公路工程改擴建中安全技術設計研究

王芳

當前公路工程改擴建的實施，一般均采取邊通行、邊修建的方式來完成項目的建設工作。低等級公路提級改造為一級公路的技術特點給工程建設與運營安全保障帶來巨大挑戰，這些技術特點可以歸納為以下兩大方面：

1 邊施工邊通行影響改建工程施工階段通行安全與效率

對于采取邊通行、邊修建的方式來完成的擴幅改建工程，施工階段既有改建道路的工程車輛，又有本地或過境的車輛，交通沖突點較多，交通組織相對較復雜，無疑會為交通順暢、安全通行帶來問題。

從目前已經開展的改建工程看，存在兩種問題：一種是由于車道壓縮，沖突點增多，引起路段通行能力不足，可能會造成長時間或分時段的交通擁堵問題，第二種是由于車道變窄，變少，沖突點增多，引起駕駛員不安全駕駛行為增多，造成通行交通及通行交通闖入作業區的交通事故發生概率增大問題。

解決施工作業過程中的通行效率和安全問題，都需要公路養護施工作業區交通組織和安全技術。但我國在公路養護施工作業區交通組織和安全技術研究起步較晚，目前尚未形成完善的針對不同等級公路的技術體系。2009年頒布的交通部行業標準《公路養護安全作業規程》（JTG H10-2009）雖然對養護施工區的關鍵參數進行了定義，但這些定義主要以理論推導為基礎，并單純從保障交通安全的角度得出，對道路通行效率的考慮較少，而且并沒有針對各等級公路特點進行專門的研究和規定。

所以針對改擴建工程交通特點，開展施工過程交通組織及安全保障技術研究，對保障車輛順利通過施工作業路段，避免發生交通擁堵，并保障施工養護作業人員的安全，有著重要的研究價值和社會、經濟效益。

2 改擴建公路運營期安全保障面臨挑戰

2.1 我國一級公路普遍存在突出的交通安全問題

我國一級公路的交通安全水平顯著低于其他等級公路。表1給出了2011年我國各等級公路交通事故情況，從中可以看出一級公路的事故率分別是高速公路、二級公路、三級公路和四級公路的1.37、2.05、4.88和78倍，另外一級公路的死亡率、受傷率也明顯高于其它等級公路。因此，相對其他等級而言，一級是最危險的公路等級。

以往研究表明，一級公路作為僅次于高速公路的高等級公路，其線形設計指標普遍較高，主線運行速度也普遍較快，平交口多，不完全封閉導致的接入頻繁、橫向干擾嚴重等特征是導致上述問題的主要原因。

2.2 一級公路特點為其安全保障提出了更高要求

一級公路與鄉鎮的接入點多采用平面交叉的方式。平面交叉口是各流向車輛和行人集中交匯、通過和轉換方向的節點。不同交通流向、不同交通方式之間的相互干擾，不但會使交叉口處的通行能力降低，同時也很容易發生交通事故。對于改建后的一級公路而言，由于主線設計速度較高，車輛運行速度快，如果不對出入口進行嚴格控制、不對交叉口進行合理渠化，必將引發更嚴重的交通沖突。

接入口管理方面，由于公路設計缺乏操作細則，設計人員無法準確把握接入口控制標準，造成公路接入口控制不嚴格，加之公路路域的城鎮化進程較快，公路兩側開發強度增大，區域經濟的活躍促使城市功能強化。當地政府和居民在“路通財旺”的指導思想下，使公路兩側的土地聯片開發，橫交道路和路邊產業迅速發展，公路兩側的生產、生活、服務設施聚集，對公路接入口的需求迅速增加。這使得公路主線的通行能力和服務水平下降很快，交通運行質量也難盡人意，達不到預期的設計目標，更無法滿足日益增長的交通需求。部分接入口的接入位置不合理、視距嚴重不良等現象較多，容易誘發交通事故。

