杭金衢高速公路改擴建局部封閉施工可行性研究

李海鋒,胡建平

（1.浙江省交通投資集團有限公司杭金衢分公司，浙江 杭州310020；2.杭金衢高速公路拓寬工程建設指揮部，浙江 杭州310020）

0 引言

高速公路改擴建項目或路段，其總體方案的擬定不同于新建工程，關鍵取決于技術方案與交通組織方案間的協調結果。國內改擴建實踐表明，兩側加寬方式在利用既有資源、節約造價、節約土地、運營集中高效等方面優點突出，一般情況下是首選的加寬方式，但其能否實現，還受施工期項目及路網的交通目標，以及技術復雜性等實施性因素制約。

改擴建實施方式有邊通車邊施工、全封閉施工、局部封閉施工三種，其中局部封閉又分局部時段封閉、局部路段封閉或兩者組合的情況。由于不同的實施方式，對應的技術復雜程度和對交通的影響程度是不同的，選擇不當對總體方案的科學性會產生影響。

杭金衢高速公路改擴建，經研究對牌頭至上溪路段采用了局部時段封閉施工的方式，科學合理地處理了總體方案目標與可實施性的關系。實踐證明，取得了良好的社會和經濟效益。

1 改擴建總體方案

1.1 加寬方案

杭金衢高速公路紅墾至金華段改擴建工程設計[1]全長約150 km，設計速度120 km/h，采用兩側加寬將原4車道改為8車道，主要的加寬方式為兩側拼寬，局部采用兩側分離增建（新嶺隧道段）[2]。

1.2 保通方案

以“中面層通車”為基礎，通車狀態下采用路網分流結合路段組織的方式實現全過程“保四”通行。分流以誘導分流、局部限流為主。

局部路段，局部時段封閉施工時，對封閉路段采用強制分流措施。

2 局部封閉原因

2.1 困難點密集、施工難以統籌

該項目地處微丘區，但仍有不少邊坡。其中在牌頭至上溪約46 km范圍內，現狀共有包括王市嶺隧道改路基等挖方高邊坡24處，占全線挖方邊坡的75%，對應高邊坡里程長度累計約10 km，占該段總里程的21%。另外，該段還包括4處互通改建、5處上跨天橋改建、1座主線橋拆除重建、1處滑坡整治。

這些均是改擴建工程的施工困難點，對運營干擾大，且各分項工程相互間工序、工期不同，交通組織方式不同，難以進行合理有效的統籌。

2.2 高邊坡施工技術手段有限

國內已有的改擴建項目更多集中在平原區，較少遇到高邊坡的情況，有條件地采用繞避方式解決。經研究，國內目前對類似規模大的高邊坡施工，技術手段十分有限。一般只能采用“多次小方量爆破”的方法，每次爆破前后須臨時封閉，等快速清理出路面后重新開放通行。經研究分析，改擴建工程高邊坡的開挖及運輸方式一般有以下三種可能的施工方式及特點。

方式1：邊坡較高，但背側較緩或為倒坡，可進行縱向兩端同時開挖和通過背側進行出渣運輸，僅少量渣土需通過高速進行清理。此方式施工難度一般，但施工較為快速，關鍵取決于開挖的總量。

方式2：邊坡較高，背側陡，縱向長度較短，且背側無開通便道的運輸條件，只能通過高速出渣。此方式施工難度一般，進展較快。

方式3：邊坡較高，背側陡，縱向長度較長，且背側無開通便道的運輸條件，地質好需進行控制爆破，只能通過高速出渣。此方式施工難度較大，進展較慢。

經調研，滬杭甬、滬寧、福廈漳高速改擴建大部分邊坡采用了上述方式1或方式2的施工方案，個別采用方式3。以滬杭甬個別邊坡采用方式3的經驗為例：

（1）單次爆破方量控制不大于2 000 m3，爆破后清理路面10～15 min；所有卸渣清理完畢約3 d。

（2）爆破前后各約15 min主線臨時封道，在20 000 pcu/d的流量下，通行恢復爆破前的正常狀態約需2 h。

根據牌頭至上溪段高邊坡的特點，即高（最高約 70 m）、陡（坡率 1：0.5～1）、規模大（部分超過 20萬m3），經逐處分析可知較多難以采用上述方式1或方式2，若采用方式3，則存在三個“無法保證”：

（1）無法保證暢通。

根據預測，施工期間該項目主線平均流量約5.2萬pcu，超過了原設計最大服務交通量（約5萬pcu）。這也是迄今為止，國內改擴建時交通量最大的工程（滬杭甬約4.5萬pcu、滬寧約4.7萬pcu、佛開約5萬輛、沈大約3萬pcu）。若在此路段實施“邊通車邊施工”，每次臨時封閉，后方長距離排隊將不可避免。之后由于清理存留在邊坡上的剩余大部分土石方，仍必須半幅封閉、借道另半幅雙向2車道通行，交通的持續擁堵也是必然的。由于邊坡數量多、土石方量大，這樣的臨時封閉次數可能達到上百次，并貫穿于整個施工期，這樣長時間、高頻率的臨時封閉將無法保證整個施工期的道路暢通。

