高速公路改擴建臨時通行方案可行性評價研究

曾 暉 周 釗 譚書龍 段凌云

(成樂高速公路有限責任公司,四川 成都610000)

1 概述

近年來隨著我國經濟的快速發展和機動車保有量的快速增長,高速公路交通流量激增,導致部分高速公路已不能滿足現狀需求,亟需改擴建。高速公路的改擴建有多種方案,其中的非封閉改擴建施工方式會影響高速公路的正常運營,造成一定的交通壓力和安全隱患,因此需要制定一套安全合理的臨時通行方案,評價臨時通行方案可行性的評價方法就顯得尤為重要。

近年來針對高速公路改擴建施工區臨時通行方案的研究較多。張豐焰等[1]探討了改擴建工程交通組織設計原則和設計方法；何小洲等[2]對施工區的車頭時距分布、地點車速分布、車道占有率等進行了深入分析；呂紅振[3]、賈志杰等[4]等通過對改擴建高速公路的多種交通組織模式的優缺點分析,優化設計了交通組織方案；朱慧芳[5]對高速公路施工區的交通組織方案進行了優化及仿真評價；邱禮球等[6]構建了高速改擴建項目交通組織的評價指標體系。綜上,針對改擴建高速公路臨時通行方案的研究主要集中在定性的分析上,或是參數不易量化的定量分析上,難以實際應用,因此本文擬設計一個可方便應用于不同高速公路改擴建工程的臨時通行方案評價方法。

2 評價指標分析

高速公路改擴建臨時通行方案評價指標的選取,需要在科學性、實用性、全面性、動態性和可操作性五個原則的基礎上,提出具有代表性和可操作性的評價指標體系。非封閉施工的高速公路改擴建工程,工程施工主要考慮施工安全、施工成本、施工工期等制約因素,而高速公路運營需要重點考慮通行安全、通行能力、通行效率、通行費效益等影響因素,工程施工與高速公路運營之間是相互制約、相互影響的關系。因此本文結合相關的工程經驗和研究成果,并綜合考慮施工和運營的影響因素和相互關系,主要從安全效益、施工效益、社會效益和經濟效益四方面建立評價指標體系；然后利用層次分析法,依據客觀因素以定量的形式確定影響因素的權值,并建立可行性評價方法。

2.1 安全效益

安全是高速公路改擴建施工的首要目標和必要條件,只有在保障安全前提下的臨時通行方案,才能保證施工和交通組織順利進行,減少因為不安全因素而造成的直接和間接經濟損失,主要有四個考核指標。

2.1.1 車道設置情況:合理的車道設置是保障高速公路行車安全的關鍵,正常運行的高速公路一般都設有行車道、超車道和應急車道,因此在高速公路的改擴建施工路段,也需要考慮車道設置情況對安全效益的影響。主要考核指標有車道種類、車道寬度、路面質量、車道連續性等。

2.1.2 對向車道隔離情況:對向行車的主要安全隱患是車輛對向沖撞和燈光炫目,而又以大貨車的安全隱患最大,對向車道間的隔離措施不容忽視。主要考核指標有中央隔離設施的防撞等級、防眩效果以及雙向通行路段的貨車比例等。

2.1.3 交通轉換點:交通轉換會影響交通流的連續性,導致車流速度和車輛間距的波動變大,影響交通安全。主要考核指標有交通轉換次數和交通轉換點的間距等,交通轉換次數越少越優、交通轉換點的間距越長越優。

2.1.4 交通導改點:交通導改既會增加施工時間成本和經濟成本,又會影響交通流的安全和效率。主要考核指標有交通導改點的數量和間距等,交通導改點越少越優、交通導改點間距越長越優。

2.2 施工效益

除了安全效益,施工效益也十分重要,因為只有盡快的保質保量的完成改擴建施工,才能提高施工路段的通行能力、安全效益和社會經濟效益,主要有兩個考核指標。

2.2.1 施工質量是高速公路改擴建的基本要求,也是高速公路改擴建可行性的一個重要考核指標,這里的施工質量既包括建成段的、又包括施工過程中的。主要考核指標有路面的平整性和耐久度、交通誘導標志的設置質量、交通安全設施的設置質量等。

2.2.2 施工工期也是施工效益的一個重要影響因素,在保證施工安全和質量的基礎上,工期越短,對道路交通的影響周期也就越短。主要考核指標有施工周期的長短等。

2.3 社會效益

高速公路作為為社會提供通行服務的交通設施,其社會效益是其存在的根本,因此高速公路改擴建期間的社會效益影響不容忽視,主要有兩個考核指標。

2.3.1 通行便利程度:高速公路改擴建施工過程中施工路段的通行能力降低、車行速度和舒適度下降,還更易誘發交通擁堵,導致部分交通流繞行,對社會效益產生了較大的影響。主要考核指標有繞行交通流的比例、因繞行增加的里程與正常通行里程的比值、繞行影響周期長短等。

