單線公路隧道改建為單幅隧道的安全性評價

敖宗岳 周潔

摘要：利用二級公路改造提升為一級公路是改善當地通行能力、促進經濟社會發展的較低成本途徑，改建過程利用單線公路隧道改建為路線單幅隧道方案有較大經濟意義。本文結合某改建工程中對二級公路單線隧道改建為一級公路單幅隧道的設計方案，從隧道速度的協調程度和平縱線形指標優劣、隧道橫斷面改造形式、交通標志標線的設置及完善等方面，建立利用既有單線公路隧道改建為路線單幅隧道方案的安全性評價。

Abstract： The upgrading of secondary highways to the primary highways is a lower cost way to improve local traffic capacity and promote economic and social development. During the reconstruction process， it is of great economic significance to use single-track highway tunnels to transform into single-span tunnels. This article combines the design plan of a secondary highway single-track tunnel converted into a primary highway single-span tunnel in a reconstruction project， the safety evaluation of the scheme of using the existing single-track highway tunnel to be converted into a single-span tunnel is established from the coordination level of tunnel speeds， the pros and cons of vertical alignment indicators， the transformation way of the tunnel cross section， the setting and improvement of traffic signs and markings.

關鍵詞：單線隧道;改建;單幅隧道;安全性評價

Key words： single-track tunnel;reconstruction;single-span tunnel;safety evaluation

中圖分類號：U455.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0121-03

0? 引言

由于交通量的增加，一些丘陵地區的普通干線公路改擴建工程中，有不少二級公路改造升級為一級公路的工程，既有隧道擴挖工程成本高，施工要求高;新建2座隧道作為一級公路分別作為路線左、右幅征地多、工程量大;為降低公路改擴建工程成本，利用既有單線隧道改建并增建第二線隧道不僅能降低公路改擴建工程成本，同時能夠節約耕地、林地的占用，具有重要的經濟、環保意義。

本文基于華東地區某省道改擴建工程中，對既有二級公路單線隧道進行改建，作為一級公路路線右幅隧道設計方案進行研究。建立公路改擴建（尤其是二級公路改擴建為一級公路）中利用既有隧道作為路線單幅隧道方案的安全評價體系。

1? 隧道速度協調性和平縱線形指標評價

1.1 速度協調性評價

1.1.1 運行速度預測

根據一級公路運行速度預測模型[1]，利用公路路線安全性分析系統，對擬改建隧道洞口接線段進行運行速度預測技術，分別得到小型車、大型車的運行速度圖（圖1）。在采用運行速度協調性評價標準[2]的基礎上，引入運行速度梯度ΔIv對其進行評價。

經計算，選取的既有隧道小型車運行速度在78～96km/h，且相鄰路段的運行速度差值小于15km/h，|ΔIv|<10km/（h·100m）;大型車的運行速度在57～72km/h，且相鄰路段的運行速度差值小于15km/h，|ΔIv|<10km/（h·100m），運行速度協調性總體較好。

1.1.2 設計速度與運行速度協調性評價

設計速度與運行速度協調性評價是對同一路段的設計速度與運行速度的差值（Δ=|VD-V85|）進行評價，用以反映設計條件與今后運營狀況的一致性程度。經計算，隧道洞外接線段運行速度在80～100km/h之間，與主線一般路段80km/h的設計速度差之小于20km/h，隧道內運行速度保持在78～83km/h之間，與隧道路段60km/h的設計速度差值略大于20km/h（若隧道設計速度取40km/h，則隧道運行速度與前后路段的速度差將大于40km/h），考慮該隧道改造后建筑限界受限，建議在隧道入口前設置超速抓拍系統，控制隧道段車速。

1.2 平縱面線形指標評價

根據利用既有單線公路隧道改建為路線單幅隧道設計速度及其平面線形、停車視距，檢查其縱斷面線形指標滿足規范要求情況。（表1）

經核算，選取工程實例的既有隧道線形指標均滿足規范要求。

1.3 隧道出入口一致性評價

隧道洞口內外側各3S運行速度行程長度范圍內的平縱線形應保持一致。特殊困難地段，經技術經濟比較論證后，洞口內外平曲線可采用緩和曲線，但應加強線形誘導設施[3]。按設計速度分別為40km/h、60km/h、80km/h計，對所選取工程實例的既有隧道進行核查。

