高速公路隧道洞口安全設施設計研究

侯 萌

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司，遼寧 沈陽 110166)

1 概 述

2017年8月10日，陜西安康縣境內京昆高速公路秦嶺1號隧道，發生一起大客車碰撞隧道口的交通事故，造成36人死亡13人重傷，直接經濟損失約3 533萬元。調查報告認定“8.10”特大事故為一起生產安全責任事故，直接原因是駕駛者在休息不充分，處于嚴重疲勞狀態下行駛，事故路段限制速度為60 km/h，鑒定結果顯示司機在事故前速度已達到80～86 km/h，超過限速的33%～43%，這是發生這起事故的最大因素，需要贅述的間接原因為事故現場隧道洞口端墻及檢修道端部未設置安全設施進行防護，路面視認效果不良，限速標志設計缺失等。筆者認為駕駛員的失誤不應以生命付出為代價，最大限度地保證道路使用者的生命與財產安全是道路寬容設計的基本理念，公路設計應始終貫徹落實保護人的理念。

安全設施設計應做到主動引導與被動防護相結合，縱觀全國高速公路隧道洞口，安全設施設計良莠不齊，隱患點層出不窮，本文將針對這種現狀，優化隧道洞口安全設施設計，最大程度保障行車安全。

2 安全護欄設計

隧道洞口內外路面寬度有明顯突變，這一情況在全國非常普遍，隧道洞口端墻及突起的檢修道端部是最大的隱患點，隧道入口處護欄端部若直接延伸至隧道洞口端墻，端墻及檢修道端部暴露在外，車輛極可能正面碰撞危險點，造成車毀人亡，若隧道外護欄漸變過渡至隧道洞口，那么端墻作為障礙物被隔離在護欄以外，將會很大程度降低發生事故的概率，減少事故的嚴重程度。護欄的類型、等級、長度、過渡段線形、漸變率這幾點是影響隧道洞口護欄整體功能的關鍵因素。

混凝土護欄為剛性護欄，變形程度小，從安全角度考慮為首選，在隧道洞口處漸變段可設置混凝土護欄或采用混凝土護欄與鋼護欄相結合的形式進行過渡，上一版《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2006)中，隧道洞口處護欄端頭的設置侵占了隧道建筑限界，筆者認為端頭在設計上既應做到不侵占隧道建筑限界C值，也應保證檢修道端部不暴露在外，那么護欄應漸變過渡至隧道檢修道端部，并與檢修道側立面齊平。《高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范》(JTG D80-2006)之5.8.3條規定，“隧道洞口連接線路段路側護欄防護等級應為SB級”。根據經驗計算，隧道外標準段護欄漸變過渡至檢修道端部橫向寬度變化值最大為2 m，漸變率參照表1(摘自《公路交通安全設施設計細則》)執行，過渡段宜采用直線型，設計速度120 km/h對應的剛性護欄漸變率為1∶22，漸變段長度為44 m。但混凝土護欄也存在缺點，冬季風吹雪地區，混凝土護欄阻雪，不僅增加除雪難度更因易積雪影響行車安全。

表1 上游護欄端頭外展斜率

波形梁護欄為半剛性護欄，變形程度大于混凝土護欄，可將洞口一節SB級波形梁護欄立柱由2 m間距變成1 m，以此減少其變形程度，從而增加護欄的碰撞能量。車輛輪胎易撞擊隧道檢修道側立面，為避免絆阻帶來的傷害，護欄板下設置矩形管摩擦梁，摩擦梁與立柱之間的連接件可采用槽鋼替代六棱形防阻塊，從而增加剛度。隧道外標準段護欄過渡到檢修道端部橫向寬度變化值最大為2 m，漸變率參照表1執行，過渡段宜采用直線型或拋物線型，設計速度120 km/h對應的半剛性護欄漸變率為1∶17，漸變段長度需要34 m。

這里漸變段長度并非洞口前設置護欄的總長度，以波形梁護欄為例，護欄的防護長度可參照圖1執行。若護欄為獨立段落，且假定高速公路設計速度為120 km/h，那么b1值可根據表2(摘自《公路交通安全設施設計細則》)，選取事故嚴重程度較高的情況為150 m。c1為端部結構的長度，若該路段為填方則為12 m，若為挖方，應根據挖方橫斷面土路肩外邊緣至挖方坡底的橫向寬度，按照漸變率計算出端部結構的長度，四車道及以上公路，b2=0.5b1，C2為下游護欄端部的長度，一般取12 m，這樣對于獨立段落護欄的防護長度可得。若洞口前連續設置護欄，最小防護長度b1可根據圖1計算，b1=F/tan 5°，F是護欄面至障礙物外邊緣距離，駛出角度是根據類似公路駛出路外事故調研獲得，保守選用5°，可計算出b1值，中型貨車碰撞A級波形梁護欄，變形范圍長度為24 m，同樣車型的車輛碰撞SB級波形梁護欄變形長度原則上應小于24 m，b1取值為24 m即可，設計上可分別計算出這兩種方法的b1值，取兩者最大值。

