边坡防护工程,原有防护砼具有飞溅、跳落等危害形式影响既有路行车安全。同时,由于此次施工红线征地线较窄,大部分高边坡路段均处于无地方道路及施工便道区域,冰水堆积层属于不合格填料,均需要外弃处理,若高速公路不采取封闭半幅或借道的交通组织方式,大部分段落将因无施工便道导致弃方无法外运,只能采取紧邻高边坡部位就近布置弃土场、以弃土场为突破口向两侧实施路堑开挖作业的方式进行高边皮开挖施27工,且每个作业面只能单点开挖、逐个掘进,施工进度将极其缓慢。

2.4施工纵横向便道无法满足施工需求

成乐高速扩容项目乐山段K97+510~K120+500地处乐山市夹江县境内,属山岭河谷堆积丘陵地貌,地形相对成都平原而言起伏较大,且当地水系发育沟渠密布,大部分横穿成乐高速主线两侧,施工纵向便道一次性连续打通非常困难。成乐高速于20世纪90年代末建成通车,其人行、车行天桥、下穿通道的净高、净宽大部分都不能满足大型施工设备通行要求,且原有的下穿通道在此次扩容建设中均需要两侧加宽。若高速公路不采取封闭半幅或借道的交通组织方式,由于施工纵横向便道无法满足施工需求,两侧路基、桥梁实施加宽施工要达到“边施工、边通车、边收费”的要求,施工组织将极为困难,施工工期难以得到保证,且既有高速公路的车辆通行安全也将受到较大影响。

2.5主线路改桥段

由于新建定慧互通E匝道须下穿成乐主线,主线K115+274.27处现有路基须改为跨线桥;设计桥长68.47m,由“20+25+20”三跨空心板和小箱梁组合组成;新建路改桥桥面距新建下穿E匝道路面高差为10.35m,E匝道设计宽度18m。按1∶1.5放坡计算,既有主线上口宽度须开挖107.3m;此处施工必须对主线实施断道,将既有主线交通量改移至由C、D匝道临时连接组成的临时道路通行。该处在施工时的主要安全隐患为:若半幅开挖进行主线桥施工,开挖深度达10.35m,受行车动荷载及路基静载影响,既有路基滑坡、塌方、坍塌的风险较大;临近施工区域车辆有冲出路基外隐患,且路基外紧邻深基坑,对驾乘、施工人员的人身安全有极大的安全隐患;桥梁施工,机械设备、人员多工况作业,对既有路行车有极大干扰,易造成驾驶人员注意力不集中,从而造成交通事故。

3施工交通组织方案分析

从以上施工重点、难点及路基桥梁加宽、路面罩面、桥涵加固和中央分隔带的基本施工程序分析,如果不采用半幅结合临时性全幅封闭施工,不但施工及车辆通行安全风险极大,也势必造成施工难度加大、施工工期加长和施工成本过高等不利情况;综合以上因素,为又好又快地完成成乐扩容乐山段工程建设目标任务,在统筹考虑安全风险、施工质量、施工工期、社会影响、经济效益等要素的基础上,根据国家和行业有关规范、标准,结合成乐扩容项目实际情况,并征求地方政府、高速交警、交通执法等意见后,决定采取半幅封闭结合临时性全幅封闭(原有天桥拆除、新建天桥梁体架设、偶遇突发事件等情况时进行短时间、临时性的全幅断道封闭施工)的交通组织方式,为施工和车辆通行尽可能创造一个安全的环境,以期快速高效地完成扩容加宽施工任务;此方案既能最大限度地为施工创造一个相对安全、高效的施工环境,又能最大限度地降低施工期的通行费损失、确保车辆通行安全,应为最有利于整体工程建设的方案。施工前,施工方制定了2种施工方案。

3.1方案一

方案一为全线半幅封闭、另半幅单向两车道通行。第一阶段乐山至成都方向半幅封闭施工,对应另半幅成都往乐山方向单向两车道通行。乐山至成都方向车辆在封闭施工期间分流绕行如图1所示。第二阶段,乐山至成都方向半幅封闭施工完成后,成都至乐山车辆改至已建成的半幅单向两车道通行。成都至乐山方向半幅封闭施工,乐山至成都方向车辆在封闭施工期间继续分流绕行。封闭施工期间,同步占用左幅紧邻中央分隔带的2个车道进行中央分隔带施工(包括中央分隔带护栏和绿化施工),如图2所示。成都至乐山方向半幅封闭施工完成后,双向八车道建成通车如图3所示。

3.2方案二

方案二为全线半幅封闭、另半幅单向两车道通行,待半幅建成后,半幅四车道双向通行。第一阶段封闭乐山至成都方向半幅施工,对应另半幅成都往乐山方向单向两车道通行,乐山至成都方向车辆在封闭施工期间分流绕行如图4所示。第二阶段,乐山至成都方向半幅施工完成后,成都至乐山方向半幅封闭施工,乐山至成都方向半幅四车道双向通行,如图5所示。第三阶段转入中央分隔带施工(包括中央分隔带护栏和绿化施工),占用两侧紧邻中分带的2个车道进行施工,如图6所示。该阶段施工完成之后完工通车,如图7所示。

