成樂高速公路半封閉擴建施工交通組織研究

謝興華， 王洪明， 程世勇， 汪洋

(1.四川成樂高速公路有限責任公司， 四川 成都 610000；2.四川交通職業技術學院公路交通安全四川高校重點實驗室， 四川 成都 610000)

近年來有關高速公路改擴建交通組織問題的研究較多，如王淼、汪超、賀海、陳禮彪等分別針對安新(安陽—新鄉)、津濱(天津—濱海)、滬寧(上海—南京)、廈蓉(廈門—成都)高速公路改擴建施工交通組織進行了分析研究；張明武和馬小虎研究了互通式立交的改擴建施工交通組織；邱禮球等從通行服務、經濟效益、區域路網交通影響、交通安全4個方面構建了改擴建施工交通組織評價指標；霍東芳等對改擴建工程交通組織的服務水平、負經濟效益、交通環境影響評價指標體系作了量化分析。從已有工程案例來看，目前所采取的交通組織方式有全封閉、半幅封閉、全幅部分分流、半幅部分分流、開放和組合6種，每種方式都有其適應的特殊路網連通條件和通行能力要求，并且除全封閉方式外都不同程度存在安全隱患或影響工期問題，而全封閉方式在路網迂回條件不足的施工路段容易導致片區性交通出行不便和運輸經濟損失。為此，該文以成樂(成都—樂山)高速公路擴建工程為例，針對上下行路網快速迂回通行條件不平衡的青龍場—眉山路段，探討半幅封閉施工的單向交通組織方法。

1 工程概況

成樂高速公路是四川中部連接成都與眉山、樂山的黃金旅游通道，也是G5京昆(北京—昆明)高速公路與G93成渝(成都—重慶)環線高速公路的共用段，是國家公路網規劃的重要聯絡線，交通量自建成通車以來一直呈快速增長。其中青龍場—眉山段2015年的觀測交通量為37 153 pcu/d，達到設計交通量的70%，加之貨車占比達48%，在高峰期易出現車輛緩行和堵塞現象，已無法適應地區經濟社會和交通發展需要。為此，該路自2017年開始實施擴容建設，由原雙向四車道擴建為雙向八車道，擴建主線全長127.6 km，其中新建41.5 km，原路加寬86.1 km。

該高速公路是四川省首條實施擴建的高速公路，由于交通量巨大、通道地位突出，且原路多為低路堤設計，存在橋涵凈空不足、上跨通道少、縱向借道或臨時新建便道困難、結構物和路面病害多、棄土和取土場分散等多種不利因素，施工及交通組織難度大、安全風險高。為探索安全高效的擴建工程施工技術及交通組織策略，為全路施工積累經驗，選擇交通量最大但地形條件相對較好的青龍場—眉山段作為試驗段，采用設計施工總承包(EPC)模式建設，合同總工期24個月，其中路面施工期12個月。

如圖1所示，試驗段為原路雙側加寬改造，每側加寬8 m，將路基寬度由原25 m擴為41 m，擴建路線全長28 km，共設青龍、彭山、永豐、眉山4處互通式立交及32座主線橋梁、25座車行天橋、1處服務區。該路段的地理位置特殊，雖然周邊有G245、S103等國省干道與之大致平行，但由于同期有成都經濟區環線高速公路和工業大道在建，并且試驗段靠成都方向的青龍場、鄧雙等上游互通分流條件有限，路網同時接納試驗段兩個方向分流的能力較弱，尤其成都至樂山方向難以利用現有路網實現快速迂回通行，采用全封閉施工勢必造成嚴重交通擁堵和區域性高速出行困難，社會影響較大。因此，政府部門及運營公司均要求在施工期間盡最大努力保持公路通行，尤其要優先保障成都至樂山方向的車輛通行，并且對工程建設的環境保護、運營保暢、施工進度和安全管控都提出了嚴格要求。

圖1 試驗段的路網環境

2 方案提出

試驗段的擴建施工大體分為路基及橋涵施工、水穩層及路面下面層施工、路面中上面層施工3個階段。其中，路基及橋涵施工均在原有路面外進行，基本不影響車輛通行，無需采取專門交通組織；水穩層及路面下面層施工雖然需拆除路側護欄并開挖應急車道，但通過增設路側臨時防護和實施車速管控即可達到通行保暢與安全要求；而路面中上面層施工需占用路面進行原路病害處治、橋涵加固及半幅罩面，與交通嚴重沖突，是進行交通疏導與分流組織的核心階段。由于在路面中上面層施工前路面下面層施工已完成，具備臨時雙向四車道通行能力，根據試驗段的交通流特征及周邊路網條件，擬定4種交通組織方案。

2.1 方案一

如圖2所示，交通組織方案一采取分段半幅封閉施工，另半幅雙向四車道通行，即以每4 km為一單元，每次同時對兩側各1個單元進行錯位半幅封閉施工，把施工段交通流引導至對側半幅雙向四車道臨時通行，同時為緩解交通壓力，將雙向重型貨車分流至其他道路通行；待該半幅施工完成，將其導改為雙向四車道臨時通行，對側半幅封閉施工；對側半幅施工完畢后恢復全幅雙向通行，同時對兩側的一、二車道實施交通管制，進行中分帶施工，施工結束后解除交通管制，轉入下一組單元施工。

