高速公路改擴建工程交通組織施工區長度劃分研究

王偉，陸雨函，李劍

（蘇交科集團股份有限公司，南京210017）

1 引言

我國從20 世紀90年代開始高速公路的建設工作，經過近30年的建設，高速公路基本“成網成環”，極大地促進了我國經濟社會的發展，同時為沿線居民出行帶來極大的便利【1】。隨著機動車保有量的增加及物流產業的發展，居民出行需求進一步增長，高速公路的交通運行壓力進一步凸顯，早期修建的高速公路已經不能滿足當前高速公路交通運行的需求，改擴建成為高速公路發展的必然趨勢。

由于擬改擴建的高速公路在區域路網中承擔重要的功能，改擴建施工期間需要制定合理的交通組織方案，確保施工過程中既能滿足施工進度要求，又能為車輛提供一個相對良好的交通運行環境，保證車輛安全通行【2】。

2 高速公路改擴建交通組織

2.1 改擴建交通組織

高速公路改擴建施工期間，必然會對原道路上的車輛運行產生影響，降低通行效率，交通組織的目的是通過對車流的引導與控制，在保證施工進度的前提下，確保車輛安全通行【3】。盡管任何交通組織措施都無法消除由于改擴建施工對車流運行效率帶來的影響，但通過交通組織，能夠協調施工進度與交通運行效率、交通運行安全的平衡，實現多方共贏。

2.2 改擴建施工特點

與新建高速公路不同，擬改擴建的高速公路在區域路網中承擔著重要的功能，一般采用“邊施工，邊通車”的模式進行，這就對改擴建期間的工程技術提出了更高要求【4】。統計發現，已經實施改擴建的高速公路多采用半封閉分段交叉施工的方式進行。因此，在施工前需要確定施工路段的長度，以此減少改擴建施工對交通運行的影響，同時兼顧施工進度。

3 高速公路改擴建施工區劃分

根據經驗總結，高速公路改擴建工程多采用分段“邊通車，邊施工”的模式進行，在施工區范圍內，由于交通環境復雜，需要制定有效的交通組織方案，權衡改擴建施工與交通運行之間的關系。眾所周知，無論采取何種交通組織方案都無法消除施工對交通運行的影響，施工作業區不能太長，否則會降低改擴建高速公路的整體運行效率；施工作業區也不能太短，否則會影響施工進度，增加施工難度。因此，施工作業區長度的確定，需要綜合考慮施工進度要求、交通運行效率、交通運行安全等多方面因素，通過交通組織方案，實現多方平衡。

3.1 保障施工作業區交通運行安全

在高速公路改擴建期間，如何保障施工作業區內交通運行安全，是交通組織必須要考慮的問題之一。針對施工作業區長度而言，施工作業區過長，不僅會降低高速公路的整體通行效率，而且需要增設大量的交通安全設施，進而增加施工成本；施工作業區長度過短，經過施工區的車輛需要頻繁更換行駛軌跡，增加交通安全風險。因此，合理的施工作業區長度是保障施工作業區交通安全和節省施工成本的關鍵之一。

3.2 提升區域路網整體利用效率

交通流量大是擬改擴建高速公路交通運行的典型特征，為保障施工路段的交通運行安全與施工進度，需要對施工路段實施交通分流。在制定交通分流方案前，需要對擬改擴建高速公路區域路網的道路存量資源進行分析，針對施工區段長度而言，施工區長度越長，需要分流的車輛就越多，區域路網的利用效率就越高。

3.3 保障施工效率與施工質量

對高速公路改擴建工程而言，施工作業區長度直接影響到施工的進度，施工區長度過長，在規定的時間內完不成施工；施工區過短，則需要頻繁更換施工區域，造成時間浪費。因此，高速公路改擴建工程需要確定合理的施工作業區長度，在保證施工質量的基礎上，提升施工效率。

4 高速公路改擴建交通組織施工區長度模型

根據以往的經驗及交通工程理論，高速公路改擴建工程施工區一般可分為警告區、過渡區、緩沖區、施工作業區及終止區5個部分【5】（見圖1）。

圖1 高速公路改擴建施工區各段劃分示意圖

4.1 警告區長度

警告區位于施工作業區的開端，主要包括減速安全行駛距離S1、車輛間最小安全距離S2與排隊長度S3。作為施工作業區的開端，必須設置完備的交通安全設施、限速提醒標志，確保駕駛員能夠及時接收相關信息【6】。