4方案对比分析及建议

综合安全风险、施工质量、施工工期、社会影响、经济效益等方面的因素,对上述2个方案进行分析对比。

4.1方案对比分析

4.1.1方案一分析。1)安全风险:半幅封闭施工、半幅单向通行,完全消除了半幅双向四车道通行造成的安全风险,车辆对向冲撞风险低,应急救援通道正常;封闭施工中央分隔带,施工干扰小。对成乐高速无论运营安全还是改扩建施工安全而言,安全风险最低。2)施工质量:半幅全封闭施工,施工过程不受外界交通等因素影响,施工质量容易控制。3)施工工期:每次半幅封闭施工段落长68.61km,交通导改次数共2次,每次施工时间约9个月,总工期约18个月。从2020年3月1日开始半幅全段封闭,预计所有工程在2021年8月完工。4)社会影响:成都至乐山方向除眉山互通起点因交通导改车道数变窄可能略有拥堵外,其他段落不受影响;乐山至成都方向分流主要对青神区域的短途交通会造成一定影响,但影响不大,短途可借道乐青路,通过夹江县中心干道、S305、S103转井洪路出行。5)经济效益:施工车辆可以利用暂时关闭的收费站进出高速公路,可以跨互通经高速公路运输,施工运输效率较高;乐山至成都方向须强制分流9个月,对成乐高速公路通行费收入损失较大。4.1.2方案二分析。1)安全风险:第一阶段半幅封闭施工、半幅单向通行,此阶段与方案一相同,安全风险低。第二阶段半幅封闭施工、半幅双向通行,半幅双向通行距离长达68.61km,车辆对向冲撞安全风险急剧上升,极易诱发恶性交通事故,同时无法保障应急救援通道,应急救援处治能力降低;中央分隔带施工吊装混凝土护栏,影响施工安全和通行安全。此阶段无论对运营安全还是施工安全,安全风险最高。2)施工质量:半幅全封闭施工,施工过程不受外界交通等因素影响,施工质量容易控制。3)施工工期:每次半幅封闭施工段落长68.61km,交通导改次数共2次,每次施工时间约9个月,总工期约18个月。从2019年3月1日开始半幅全段封闭,预计所有工程在2021年8月完工;由于行车道距离施工范围较近,对施工通道、施工效率会产生不利影响,且施工安全保障系数较低,有可能导致工期延后。4)社会影响:第一阶段除试验段止点眉山互通因交通导改可能略有拥堵外,其他段落不受影响;乐山至成都方向分流主要对青神区域的短途交通会造成一定影响。第二阶段不中断成乐高速交通,影响乐山、夹江、青神至眉山区间往眉山方向不能进出收费站。第三阶段对两侧通行都有影响,主要是行车安全和施工安全的影响较大。5)经济效益:施工车辆可以利用暂时关闭的收费站进出高速公路,可以跨互通经高速公路运输,施工运输效率较高。乐山至成都方向须临时性分流2~3个月,对成乐高速公路通行费收入损失较低。须增设68.61km对向通行临时隔离设施,施工成本增加较大。

4.2方案决策

为客观、科学地评价各方案的优劣,综合考虑安全、质量等指标对上述方案进行评分。首先,根据各指标的重要程度,对各指标设置权重,其中安全生产权重0.5分,施工进度权重0.3分,施工质量权重0.2分;在确保基本的工程建设正常进行的前提下,经济效益为加分项,权重0.2分,社会影响为扣分项,权重-0.2分。各方案关键指标对比分析如表1所示。根据前述分析,并结合实际情况,各方案综合评分情况如表2所示。综上所述,方案一安全风险最低,施工质量、施工工期更容易控制,优于方案二,总得分最高。不足之处是可能会对夹江至眉山区域短途交通造成一定影响,通行费受强制分流影响大。基于改扩建施工保证安全、保证改扩建工程顺利进行的基本原则,建议采用方案一的交通组织方案。

5现场实施情况

按照以上交通组织方案组织施工,成乐高速乐山段顺利实施了扩容工程建设,工程施工期间未因改扩建施工发生任何重特大交通事故,施工安全、质量和工期也得到了有效保障。成乐扩容项目乐山段于2021年底顺利实现了全线八车道通车,极大地缓解了成乐高速交通压力,大幅提升了成乐高速通行能力和服务水平,为地方经济发展提供了有力保障。

6结语

结合既有高速公路实际情况,科学分析具体交通组织方式和方案,是高速公路扩容建设项目能否顺利、安全、高效实施的关键所在。在山地丘陵、高边坡较多、施工难点多且具有绕行条件的情况下,尽量采取半幅封闭进行扩容施工、半幅单向通行的交通组织方式,既能最大限度地为施工创造一个相对安全、高效的施工环境,又能最大限度地降低施工期的通行费损失,确保车辆通行安全,应为最有利于整体工程建设的方案。

作者:李俊 单位:中国葛洲坝集团第二工程有限公司