圖1 護欄防護長度示意圖

表2 b1取值

橋梁距離隧道較近路段，橋梁防撞墻直接延伸至隧道口端墻，沒有做任何的漸變過渡，洞口擺放數個防撞桶是目前省內外隧道入口的現狀，考慮到已建成的混凝土護欄難以拆除，若新建混凝土護欄則可能會對橋梁結構造成很大程度的破壞，從減小破壞橋梁結構和方便維修的角度考慮，建議橋接隧道路段洞口前采用市場上技術成熟的護欄過渡段定型產品，結構形式不限，但必須滿足以下要求，首先護欄防護等級為SB級(四級)，須通過國家交通安全設施質量監督檢驗中心小型客車、大型貨車和中型客車的SB級實車碰撞試驗，滿足《公路護欄安全性能評價標準》(JTG B05-01-2013)相關要求，護欄必須具有合格的檢測報告，方可用于本工程；其次，護欄端部應與檢修道端側立面、橋梁防撞墻迎撞面之間實現平滑過渡對接或連接，過渡對接或連接部分處理應滿足現行規范要求，最后護欄安裝和使用必須符合產品使用說明、《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2017)，圖2為應用于遼寧省高速公路隧道洞口安全設施改造工程的隧道洞口前護欄過渡段定型產品。

圖2 遼寧省護欄端部與隧道洞壁、橋梁防撞墻搭接處理圖

兩個隧道間距不足百米路段，建議護欄不進行漸變過渡。若采用過渡方式存在安全隱患，駛出隧道的車輛因明暗洞效存在視距不足的情況，而應急車道內剛起步的車輛速度較低，兩者易發生追尾，所以前隧道出口護欄與后隧道入口護欄設置為直線型設置是最優方案，既能保證不滿足停車視距的硬路肩內禁止停車，又將檢修道及端墻隔離在護欄以外。可采用如下施工方案：護欄立柱全部打入在硬路肩上，位于路面內的鋼護欄立柱可采用先機械鉆孔后打入施工方式，立柱周邊與路面間隙采用撼砂回填的工藝再用乳化瀝青封堵，防止雨水滲入。

出洞口端護欄可采用與隧道側壁搭接方式進行處理，鋼護欄呈直線型由隧道內漸變過渡至主線路基標準段，出洞口端護欄也可直接延伸至隧道洞口端墻，兩種方案從安全角度和施工可操作性上都可行。

3 輪廓標設計

高速公路要求全線設置輪廓標，直線路段設置間距不應超過50 m，曲線路段根據曲線半徑大小確定設置間距。隧道洞口路段，尤其是入口處護欄漸變段，考慮因素不僅僅只是曲線半徑，還應加強對駕駛人的提醒，可以將輪廓標間距加密到最小值8 m為宜。

4 標志標線設計

高速公路隧道外右側硬路肩寬度為2.5 m或3 m，隧道內右側路緣帶一般為0.5 m，隧道內外路面寬度不一致，應在隧道入口前設置不小于3 s設計速度行程長度的過渡段，且過渡段的最小長度不應小于50 m，所以將隧道入口前50 m硬路肩上施劃導流線，作為寬度不一致的過渡段。同時，駕駛人駛入、駛出隧道的過程會產生“黑白洞效應”，產生的這種盲區對于駕駛人心理會產生影響，駕駛人在經歷該過程中一定不能發生變換車道的駕駛行為，所以在隧道前后一定距離內的同向車行道分界線設置為實線，并配套設置禁止超車標志和解除禁止超車標志。不可變換車道的長度與3 s設計速度行程長度、視覺恢復時間、隧道洞口加強段照明強度、行車環境氣候等相關，根據規定隧道入口前至少150 m、出口后至少100 m作為不可變換車道的長度。駕駛人在黑白洞效應范圍的多會發生剎車行為，為增加路面摩擦力，隧道洞口內外可采用彩色防滑標線，同時從視覺色彩上加強對駕駛人的警惕。

5 結束語

高速公路隧道洞口為交通事故的高發地，需要從設計源頭進行風險規避。本文從護欄的類型、等級、長度、過渡段線形、漸變率和交通標志標線等方面，提出了主動引導與被動防護相結合的設計方案，最大限度地保障了駕駛者的生命及財產安全。