髙速公路改擴建工程施工交通組織安全評價及關鍵技術措施

■陳友賢

（福建省交通規劃設計院，福州 350004）

1 概述

福泉廈漳高速公路全長268.3km，是典型的具有沿海及山區高速公路擴建特點。全線以兩側拼寬為主，有單側拼寬、單側分離、單側加寬以及交錯拼寬，擴建型式復雜、多樣，屬目前國內已建成的高速公路改擴建工程中難度最大的項目。該項目對全線施工交通組織進行專項設計，重車不分流，除個別工點外，均保證四車道保通。由于項目所在區域不具備大規模分流條件，因此從勘察設計階段開始就將高速公路“全程保四不分流”及“保安全、保暢通、保施工”作為改擴建施工交通組織的目標，并將該理念貫徹于設計、施工全過程，通過合理選擇對現有道路交通的影響最少、施工組織最優和確保施工期安全暢通的方案，最終實現了改擴建方案與施工、交通組織的緊密結合。

2 施工期間交通組織設計基本原則

2.1 交通組織遵循的原則

⑴遵守邊通車、邊施工的原則。

⑵安全原則。

⑶暢通原則。

⑷確保施工進度原則。

⑸效益最佳原則。

2.2 施工組織遵循的原則

⑴兩側拼寬的路基工程（含軟基處理、土方、涵洞通道接長）及橋梁基礎、下部、上部（與老橋拼接部分除外）采用左右兩側多個作業面同時施工；

⑵與主線分離的路基和橋梁工程以及新建隧道等，施工時基本不影響現有道路的通行，可多個作業面同時進行；

⑶跨線橋、互通、隧道拓寬等工程結合交通組織需要分步實施；橋梁拼接和橋面鋪裝以及路面等需交替封閉半幅施工的路段，應做好交通組織，分步實施。

⑷路網分流、強化管理，降低交通組織難度。

3 改擴建期間的交通安全評價及對策

目前國內高速公路改擴建工程中對影響道路交通安全隱患的排查及處理措施越來越重視，尤其是對路側交通安全設施拆除對行車安全的影響方面，這是新形勢的要求，也是時代發展的趨勢。因此改擴建期間道路交通安全評價及對策是施工交通組織研究的重點之一。

通過對福泉廈漳高速公路改擴建期間道路交通環境進行分析研究，影響行車安全的主要因素有：復雜的路面狀況、路側安全設施拆除以及道路兩側施工作業區的影響等，安全評價的主要結論及對策如下：

⑴路塹邊坡及拼寬橋臺基坑開挖

在路基施工階段初期，路塹邊坡及拼寬橋臺基坑施工可能由于現場地質與設計差異較大導致邊坡坡率、防護型式與現場不符、施工過程防護不及時、雨季沖刷滲透等原因，容易發生邊坡滑塌。

對策措施：施工時要結合現場開挖暴露的實際地質情況，動態調整設計方案并適時變更防護方案。施工交通組織設計應注意對路塹邊坡及拼寬橋臺基坑施工路段設置提醒、限速等標志、標線，做好應急預案，同時注意核查施工圖設計文件中邊坡開挖過程的臨時支護工藝、數量以及防護排架的設置等是否符合現場實際要求。

圖1 挖方防護排架示意圖

⑵交通安全設施拆除及臨空面

在路基施工后期，新老路基拼接施工至路床附近時，需要拆除原來設在路側附近的交通安全設施，對路面交通安全的影響比較大，主要體現在：路側交通標志拆除，影響駕駛員及時獲得路況信息；路面硬路肩被部分占用，導致建筑限界被壓縮，道路通行能力亦受到影響。尤其是路基及橋梁拼接時，將在路側產生臨空面，對交通安全影響很大。比如路基拼接時，需要拆除舊波形護欄并挖除部分硬路肩，路面僅設置臨時護欄，護欄安全等級達不到規范要求，存在較大安全隱患；橋梁拼接時，老橋防撞欄需要拆除，而且新老橋拼接前存在30～60cm左右空隙；如果過往車輛沖出行車道，沖到施工區域，會嚴重影響交通和施工安全。

對策措施：施工交通組織設計應根據施工工序合理安排護欄拆除順序。路側護欄被拆除前，根據新拼路堤高度，可在土路肩處采用護肩，以便提前設置新護欄以策安全。路堤段拆除護欄的長度可按成型路段新護欄的施工進度來確定，每次拆除護欄長度不宜過長，要做到新護欄設置在前，舊護欄拆除在后（含橋梁），新護欄兩側長度應比要拆除的護欄適當增長，以便對道路行車起到安全防護作用。拆除舊護欄前，應根據設計及養護規范要求，設置水馬、沙包防撞墻等臨時安全設施。同時還應考慮在拆除期間要增加安全維護人員、夜間施工警告頻閃等數量。