經核查，選取工程實例的隧道入口位于參數為154.272m的緩和曲線上，入口內外平面線形不一致，出洞口外靠近半徑為12000m的凹形豎曲線，出口外縱面線形不一致，應在入洞前、入洞后、隧道中、出洞前及出洞后設置凸起路標作為線形誘導標，建議隧道入洞前凸起路標的設置起點位于平曲線起點前100m;隧道出洞后凸起路標的設置終點位于豎曲線終點處。入洞前100m至入洞后100m和出洞前100m至出洞后100m路段間距按照8m設置，其余路段設置間距可稍長，可控制在15m，同時還可在凸起的路緣石邊緣增設LED誘導燈，設置間距可與凸起路標一致。

2? 隧道橫斷面

2.1 隧道建筑限界

2.1.1 現狀隧道建筑限界

此處選取工程實例的既有隧道凈寬8.5m，其中路面寬7m，余寬2*0.25m，檢修道寬2*0.75m，隧道建筑限界凈高5m，檢修道凈高2.5m，檢修道高度為25cm，洞內路面為人字坡，橫坡為2%。

2.1.2 隧道改造方案

針對該工程實例，提出下列兩種改造方案：

①方案一。

將該隧道按照60km/h的標準進行改造，拆除兩側路緣石，路面挖除重建，路面寬度增為8m，其中車道寬度為3.25m（內側）+3.5m（外側），左側側向寬度為0.5m，右側側向寬度為0.75m，兩側余寬0.25m。隧道建筑限界凈高5m，洞內路面為2%縱坡。該方案運營期間明確客貨分道行駛的管理模式，3.25m內側車道為小客車專用車道，大客車和貨車禁入。且在入口前增設禁止行人禁入、禁止非機動車禁入標志，行人和非機動車由周邊村莊繞行（應提前做好出行路線的宣傳工作）。

②方案二。

將該隧道維持40km/h的標準進行改造，拆除右側路緣石，路面挖除重建，路面寬度增為7.5m，其中車道寬度為3.25m（內側）+3.5m（外側），左側側向寬度為0.25m，右側側向寬度為0.5m，隧道建筑限界凈高5m，洞內路面為2%的單向縱坡。該方案運營期間明確客貨分道行駛的管理模式，3.25m內側車道為小客車專用車道，大客車和貨車禁入。且在入口前增設禁止行人禁入、禁止非機動車禁入標志，行人和非機動車由周邊村莊繞行（應提前做好出行路線的宣傳工作）。

2.1.3 兩種方案的服務水平分析及方案比選

計算時，設計小時交通量系數為0.1，方向不均勻系數為0.55，設計速度為60km/h的基準通行能力取1600pcu/h/ln，設計速度為40km/h的基準通行能力取1400pcu/h/ln。

綜上，兩個隧道改造方案服務水平均在三級及以上，滿足規范[4]要求。

對方案二進行運行速度計算，其運行速度與設計速度差值過大，相鄰路段設計速度差值過大，協調性不良，易成為安全隱患。因此采用方案一為推薦方案。

2.1.4 推薦方案建筑限界評價

一級公路單向行車公路隧道建筑限界規定如表5[5]。

①推薦方案中，車道寬度略小于規范要求，需進行車道寬度安全合理性分析。

設計速度為60km/h時3.5m的車道寬度是針對車道實行客貨混合行駛的情況[4]。考慮按照推薦方案改造后實行客貨分道的管理模式，內側車道交通狀況與城市快速路較為接近，參考《城市道路路線設計規范》、《城市道路工程設計規范》和浙江省地方標準《城市道路機動車道寬度設計規范》，設計速度為60km/h時，小客車專用車道寬度可采用3.25m。

②側向寬度、余寬均符合要求。

③推薦方案中未設置檢修道，運營期間養護作業時，需臨時封閉一個車道進行作業。

④凈高基本符合要求，建議稍微降低路面標高。

2.2 洞口接線橫斷面過渡

考慮到擬改造隧道前后分離式路基的車道寬度為2*3.75m，而隧道內車道寬度為3.25m（內側）+3.5m（外側），車道寬度不一致，應在距離洞口3S設計速度行程外，設置車道寬度漸變過渡段，漸變率不大于1/100。

由于隧道內無硬路肩，因此隧道與洞口接線的橫斷面存在突變。根據既有公路隧道運營情況的調查，隧道洞口端墻被撞以及機動車變道不及時沖上檢修道的概率較高。在隧道洞口設置渠化線等設施。

