浙闽发卡点扩建工程优化设计思路与体会

温作铄

【摘要】本文以浙闽发卡点扩建工程为例，主要阐述站房场地和路面抬高优化设计思路与体会，并对竣工后发卡点营运情况进行了简单总结。

【关键词】 站房场地；路面抬高；优化设计

1. 浙闽发卡点扩建工程概况

1.1建设意义。

（1）浙江温州甬台温高速公路瓯南段浙闽交界处分水关到浙闽主线收费站之间的路段为长达9.0公里的长下坡道，坡道弯多坡陡（最大纵坡4.8%，平均纵坡3.8%），地形复杂，气候条件恶劣。据统计，主线收费站自2004年1月31日开通至2004年9月的一段时间内，共发生车辆追尾事故35起，造成3死4伤，入口车辆冲卡事件达882次，成为该路段交通安全最大的隐患，累计经济损失近2000万元。

图1站房横断面图

（2）自该路段发生第一次交通事故起，公司领导高度重视，为缓减和避免该处发生车辆冲卡与追尾等事故，立即着手对该路段进行针对性地安全整治工作。在2004年1月11日完成长下坡路段各种应急交通标志及沿线防雾灯的设置；同年1月17日、1月31日分别完成主线收费站福建进口车道四改五工程和收费岛区范围抗滑道钉埋设工作；并在入口收费岛前加设防撞筒、增开车道及发放安全行车宣传单等一系列措施，但仍未能有效遏制该处入口车辆冲卡、追尾等事故现象。为长期、有效遏制该路段频发交通事故状况，公司决定将主线发卡点北移900米，2004年底浙江省交通厅下达《关于甬台温高速公路温州段浙闽主线站发卡点迁移改造的批复》（浙交复[2004]126号）。

（3）新建发卡点位于K347+600处，包括4车道收费亭及一座管理房。一期工程完成左侧两车道收费亭和有关标志、标线、加固型波形护栏及临时生活设施的施工，于2004年7月底开工建设，同年9月29日正式建成开通。临时发卡点开通后有效遏制了该路段频发交通事故的情况，据统计，开通后至2004年底，该路段无发生一起交通事故，冲卡事件也锐减到个位数。

（4）发卡点开通半年后，由于驾驶员的放松警惕及麻痹大意，该路段交通事故及冲卡事件又有上升的趋势，据统计，2005年1月至11月，共发生车辆追尾事故23起，造成7人轻伤，入口车辆冲卡事件130次。对此，公司采取了在發卡点入口路面设置振颤标线和在发卡点顶棚设置警示灯及增加相应警告标志牌等一系列措施，并决定加快发卡点二期工程的建设步伐，彻底地消除该地段的安全隐患。

（5）浙闽主线站发卡点扩建工程为浙闽站临时发卡点的扩建工程，由原来的两车道发卡点扩建为四车道，并增设站房、完善顶棚等设施。该工程的竣工从根本上有效遏制该处入口车辆冲卡、追尾等事故现象，彻底地的消除该地段的安全隐患，为高速公路浙闽主线营造了安全、畅通、美丽的交通环境。

1.2工程概况。

1.2.1土建工程：总用地4115m2，场地现状为山地。原设计车道宽为10.75m，为两车道两个发卡点，扩建后路面实际宽度为22.40m，为四车道四个发卡点。

主要工程数量：挖方11524.92m3 ，填方1250.2 m3 ，挡墙1884.4 m3 ，护面墙1437.86 m3，水泥稳定碎石基层770.48 m3，水泥混凝土面层：275.86 m3，中央防撞护栏152m，沥青路面接线720m等。

1.2.2房建工程：建筑面积196m2，砌体一层结构，宿舍楼高5.487m。2007年10月15日，浙闽主线发卡点扩建工程正式破土动工。工程由浙江省交通规划设计研究院设计，施工、监理单位分别为浙江交通工程投资集团有限公司和温州交通工程监理咨询有限公司。

2. 站房场地和路面抬高优化设计

2.1站房场地。

2.1.1优化内容。站房地面标高（±0.00）原设计为18.35m，与发卡点路面高程相同。由于发卡点经常发生车辆冲卡、追尾事故，站房处于扩建后超车道的延长线上，再加上广场汽车噪声和尾气、驾驶员疲劳驾驶、酒后开车、违章超车、车辆超限超载运输及爆胎现象等，这些不利因素都大大地增加了员工在站房休息的危险性，遭受意外风险的可能性也增加了。另外该地块基本为山田， 征地工作也存在较大难度，综合考虑后将站房地面标高（±0.00）改为20.75m，场地标高提高到20.30m。