圖2 交通組織方案一示意圖

2.2 方案二

交通組織方案二與方案一總體相同，唯一區別在于將每次封閉施工的單元長度延長至相鄰兩個互通立交之間，以減少整個施工過程的交通導改次數。

2.3 方案三

交通組織方案三采取全線半幅封閉施工，另半幅單向兩車道通行。第一階段，封閉樂山至成都方向半幅施工，該方向車流在眉山南收費站分流下道繞行，并在眉山、樂山周邊收費站進行誘導分流，另半幅保持原狀通行(見圖3)；第二階段，待樂山至成都方向半幅施工完成，將成都至樂山方向車流導改至該半幅的三、四車道單向通行，同時對其一、二車道實施交通管制，進行中分帶施工，另半幅則封閉施工(見圖4)，期間樂山至成都方向車流繼續在眉山南收費站分流下道繞行，直至全部施工完畢，恢復全幅雙向通行。

圖3 交通組織方案三第一階段示意圖

圖4 交通組織方案三第二階段示意圖

2.4 方案四

交通組織方案四的第一階段與方案三第一階段相同，即全線封閉樂山至成都方向進行半幅施工，該方向車流分流下道繞行，另半幅保持原狀通行。第二階段與方案三不同的是：樂山至成都方向半幅施工完成后，首先將該半幅導改為雙向四車道通行，另半幅封閉施工，此時成都往青龍、彭山、眉山方向不能出站，青龍、彭山、眉山往樂山方向不能進站；待另半幅封閉施工完畢恢復全幅雙向通行，同時對雙向的一、二車道實施交通管制，進行中分帶施工，直至全部施工完畢(見圖5)。

圖5 交通組織方案四第二階段示意圖

3 方案對比分析

3.1 方案對比

根據擴改工程施工和交通運營保障需要，從安全風險、施工質量、施工工期、交通運營和施工成本五方面對上述方案進行對比分析。

3.1.1 安全風險對比

方案一和方案二均同時有兩處半幅雙向通行路段，由于只能采用水馬、錐桶等臨時對向隔離措施，不僅防撞等級低、缺乏防眩能力，會增大對向車碰撞概率和事故嚴重程度，而且無應急通道，對事故的應急處置條件差，易誘發次生事故，尤其是成都至樂山方向基本不具備重型貨車分流條件，通行貨車會進一步增大事故風險。此外，相比方案二，方案一還因施工時間更長而使高風險狀態的存續時間增加，安全性更差。

與前2種方案相比，方案三和方案四的第一階段均采取半幅施工、另半幅單向通行，不僅對施工的干擾小、能有效防范車輛碰撞風險，而且應急通道正常，安全風險最低。但方案四的第二階段施工與前2種方案相似，采取另半幅雙向通行，且距離長達28 km，安全風險在所有方案中最高。

3.1.2 施工質量對比

方案一和方案二均采用分段半幅施工，交通導改點前后段落的路面無法與封閉區域同步施工，路面搭接部位多，需后期專門處理，對路面平整度影響大。其中方案一的分段數量最多，對施工質量的影響最大。

與前2種方案相比，方案三和方案四采用全線半幅封閉施工，施工過程不受交通等因素影響，施工質量易把控。

3.1.3 施工工期對比

由于合同工期較短，施工工期是影響成樂高速公路擴建交通組織的敏感因素。方案一采取半幅雙向通行，缺乏讓行條件，為避免大面積擁堵，左右幅最多各允許一個單元同步施工，全段施工共需進行7次交通導改，預計需要有效施工時間約12.5個月，不能按期完工；方案二將交通導改減為4次，所需有效施工時間降至8.3個月，考慮到季節與天氣等不利因素影響，按期完工難度較大；相比之下，方案三和方案四采取全程半幅封閉施工，只需進行2次交通導改，總有效施工時間約6個月，可按預期完工。

3.1.4 交通運營對比

方案一和方案二均不中斷雙向交通，但由于交通流存在路幅和車道轉換及因缺乏可靠對向隔離設施需嚴控行駛速度，在施工段落易造成交通擁堵，使公路服務水平降低。其中方案一的施工期最長，影響時間也最長；方案二的施工單元較長，更易發生嚴重交通擁堵。此外，2種方案需雙向分流重型貨車，這在成都往樂山方向難以實施。

方案三除在試驗段起止點因交通導改可能存在一定擁堵風險外，其他段落基本不受影響。但由于樂山至成都方向需實施分流，會一定程度增加車流繞行距離，并且對眉山至青龍場區間的短途交通影響較大。

方案四的第一階段施工對交通運營的影響與方案三相同。第二階段施工雖然不中斷雙向交通，但由于成都往青龍、彭山、眉山方向不能出站，青龍、彭山、眉山往樂山方向不能進站，對相關片區在施工期間的對外快速交通影響顯著。