選取工程實例波形護欄應搭接至隧道側壁處（滿足建筑限界的要求）。

建議在隧道入口前30m范圍內設置斜向行車方向的渠化線，為寬度45cm的黃色實線，設置角度為45度，設置間距為1m。

3? 交通標志及標線

3.1 交通標志設置情況

選取工程實例的隧道改造設計方案中，交通標志的布設情況如下：

3.1.1 公路信息指引標志

①隧道前設置有隧道名標志及長度組合的標志;

②隧道內設置有里程牌、百米牌;

③在隧道入口設置有線形誘導標。

3.1.2 警告標志設置

進入隧道前組合標志設置有隧道開燈標志。

3.1.3 禁令標志設置

①隧道入口前組合標志有限高標志、禁止超車標志;

②隧道出口后設置有解除禁止超車標志;

③隧道入口前的小半徑曲線之前設置有60km/h的限速標志。

為進一步提升公路安全保障水平，建議對選取工程實例既有隧道的改造補充完善以下標志：

①隧道入口前補充禁止行人進入、禁止非機動車進入標志;

②隧道內增設消防設備指示標志用于指示隧道內消防設備位置;

③在隧道內增設行人橫洞指示標志用于指示隧道行人橫洞位置，隧道發生緊急狀況下，可以指示人員逃生;

④在隧道入洞前，平曲線起點前100m處設置客貨分離預告標志和告知標志，并設置“大型車靠右行駛”的告示標志，在客貨分離起點處左側車道設置小客車專用車道標志，在通過隧道出口后，設置客貨分道解除標志。

3.2 交通標志設置情況

選取工程實例的隧道改造設計方案中，交通標線的布設情況如下：

3.2.1 車道邊緣線、車道分界線

按照一級公路要求，設置車道邊緣標線，車道分界標線，其中車道邊緣標線20cm寬，連續設置的標線每隔15m設置3cm的排水縫一道。車道分界線15cm寬，實線段6m，間隔為9m。

隧道內車道邊緣線、車道分界線采用縱向振動標線，標線寬度同普通熱熔型標線，總厚度6mm，突起部分4.5mm。

3.2.2 縱向減速標線

隧道進口路段150m范圍設縱向減速標線，駕駛員主觀視覺將感覺到車道在逐漸變窄，提醒他們提高注意力，進行減速，緩慢前行確保安全。減速標線漸變段長30m，菱形塊虛線由窄變寬，寬度從10cm漸變為30cm，減速段長100m，可根據實行情況適當減短，菱形塊虛線寬30cm，標線厚度2mm。

3.2.3 凸起路標

路緣帶處設置凸起路標，內側路緣帶內設置聚碳酸酯材質單面黃色反光凸起路標，間距為15m;右側路緣帶內設置頂部具有蓄能自發光功能的凸起路標，間距為15m。凸起路標的各項性能及規格應符合相關規定要求。

3.2.4 隧道反光環

隧道內空間狹小，路側景象單一，隧道內安裝的反光環，配合車燈被動反光，可補充照明，改善行車誘導，提高隧道內行車安全系數。

為進一步提升公路安全保障水平，建議對選取工程實例既有隧道的改造補充完善以下標線：

①150m長的縱向減速標線調整到隧道入口前半徑為340m的平曲線之前路段;

②隧道入口前半徑為340m平曲線起點前100m處，至隧道出洞后豎曲線終點處，車道分界線采用實振動標線;

③隧道入口前半徑為340m平曲線起點前100m處，至隧道出洞后豎曲線終點處，車道分界線采用實振動標線，建議車行道邊緣和分界線上設置高質量凸起路標，入洞前100m至入洞后100m和出洞前100m至出洞后100m設置間距為8m，其余路段間距為15m。同時，在凸起的路緣石邊緣設置LED誘導燈，出入洞口和中間段落LED誘導燈設置間距與凸起路標一致;

④隧道入口側墻端面設置距路面2.5m高度的立面標記。立面標記的顏色為黃黑相間的傾斜線條，線寬、間距均為15cm。設置時立面標記向下傾斜的一邊朝向車行道。

參考文獻：

[1]JTG B05—2015，公路項目安全性評價規范[S].中華人民共和國交通運輸部，2015.

[2]周宏敏.基于不同運行車速預測模型的道路安全性評價[J].黑龍江交通科技，2008（12）.

[3]JTG D20—2017，公路路線設計規范[S].中華人民共和國交通運輸部，2017.

[4]JTG B07—2014，公路工程技術標準[S].中華人民共和國交通運輸部，2014.

[5]JTG-T D70—2010，公路隧道設計細則[S].中華人民共和國交通運輸部，2010.