2.3.2 通行成本:高速公路改擴建施工過程中會導致通行時間、通行距離等成本的增加。主要考核指標有時間成本、經濟成本(包括燃油費、車損費、通行費等)等。

通過前面的分析,本文構建了以安全效益、施工效益、社會效益和經濟效益為主體框架的4個一級指標,并進一步細化構建了10個二級指標,如表1所示。

表1 臨時通行方案的可行性評價指標

3 可行性評價方法

通過前面的分析可知,由于臨時通行方案可行性評價指標(用U表示)的影響因素層次和數量較多,適用于層次分析法來計算,因此為了客觀、科學、切合實際的評價各臨時通行方案的優劣,下面建立層次分析計算法。

首先根據一級指標的重要程度,對4個一級指標分別賦予權重WA、WB、WC、WD(取值區間為(0,1)),影響因素越重要取值越高,反之越低:

然后根據二級指標的重要程度,對10個二級指標分別賦予權重,一級、二級指標的權重關系為:

最后通過對臨時通行方案影響因素層級的劃分、權重的確定,建立可行性評價方法。

式中:U——臨時通行方案可行性評價總分值；

Wi——第i個二級影響因素的權重；

Pi——第i個二級影響因素的優劣程度分值,取值區間為(0,10],影響因素越優分值越高,反之越低。

4 應用案例

4.1 案例工程簡介

以全長28km的成樂高速青龍場-眉山試驗段改擴建工程為例,驗證評價指標體系和評價方法的可行性。成樂高速是連接成都與樂山的黃金旅游通道,現狀交通流量大,達到設計交通量的70%,在高峰時段容易擁堵。為此成樂高速自2017年開始實施擴容建設,由原雙向4車道擴改為雙向8車道,該試驗段構建了四種臨時通行方案。

方案一:小段落間隔施工。

首先施工兩側路基和下面層,左右兩幅均形成臨時雙向4車道通行能力。然后以4公里間距為一個施工單元,交通導改為半幅雙向4車道通行、對向半幅封閉施工。再然后交通導改至已經完工的半幅雙向4車道通行,另外半幅封閉施工。最后占用兩側緊鄰中分帶的2個車道進行中央分隔帶施工,本單元建成后轉入下一個單元繼續施工,如圖1所示。

圖1 方案一施工示意圖

方案二:以互通為界間隔施工。

與方案一相似,只是將封閉施工段落的長度調整為了互通與互通之間的連續路段,如圖2所示。

圖2 方案二施工單元劃分圖

方案三:半幅單向2車道通行。

首先樂山至成都方向半幅封閉施工,對應另半幅單向2車道通行。然后將成都至樂山方向的車輛改至已建成的半幅單向2車道通行；成都至樂山方向半幅封閉施工,并同步占用樂山至成都方向緊鄰中央分隔帶的2個車道進行中央分隔帶施工。

方案四:半幅先單向再雙向通行。

首先封閉樂山至成都方向半幅施工,對應另半幅單向2車道通行。然后在樂山至成都方向半幅施工完成后,成都至樂山方向半幅封閉施工,樂山至成都方向半幅雙向4車道通行。最后在成都至樂山方向半幅施工完成后,轉入中央分隔帶施工,占用兩側緊鄰中分帶的2個車道施工。

4.2 應用結果

首先應用本文建立的可行性評價指標體系,對這4種臨時通行方案建立可行性評價打分表；然后通過行業內的知名專家學者進行打分；最后應用前面建立的可行性評價方法,對專家打分結果進行計算分析,評價結果如表2所示。

表2 臨時通行方案可行性評價打分表

由上表可以看出,應用本文的評價方法,這四種方案中方案三得分最高,為最優方案。而成樂高速改擴建試驗段也采用了這種方案,并于2019年11月較原計劃提前一個月順利的建成通車,整個改擴建施工過程中未發生過人員死亡事故和嚴重交通擁堵事件,驗證了本文評價方法的可行性。

5 結論

本文主要分析半幅施工、半幅臨時通行的高速公路改擴建臨時通行方案。首先分析了評價通行方案可行性的指標體系,然后構建了相應的評價方法,最后通過在成樂高速公路改擴建工程的應用驗證了指標體系和評價方法的有效性,對類似改擴建工程臨時通行方案的設計和比選具有參考意義。