2.1.2优化分析。

（1）站房场地标高20.30m相对于台阶起点标高17.34m高2.96m，从理论上杜绝了车辆事故给站房带来安全隐患的可能性。同时，由于标高上提，场地土石方开挖和防护工程的数量减少，征地面积相应减少。绘制站房横断面图如图1所示，并列表1计算土石方数量。

（2）由断面图我们可以看到优化后的断面在土地征用方面分别减少4.40米、5.0米及5.0米，合计减少面积为115.5m2，有效促进土地资源的合理利用和区域可持续发展。量化工程造价，列效益分析表如表2所示。（3）综上所述，优化设计后的站房在工程造价上有明显的减少，同时由于高程提高，站房的安全性能也得以大大地提高。

2.2路面抬高。

2.2.1优化内容。发卡点路面原设计新扩建的两车道路面高程与老路面相同，仅考虑路面横坡影响，破损较厉害的老路面采用铣刨后重新浇注新路面的处理方法。由于老路面K347+660～810段（设计桩号K0+480～630段）坡度呈平坡状，许多冲卡车辆在行驶近800米上坡路段消耗大部分势能到达该路段后由于惯性作用仍然容易发生冲卡等事故，存在较大的安全隐患；另外由铣刨老路面产生的近1000T沥青废料处理对环保工作带来极大的困难。综合考虑后决定K347+570～K347+630段（设计桩号K0+660～720段）路面直接在老路面上铺筑上基层36cm厚5%水泥稳定碎石基层，取消下基层，则新建路面高程在原有的路面高程上抬高62cm；渐变段路面采用放坡形式与原有路面衔接（具体拉坡情况见图2），基层根据现场情况由业主与监理决定加铺厚度，面层统一铺筑。场地、边坡及其他根据路面高程相应进行调整。

2.2.2优化分析。

（1）從拉坡图上我们可以看到在K0+480～630段原地面线是一条平坡，优化设计后可以明显看到在车辆行驶到K0+480（发卡点前150米）处增设一段150米坡度为0.66%的上坡道路。

（2）从动力学上分析：汽车行驶时需要不断克服运动中所遇到的各种阻力。这些阻力有来自汽车周围空气介质的阻力，有来自道路的路面下平整和上坡行驶所形成的阻力，也有来自汽车变速行驶时克服惯性的阻力，分别称之为空气阻力、道路阻力和惯性阻力。

（3）车辆在行驶近800米上坡路段消耗大部分势能到达该路段后主要存在道路阻力，道路阻力是由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力，以RR表示。

RR=G（f+i）=M g（f+i）

式中：G——汽车重量（KN）；

g——重力加速度（m/s2）；

f——路段的滚动阻力系数（数值参考表3）；

i——路段的平均纵坡度（%）；

M——汽车质量（Kg）。

另外根据能量守衡定律，车辆在一定速度行驶时所产生的功，以E表示。

E =（1/2）M V V

式中：V——汽车行驶速度（m/s）。

以150米0.66%上坡道为例，车辆在完成该坡道行驶所需消耗的功E= RR L=150 G （f+i），假设该功使车辆在一定速度行驶后停下，推算速度公式如下：

V2=2[150 G（f+i）]/M=300g（f+i）=48.80（m/s）2

则V =6.986（m/s） =25.15Km/h

（4）从上面分析我们可以看到，该路面抬高在理论上证明了减少了车辆冲卡次数的可能性，另外路面提高后可以减少老路面铣刨方量，无论在工程费用及环境保护上都有突出的贡献。点扩建工程优化设计仅仅是在原有设计的基础上进行细节优化，变动不大却效果显著。工程优化后无论在建设造价、环境保护、安全营运以及社会效益上都有重要的意义。

参考文献

[1]《汽车理论》余志生，机械工业出版社（2000年版）

[2]车辆行驶速度技术鉴定（GAT643-2006），中华人民共和国公共安全行业标准，中华人民共和国公安部，2006-08-29

[3]浙江省交通规划设计研究院设计成果，《宁台温高速公路平阳至苍南分水关段分水关发卡点收费站施工图》，2007.8