⑶互通及支線上跨橋改建

互通及支線上跨橋對高速公路交通安全影響較大，中墩施工將占用高速公路內側行車道，另外互通匝道拆除重建，需要考慮維持通車和交通安全兩方面的因素。

對策措施：①施工交通組織設計應考慮在互通匝道及支線上跨橋施工時設置防護棚和限高架，保證5.2m的安全凈空，增加值班人員、夜間照明等設施，并進行專項交通標志設計。互通立交施工時，需改建匝道，交通組織設計應對互通保通進行專項設計，設置保通匝道和相應交通安全設施及標志、標志，增加安全維護人員、夜間施工照明數量，尤其要注意保通匝道的標準，同時不要遺漏收費廣場的保通方案。②建議對上跨高速公路的橋梁進行橋型比選，可考慮采用增加橋跨、不設中墩的橋型方案,如采用鋼箱跨越等。

⑷路面及橋梁拼接施工

老路路面受超高漸變路段橫坡影響，超高緩和段需將老路路面挖除重建。因此本項目路面既有兩側施工，又有半幅封閉施工、半幅改臨時對向行車，另外橋梁拼接亦在此階段完成；受超高緩和段、橋梁構造物及路床驗收段落不連續等因素影響，往往采用分段施工，部分路段穿插施工。此階段對行車安全影響最大，原因如下：

①半幅施工、半幅對向行車的路段較多，如果僅采用臨時隔離墩維持對向行車，無法滿足車輛高速行駛的安全需要，且通行能力下降較多。另外若相應路段臨時交通標志設置過少，對于不熟悉路況的駕駛員來說，車道的突然變化會影響駕駛安全。

②該階段路側護欄已拆除，路面施工環境比較復雜，對行車安全的影響最大。

③橋梁拼接時，四車道保通困難。

對策措施：針對各工點、作業區進行逐個專項設計，合理布置臨時開口部位置，并統籌考慮前后路段交通標志、標線設置的協調性。臨時設施的數量應考慮一定的損耗量。橋梁拼接時，應考慮與路面拼接同步實施，并盡可能采用維持四車道保通的拼接方案。

⑸夜間施工

高速公路改擴建工程工期緊，通常會在夜間施工。夜間施工由于光線昏暗，駕駛員對施工區段的標志標線辨識不清，極易發生事故。

對策措施：施工交通組織設計應對夜間施工提出要求，尤其是互通出入口、車道數變化段等路段要設置車載流動施工指示牌，做好夜間施工的管制方案。

4 四車道保通的關鍵技術措施

福泉廈漳高速公路穿越了福建省經濟最發達的沿海地區，是貫穿福建南北的交通大動脈和主干道。由于本項目所在的運輸通道內不具備大規模分流條件，根據施工交通組織總體方案，改擴建施工時主線基本維持雙向四車道通行，不進行強制分流。路面拼接、橋梁橫向拼接、支線上跨橋、互通立交等關鍵施工工序則在安全性評價的基礎上針對四車道保通的要求進行專項技術設計。

4.1 主線橋梁上部構造橫向拼接 （通車狀態）

按國內早期高速公路擴建常規做法，接縫混凝土現澆施工后，在達到需要的強度前，車輛荷載不能作用在會引起位移的相位梁板上，車輛最好繞道行駛。但在交通流量大的情況下，存在以下問題：

⑴封閉單幅交通，另一幅改雙向通行，不僅降低通行能力，而且易引起堵車和引發交通事故，保通壓力大。

⑵由于車輛密度太大，封閉一幅交通至混凝土達到所需強度的時間不能太長，往往就要求澆筑縱縫的混凝土必須是高強、早強、早凝混凝土，這樣拼接部位的混凝土容易產生裂縫，影響工程質量。

因此在近幾年國內高速公路擴建工程中，采用通車狀態下對新老橋進行拼接已成為新的趨勢，并在具體工程實踐中得到運用，如滬杭甬高速公路、福泉廈漳高速公路以及廣深高速公路改擴建工程等。