式中，S 為警告區最小理論值，m；S1為車輛由正常行駛速度減速至限制速度時的最短安全距離，m；S2為避免車輛與前車追尾，剎車至v 時的最短安全距離，m；S3為警告區因交通擁堵時的車輛排隊長度，m；v1為車輛正常行駛時的速度，km/h；v2為車輛行駛至減速區后的速度，km/h；v 為車輛在警告區路段的行駛速度；t 為駕駛員接收到減速信息后的反應時間，取2.5s；φ 為道路摩擦阻力；i 為高速公路的設計縱坡；g 為重力加速度，取9.8m/s2。

4.2 過渡區長

高速公路改擴建工程施工作業區中的過渡區包括上游過渡區與下游過渡區，上游過渡區（Ls上）主要是為了保證由于占道施工引起車輛行駛軌跡轉換時的行車安全，保證車輛行駛軌跡橫向轉變時的安全需要【7】。下游過渡區（Ls下）是為了保障駕駛員駛回原車道所需要的距離，一般為30～50m。

式中，Ls為過渡區中上游過渡區的最小理論長度，m；W 為施工所占車道寬度，m；v 為車輛在施工作業區路段的行駛速度，km/h。

4.3 緩沖區長度

高速公路改擴建工程施工作業區交通環境復雜，當車輛由過渡區駛入施工區前，需要設置緩沖區，以避免駕駛員由于操作不當引起交通事故。

式中，H 為緩沖區長度，m；v 為車輛在警告區行駛時的運行速度，km/h。

4.4 工作區

工作區長度（Lc）的確定涉及施工成本、施工周期、施工作業難度、道路通行能力、限速標準、時間跨度等多個因素，根據JTG H30—2015《公路養護安全作業規程》等現行規范及已經實施改擴建工程項目經驗，推薦工作區長度為4000m。

4.5 終止區長度

終止區是指車輛駛離下游過渡區后，加速至正常行駛速度時所需要的長度。

式中，Z 為終止區長度，m；v 為車輛駛離下游過渡區后的行駛速度，km/h；t 為駕駛員接收到減速信息后的反應時間，取2.5s。

5 扎倒公路改擴建施工區長度計算

5.1 扎倒公路概況

扎倒公路是國家高速公路北京至拉薩高速公路青海省的重要組成部分，同時也是青海省高速公路“橫二”的重要組成部分。扎倒公路改擴建工程是完善國家與青海省高速公路網，促進區域經濟社會發展，滿足交通運行需求的必然要求。

不同的限速標準直接影響高速公路的通行效率，扎倒公路設計速度與最高限速均為100km/h，考慮到改擴建高速公路的整體通行能力與交通運行安全，交通組織方案提出扎倒公路施工作業區中，警告區第1 車道限速80km/h，第2 車道限速60km/h，上下過渡區限速、緩沖區與工作區限速60km/h。

5.2 扎倒公路改擴建工程交通組織施工區長度確定

以扎倒公路改擴建工程交通組織為例，其中一段設計標準，路面縱坡為2%，該段設計速度為100km/h，根據交通組織方案，工作區限制速度為60km/h。經計算，施工作業區各段長度見表1。

表1 改擴建工程施工作業區長度計算值與取值表m

6 結語

高速公路改擴建施工區長度直接影響施工進度、施工質量、車輛通行效率及交通運行安全，因此，高速公路改擴建工程施工前首先需要確定施工作業區的長度。根據高速公路改擴建工程施工區長度計算模型，經計算取整，推薦扎倒公路改擴建工程施工作業區長度為6000m，其中，警告區長度1750m，上游過渡區80m，下游過渡區40m，緩沖區80m，工作區4000m，終止區50m。本文通過對高速公路改擴建工程施工作業區長度的研究，為同類高速公路改擴建工程施工作業區長度劃分提供借鑒。同時，除確定施工作業區長度外，在施工前需要規范引導標志、警告標志、隔離措施等交通安全設施的布設，提升道路標志的可識別性，保障施工期間的交通運行安全。