鑒于一級公路的運行特性，升級改造后必然面臨如何有效提高其交通安全水平和運行效率的問題，因此，迫切需要在公路設計和建設過程中，預先進行一級公路安全設計，提出合理的出入控制標準和科學的交叉口渠化管理方法，從而提高開通后的安全運營水平。

2.3 新老路差異沉降技術是工程中的重點和難點問題

國內外相關工程表明，舊路拓寬引起的路基差異沉降處理不好將對公路的使用壽命與使用品質產生直接的影響，甚至出現路面開裂等早期損壞。這些路面病害造成路面平整度不良、局部積水、路面摩阻系數下降等問題，如果不能在建設階段采取措施預防或在運營階段及時處置，將成為行車安全隱患。

2.4 重載運輸特點考驗改擴建項目路面的耐久性

從全國范圍看，隨著重載、渠化交通成為現代貨運特征，加上我國極端高溫及高溫持續時間每每創下紀錄，瀝青路面的抗流動變形能力不足問題日益顯露；調查表明，車轍已經成為我國80%瀝青路面大中修的原因，多條高速公路在通車5～8年就不得不進行路面翻修，經濟損失和社會影響都很大。

按照道路工程工期安排，一般是上半年路基施工、下半年基層和面層的施工，瀝青混合料面層會有一部分是在秋冬低溫季節施工。所謂低溫施工，是與現行施工規范中對瀝青混合料鋪筑時氣溫要求大于10℃相對而言，一般是指氣溫低于10℃條件下進行的瀝青混合料施工。此時，瀝青混合料與周圍環境的溫差很大，混合料的熱量散失很快；低溫季節常常伴隨著風速也比較大，從而更加快了瀝青混合料溫度的下降。

目前熱拌瀝青混合料在低溫季節施工時，一般都會采用提高瀝青混合料的拌和溫度的方式來保證路面質量。例如有文獻報道，普通瀝青混合料拌和溫度不宜低于170℃，改性瀝青混合料不宜低于185℃。這樣做一般認為會提高路面的壓實效果，但是實際實施過程中不但消耗大量燃料、成倍產生瀝青煙等有害氣體，而且更重要的常常使瀝青在施工時就嚴重老化，對最終瀝青路面的路用性能產生不利影響。

2.5 綠色交通發展對廢舊材料資源化利用和環保施工提出了更高的要求

公路改擴建施工過程中將產生大量的廢舊材料，廢舊材料如何處理，如何減少施工對環境的影響，是工程中需要解決的重要問題。

廢舊瀝青路面再生利用有利于保障道路網巨額國有資產安全和投資效益發揮，也是發展循環經濟，走環境友好和資源節約型交通發展之路的必然要求，同時也是實現道路交通產業結構優化升級的客觀需要。廢舊瀝青路面的再生利用在歐美發達國家已是普及技術。我國大多數省區市都或多或少地使用了瀝青路面再生技術。但是，我國廢舊瀝青路面再生始終沒有成為道路工程主流技術，目前工程規模應用非常有限，且存在冷再生路用性能需要提升、廠拌熱再生廢料利用率低、廢舊材料應用較少等問題。

圍繞《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》提出的“在重點行業和重點城市建立循環經濟的技術發展模式，為建設資源節約型和環境友好型社會提供科技支撐”總體目標，針對交通基礎設施固體廢棄物綜合利用以及“減量化、資源化、生態化”需求，全面提升道路工程這一體量最大的人工工程所具備的固體廢棄物資源化能力和效率，從道路工程自身廢棄物的循環利用、道路工程節能降耗兩個方面入手，對廢舊瀝青材料資源化綜合利用技術集成示范，有助于推動交通運輸行業資源循環利用和產業結構升級，有助于全社會資源的綜合利用、環境保護和經濟社會可持續發展。

2.6 施工噪聲對周邊人民生產生活影響較大

唐曹公路沿線城鎮化發展較快，改建工程的施工帶來的噪聲嚴重影響沿線人民的生產生活。為此，有必要開展能夠降低施工噪聲影響的施工技術。