（2）無法保證安全。

雖然在爆破和清理期間采用臨時封閉以保證交通安全，但在邊坡防護施工完成之前，邊坡始終處于裸露無防護的狀態，碎石脫落和松動難以避免，在雨天和夜晚尤其危險。在此狀態下通行，對于行車安全風險極大。圖1為清渣造成的運營安全隱患示意圖。

圖1 清渣施工的安全隱患示意圖

（3）無法保證工期。

采用“多次小方量”的方式，工效比集中爆破施工明顯降低。另外，此路段還有主線橋與跨線橋的拆建，隧道改路基需先建4 km便道等因素，由于維持交通需要，這些分項工程并不能同步施工。以上因素勢必使施工工期大大延長，經測算，約需44個月以上（計劃工期36個月），延長工期約8個月。表1、圖2分別為不封閉和封閉情況施工工期測算與計劃編排對比。

表1 高邊坡施工工期測算表 d

2.3 綜合分析

對邊通車邊施工及局部封閉施工作了綜合比較分析，如表2所列。

從以上分析可見，若采用邊通車邊施工，對該路段而言不僅毫無優勢，而且實施難度極大，基于此的兩側拼寬的方案就更難以實現。而若能集中封閉施工，意味著全線施工難度與工期制約最大的路段可以提前完成，并與該項目先行實施的新嶺隧道段一起提前改善杭金衢的通行狀況，相對邊通車邊施工，也可提前具備容納更多交通量的能力，減少后期分流。

圖2 施工計劃編排對比圖

3 局部封閉施工的可行性

3.1 路網

3.1.1 全線改擴建路網分流方案

杭金衢改擴建分流方案以正常運行疏導分流、擁堵分流及長時段或短時段強制性分流組成。

分流路徑按長途過境、中短途跨區間及其它區間三類，以高速分流為主、地方道路分流為輔，根據不同時段需求，共計約25條，對應的誘導點8類、分流點13個、管制點24個。圖3為其中的一例，表示杭州及以北至衢州、江西、福建中西部長途過境交通的分流路徑。

3.1.2 局部封閉段分流路徑

由于浙江省高速路網基本形成，為局部封閉施工提供了基本保障，在全線分流方案的基礎上，仍按高速路網分流為主的理念進行了分流路徑設計，如圖4所示。主要分流道路：杭新景高速、諸永高速+甬金高速、S103省道：次要分流道路：上三高速+甬臺溫高速等。

3.2 分流效果分析

若牌頭至上溪段實施局部時段封閉施工，按該路段各地出行的比例，保守地將主線流量全部分流至三條主要路徑。對分流道路服務水平進行了預測，如表3所列，預測分析結果表明分流道路具備承擔分流的能力。

3.3 其他

3.3.1 工程優化

根據以上研究，經報請浙江省政府及交通運輸部同意，杭金衢改擴建牌頭至上溪段采用局部時段封閉施工方案，據此設計單位對工程技術方案進行了優化，節省造價9 000萬元。

3.3.2 地方道路局部提升

考慮交通量波動及節假日等因素，為避免S103局部穿鎮路段過于擁堵，由省公路局牽頭對局部段進行了改善提升。

3.3.3 加強源頭分流與分流道路交通誘導

在封閉期內，利用全線改擴建分流設施，進一步在省際、主要節點加大疏導力度，總量削減。在分流的地方道路上設置完善的指示標志，引導交通。

表2 方案比較表

圖3 分流路徑之一路網圖

圖4 封閉段分流路徑地形圖

4 實際效果驗證

4.1 封閉施工效果

經各參建單位努力，封閉期內該路段的難點工程全部完成，實際封閉期為2015年6月6日-9月28日，期長115 d，比預計6個月縮短1/3多，成效突出。

4.2 分流效果

封閉期內，經加大宣傳、加強管理，分流道路運行良好，整個封閉期內未發生任何負面影響。

對分流道路回訪分析表明，在路網相對完善的前提下，充分發揮了路網自身的潛在消化能力。以諸永高速為例，實際承擔的分流量僅為原預測的一半，對通行影響很小。

表3 封閉段分流分配情況一覽表 萬pcu/d

4.3 主線后期流量回升

2016年春節前，先行實施的新嶺隧道段交付通車以來，對杭金衢主線流量進行了跟蹤，流量回升明顯。

5 結語

（1）高速公路改擴建總體方案的確定還受可實施性的制約，由于改擴建的復雜性和特殊性，設計時應同步對實施方式進行研究，確保方案合理可行。

（2）在路網相對完善的前提下，對大交通量高速公路改擴建，局部封閉施工是可選的方案之一。實踐證明杭金衢高速公路改擴建牌頭至上溪段局部封閉施工是科學合理的，方案的順利實施取得了良好的社會經濟效益。

（3）路網結構完善地區，其路網自身的消化能力是分流設計時，值得考慮的因素。

（4）改擴建工程設計需同步對關鍵施工方案、施工計劃進行更加細致的分析，對精細化設計提出了更高的0求。