⑴空心板拼接(圖2）

采用專門的施工夾具，在新老梁板拼接位置形成體外剛性連接，使體內的濕接縫混凝土在澆筑過程中變形連續，以保證混凝土的施工質量。該夾具采用工字鋼制作，橫跨新老梁板，通過螺栓夾緊工字鋼，使荷載得以傳遞。該拼接方式在滬杭甬、福泉廈漳高速公路擴建工程中推廣使用。

圖2 空心板拼接

圖3 T 梁橫隔梁拼接

⑵T梁拼接（圖3)

福泉廈漳高速公路擴建工程在T梁拼接時，采用焊接拼接部分橫隔板鋼筋及濕接縫鋼筋，澆筑濕接縫和橫隔板補償收縮混凝土。施工圖設計建議半幅封閉、半幅改雙向通行，在實施過程中大部分T梁橋在維持通車狀態下拼接，但采用封閉硬路肩及外側車道、限速、限重車等措施。

⑶減少新老橋差異沉降的具體措施：①設計方面：選取上連下不連的橋梁連接方式、老橋先加固后拼接、選擇合適的接縫混凝土材料、采用嵌巖樁、加大樁長、控制樁底沉渣厚度、樁底灌漿等；②施工方面：新橋加載、交通管制、濕接縫暫緩施工、橋跨中間增加臨時支撐、縱縫分段分時澆筑、接縫晚上施工等。

⑷新老橋拼接應盡量選擇在車流量較少的夜間施工，施工時應封閉拼接側的硬路肩，并進行限速，盡量減輕因車輛荷載作用引起的結構振動，保證拼接能取得良好的效果。拼接施工完成后，待濕接縫達到強度后需要二次觀測新橋的沉降，并檢查拼接部位有無異常情況，如出現裂縫等。對先行實施拼接橋梁取得經驗應及時總結，在后續進行的拼接橋梁中推廣。

4.2 支線上跨橋

（1）老路中央分隔帶設墩方案

由于老路硬路肩小于3.5m，如果新建支線上跨橋在老路中央分隔帶設墩，施工時需要封閉左右幅內側車道，無法滿足雙向四車道通行。因此，需先行加寬兩側的路基，以維持四車道通行。

（2）老路中央分隔帶不設墩方案

該方案支線采用加大跨徑直接跨越老路，不在高速公路中央分隔帶設中墩，上部可采用鋼梁、現澆連續梁、轉體施工等方案，但造價均較高。圖4為支線上跨福泉高速公路采用懸澆連續梁的防護棚設置方案。

圖4 主線下穿橋梁(中央分隔帶不設橋墩)

4.3 路面拼接及老路路面處治

福泉廈漳擴建工程針對路面拼接縫位置與保通的關系，提出兩套拼接方案：

（1）方案一：路面拼接縫位于第二車道中間

由于第一、二車道為小車道，第三、四車道為重車道，因此方案一將路面拼接縫設置第二車道中間，可避免重車直接作用于拼接縫附近，從而降低路面裂縫發生的幾率。缺點為施工時單向主車道僅余單車道，施工保通壓力大。

圖5 新老路面拼接方案圖 （一）

（2）方案二：路面拼接縫位于第三車道中間方案二主要是從施工保通出發，將拼接縫移至硬路肩中間，可保證單向雙車道通行。缺點為路面拼接縫位于擴建后重車道（第三車道）上。

圖6 新老路面拼接方案圖 （二）

福泉廈漳擴建工程采用第二方案，即路面拼接縫位于第三車道中間，并加強路面拼接處的工藝，從而減輕施工保通的壓力。

路面施工對高速公路通行影響較大，從四車道保通考慮，如果老路路面無需拆除，一般將兩側新建路面拼接到位，再根據老路路面處治方案，選擇是否需要分幅處治。因此老路路面是否拆除重建，是路面交通組織方案的關鍵，建議將路面施工的交通組織分為一般路段和特殊路段路面兩種交通組織方式。

⑴一般路段交通組織：原老路四車道限速行駛，兩側新建路面修建到位，如老路路面需要處治，視路面病害情況，選擇是否采用分幅施工的方案。

⑵特殊路段交通組織：特殊路段是指老路需要超高橫坡調整、增加橫向排水管以及路況差需要拆除重建的路段。交通組織方案采用先鋪筑臨時保通路面，再進行分幅施工，以實現四車道保通。

4.4 隧道

隧道擴建方案與地形、地質、施工難度以及路線總體設計等因素有關，一般情況下，高速公路隧道在擴建工程中均采用單洞單向通行。除雙洞均原洞擴建外，其余隧道擴建方案均可在新建隧洞的基礎上，與老洞組成雙向四車道保通。從保通實施過程的難度分析，兩側分離的隧道擴建方案在施工交通組織上壓力最小，容易實施，并可保證四車道通行。