3.1.5 施工成本對比

方案一的交通導改次數多，且施工車輛難以跨互通經高速公路調運，運輸效率低，施工成本最高。方案二的交通導改次數有所減少，且施工車輛可利用暫時關閉的收費站進出，但仍難以跨互通經高速公路運輸，施工成本也較高。

方案三和方案四都只需進行2次交通導改，且施工車輛可利用暫時關閉的收費站進出和跨互通經高速公路運輸，施工運輸效率比前2種方案高。但方案四的第二階段需一次性增設28 km對向通行臨時隔離設施，施工成本增高。

3.2 方案選擇

為定量對比各方案的優劣，對各方案的上述對比項目進行量化分析。設方案i的第j對比項目的受影響評價值為qij，按10分制量化，分值越高則受影響程度越重。其中安全生產和交通運營的qij由專家打分；施工工期、施工成本和施工質量的qij用相應工程預算值與各方案中最大值之比的10倍進位整數表示，即：

qij=[10xij/max{xij;j=1,2,3,4,5}+0.5]

(1)

式中：xij為方案i的第j對比項目的工程預算值，其中施工質量項目按其關鍵影響因素取交通導改點的數量。

按照生產安全優先、施工質量和交通運營次之，并兼顧施工工期與成本的原則，給各對比項目賦權重值kj(見表1)，并由式(2)計算各方案的受影響程度綜合評價值Qi(見表2)。

(2)

表1 對比項目的權重值

表2 交通組織方案的影響評價值對比

從表2來看，方案三的綜合受影響程度得分最低，為保證工程施工的綜合效益最大化，試驗段擴建施工采用方案三進行交通組織。該方案的最大優點在于安全風險和施工成本低、施工工期短、施工質量易控制，主要不足在于單向交通分流會一定程度增加樂山至成都方向的繞行距離并影響眉山至青龍場區間的短途快速交通。

4 方案實施

4.1 配套措施

針對方案三對施工的要求與不足，實施過程中采取如下配套交通疏導保暢與安全防護措施：

(1) 在樂山至成都方向的施工路段上游互通立交、出入站口設置醒目的交通誘導標牌，通過公共媒體向社會發布信息，利用樂自(樂山—自貢)、成麗(成都—麗江)、遂洪(遂寧—洪雅)、成仁(成都—仁壽)等周邊高速公路對該方向過境車輛進行交通分流，并將因分流增加的迂回通行里程控制在20 km以內。

(2) 通過“一路四方”聯席會議積極協調地方政府及其交通和公安部門，做好樂山至成都方向區域進出車輛交通引導，利用遂洪、成仁、成都第二和第三繞城等高速公路和濱江大道、岷東大道等高等級公路實現快速繞行，并將增加的繞行路線長度控制在30 km以內。

(3) 針對水穩層及路面下面層施工需拆除原路側護欄并部分開挖應急車道及后期占用兩側一、二車道進行中分帶施工存在的車輛闖入施工作業區的風險，分別在二車道外側采用4段水馬+1段新澤西護欄混合隔離或反光錐桶隔離，同時將施工路段限速統一設為60 km/h，并按照1 人/km的標準設置安全員，及時巡查和維護隔離、限速設施。

(4) 將主線原跨線天橋和沿線電力桿線的拆除施工集中安排在第一階段封閉成都至樂山半幅期間一次性完成，并通過嚴密施工準備與過程指揮、協調，將通行半幅的斷流施工作業時間嚴格控制在4 h以內。

4.2 實施效果

該試驗段已于2019年11月較計劃提前1個月建成通車。通過對方案三及配套交通暢通與安全保障措施的實施，在施工期間除發生26起車輛刮撞防護設施的輕微財產損失事故、因1起施工車輛撞裂人行天橋邊墩需緊急拆除和1起施工挖掘機轉場運輸時掛倒電線桿阻礙車輛通行，造成合計約5 h交通中斷和周邊部分村鎮斷電外，未發生過人員傷亡事故和其他嚴重交通擁堵事件，較圓滿地完成了安全生產目標任務。

分析施工期間交通事故與交通擁堵形成原因，除駕駛員疲勞駕駛或操作不當等直接原因外，也與水穩層及路面下面層和中分帶的非封閉占道施工期間對車速缺乏連續執法監管有關，導致部分車輛的實際行駛速度仍高達90～110 km/h，易引起車輛頻繁穿插超越及相互干擾。在工程項目以后階段的擴建施工中應重點加強對施工段交通管制期間的車速管控，采用區間限速并適當增加執法監測設備。

5 結論

(1) 成樂高速公路擴建工程試驗段采用半幅封閉單向通行交通組織方案，將樂山往成都方向車流分流至周邊路網，較好地解決了項目合同工期短和路網分流條件不平衡等難題，確保了區域高速交通在施工期間的正常運行。

(2) 在施工路段完善交通誘導信息、設置水馬+新澤西護欄混合隔離、集中拆除原跨線天橋和沿線電力桿線等措施，有效隔離施工作業與車輛通行，最大限度降低了施工過程交通安全風險，維持了施工路段基本通行能力，提高了工程施工效率。