4.5 增設高速公路主線橋

為滿足高速公路兩側城鄉經濟日益增長的需要，可利用高速公路改擴建有利時機，增設高速公路主線橋以解決高速公路兩側的通行問題。鑒于主線新建橋梁施工中不能中斷交通，建議采用以下技術措施進行交通組織：

⑴設置專項保通道路銜接橋梁兩端主線路基，高速公路車輛利用保通道路繞行，新增橋梁則可采用封閉施工的方案。

⑵新橋拼新橋方案：在高速公路兩側新建橋梁，兩側橋梁凈寬應大于7.5m，以滿足四車道通行需要。新橋斷面可占用老路硬路肩，施工時應加強臨時防護。在兩側新橋建成后，進行交通轉換，之后新建內側橋梁，橋梁拼接采用新橋拼新橋。橋下路基可留至橋梁建成后再開挖。

4.6 互通立交

互通立交不僅是路網的節點，亦是擴建工程最重要的環節，互通立交改擴建實施成功與否，直接影響保通目標的實現，可謂“牽一發而動全身”。因此，互通改擴建方案在方案構思時就應充分考慮施工交通組織實施的可行性，并將施工交通組織貫穿設計始終。如保通匝道的標準、保通匝道的平縱面線形應與現有匝道以及實施匝道銜接，以保證交通的順利轉換。收費站方案，尤其是收費棚和收費島的改建應滿足正常運營的需要，并能應對節假日等突發情況。

⑴設專項保通匝道

一般情況下，互通立交改擴建均應考慮設置保通匝道，即互通立交在改擴建期間，應通過保通匝道、臨時收費島等，維持正常運營。

⑵鄰近互通交替封閉

對交通量較少的相鄰互通、特殊施工要求的互通或縮短工期等情況，在區間分流條件較好、路網銜接便捷、繞行距離可接受的前提下，可考慮將相鄰互通按匝道流向交替封閉，以簡化施工方案，并可加快施工進度。

⑶交通量非常少或保通代價較大的互通，經論證可采用互通全封閉的施工方案。

4.7 路橋橫向銜接臨時保通

本項目在莆田段長距離軟基路段采用新建高架橋的單側分離擴建方案，老路相應路段在改造成整體式斷面的同時，還應根據規劃要求，在多處路段進行路改橋，其施工安排在交通轉換到新建的高架橋后進行。但施工中受征遷影響，高架橋未能按時間節點貫通。因此考慮在路改橋的前后設置雙向四車道的保通道路與高架橋橫向銜接，以保證交通按時轉換。

鑒于交通轉換路段范圍淤泥層厚約20～25m，上覆素填土1～3m，工程方案處理應以路基方案要安全、可靠，確保主線橋梁安全，路橋銜接處不出現過大的差異沉降，便于施工為原則。具體路段分別采用以下方案：

⑴樁基擋土墻加復合地基處理方案

對軟基硬殼層較薄的路段，路橋銜接處采取樁基擋土墻進行支擋，并可減少路橋銜接處的差異沉降。老路邊坡至橋路結合處保通道路范圍內的地基處理則采用小直徑鉆孔灌注樁復合地基。

⑵氣泡混合輕質土處理方案

由于氣泡混合輕質土具有容重比一般土體小，而強度和變形特性可以達到甚至超過良好的土體，固化后的自立性好，便于施工，邊坡坡率靈活，被廣泛地用于軟土地基上的路堤填筑、道路加寬及臺背填土等。鑒于樁基擋土墻加復合地基方案中的擋墻樁基持力層埋置較深，施工工期長，因此在實施時對軟基硬殼層在3m左右的路段，采用氣泡混合輕質土方案以縮短工期。

圖7 路橋橫向銜接處斷面圖

圖8 路橋橫向銜接處平面圖

5 結語

由于“邊通車、邊施工”是目前我國高速公路改擴建工程的常規模式，因此要求設計和施工都應將施工交通組織作為工程方案及實施的關鍵環節。本文依托福泉廈漳高速公路擴建工程，對高速公路改擴建工程的施工交通組織進行深入研究，在總結國內外已有研究成果的基礎上，提出相應的施工交通組織原則、方案及技術措施，并在施工中得到成功實施，其成果可為其他高速公路改擴建工程提供參考。

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