山区普通公路运营阶段增设避险车道设计探讨

2017-08-07

福建交通科技 2017年4期

关键词：清流县纵坡黄柏

(三明市公路局，三明365001)

■李健

(三明市公路局，三明365001)

本文以G534线(原S204线)K345+400清流县黄柏洋避险车道工程为例，对山岭重丘地形山区普通公路事故多发危险路段在运营阶段增设避险车道的位置及类型的选定、相关技术参数及材料选择等进行了探讨，为同类工程的设计提供参考。

山区普通公路运营阶段避险车道设计探讨

早期建设的山区普通公路受建设资金及山区地形等条件限制，局部路段存在纵坡坡度、连续坡长、平均纵坡无法完全满足规范要求及下坡路段平、纵组合不利于行车安全等问题，加上部分车辆存在超载、超速严重等现象极易造成翻车、撞山、掉崖等道路交通安全事故。因此，为了降低交通事故发生率，后期运营阶段在上述事故多发路段设置避险车道显得尤为重要。

本文以G534线(原S204线)清流县黄柏洋避险车道工程为例，介绍山岭重丘地形山区普通公路事故多发危险路段在运营阶段增设避险车道的设计案例。

1 工程概况

1.1 项目所在地理位置

清流县黄柏洋路段位于G534线(原S204线)K342+ 790～K346+730处。黄柏洋路段地势险峻、坡陡路弯，载重货车因刹车失控造成恶性交通事故频繁发生，是重点整治的危险路段。

1.2 设置避险车道的必要性

据清流县交警大队统计，2005年至2011年清流县黄柏洋路段发生伤亡道路交通事故23起，死亡18人，受伤25人，直接经济损失326万元。

根据现场勘测及对照该路原竣工等相关资料进行复核得出：黄柏洋路段为山岭重丘设计时速40km/h二级公路；路基宽8.5m；弯道有13处，小于一般最小半径有4处，最小半径为60m；连续下坡3.94km，最大纵坡为7.28%，平均坡率为5.40%；纵坡大于5.0%坡段有10处，共长2.685km，占整路段68.15%。

根据调查黄柏洋路段地处矿区，交通组成以货运汽车为主，货车占交通量的56%且基本存在超载现象，由于该路段属连续长陡坡、连续弯道路段，平纵线形均差；大、中型货车超速、超载、长下坡行驶，易使刹车片失灵，从而导致交通事故频发。为减少事故发生，按《公路路线设计规范》[1]中“当长陡下坡，其平均纵坡大于或等于4%，纵坡连续长度大于或等于3km，交通组成中的大、中型载重车占50%以上，且载重车缺少辅助制动装置的路段，在危及运行安全处应设置避险车道”的规定，在该路段改建增设避险车道。

2 避险车道位置及类型的选定

2.1 避险车道位置选定

避险车道位置的确定有坡度严重率分级系统法、工程经验法和事故发生频率法。规划或设计前期阶段避险车道位置的选定一般用工程经验法,运营阶段避险车道位置的选定一般用事故频率法。清流县黄柏洋路段为运营道路，故采用事故频率法选定避险车道位置。

选择避险车道的位置必须综合考虑以下诸多因素:一是有无条件设置避险车道等自然地形条件；二是连续下坡，长、陡坡的后半段一般是事故多发路段；三是道路线形、纵坡的坡度以及公路相邻区域的视距等工程条件。

K345+400处距坡顶2.61km，距坡底1.33km，处于黄柏洋长、陡坡路段的后半段。经现场调查观测车辆经过该处平均车速为80km/h，为中、大型载重货车安全与失控的临界车速，且该处位于陡坡加小半径弯道路段，在离心力作用下，车辆极易冲出行车道，交通事故频率最高。经过多次勘查，确定避险车道设置K345+400弯道处，车辆如发现失控可直接冲进避险车道内避险，能最大限度发挥避险车道作用，并结合右侧山谷及对面小山包设置避险车道填挖方等工程量较小，建成后视线良好，施救方便。

2.2 避险车道类型的选定

避险车道的类型有沙堆型、重力型和制动床型。制动床型又分为下坡型、水平型和上坡型三种。由于上坡型避险车道可以利用车辆行驶阻力和坡度阻力的共同作用来使车辆的速度降低,所以路床的长度可以相对的减小。考虑气候、地形、造价、养护维修等因素,确定本项目采用上坡型制动床避险车道。

3 避险车道基本参数

3.1 避险车道与主线交角

根据交通运输部发布《公路安全生命防护工程实施技术指南》(试行)[2]中避险车道与主线交角小于5°以内为宜，最大不宜超过10°的要求，结合现场平面线形及实际地形，确定避险车道在K345+400弯道处以切线方式从主线切出。

3.2 避险车道引道及制动床长度

《公路路线设计细则(总校稿)》在“避险车道长度表”中将避险车道入口速度取90～120 km／h之间，结合交警部门对黄柏洋路段历年事故车辆速度统计调查，本项目避险车道入口设计速度取100km／h。根据交通工程学，驾驶员从看见避险车道到做出判断并采取行动的时间至少需要3s，再根据这一反应时间和不同驶入速度计算出引道的最小需求长度[3]，由此计算得出引道的最小需求长度为83m。为了使制动坡床与道路主线存在一定的偏移量，避免制动坡床砂砾飞溅回主线，影响主线交通，并保证失控车辆能够安全、平顺的驶入避险车道，结合现场地形将引道长度加长至140m，即为BK0+000～BK0+140段。

根据避险车道制动床长度经验公式(1)。

式中，L——避险车道制动床长度(m)；

V——车辆驶入避险车道制动床时的速度(km/h)；

R——避险车道制动床集料滚动阻力系数；

G——避险车道制动床坡度百分数的代数值。

取V=100km/h(观测到的以往失控车辆最大速度)，R=0.25(制动床集料采用豆砾石)，G=0.10，计算得出避险车道制动床最小长度为112m。为保证失控车辆的安全性并结合现场实际地形将避险车道制动床加长至120m，即为BK0+140～BK0+260段。避险车道平面布置示意图如图1所示。

3.3 避险车道引道及制动床纵坡

避险车道引道前段纵坡和道路主线相同，通过设置变坡点及竖曲线逐渐过渡到避险车道制动床纵坡。根据现场地形及所能提供的避险车道制动床长度确定黄柏洋避险车道制动床的纵坡为10%。避险车道纵断面示意如图2所示。

图1 避险车道平面布置示意图(单位：cm)

图2 避险车道纵断面示意图（单位：cm）

3.4 避险车道结构设计

(1)横断面布置

根据《公路安全生命防护工程实施技术指南》(试行)中制动车道的宽度应足够容纳一辆车的要求，确定本项目避险车道制动车道宽度为4.5m，服务车道宽度为3.5m，两侧各预留0.75m宽设置防撞护栏，总宽度为9.5m。

(2)结构类型及厚度

避险车道引道及服务车道结构类型及厚度如下：底基层采用15cm厚级配碎石，基层采用15cm厚5%水泥稳定碎石，面层采用24cm厚混凝土路面。

避险车道制动车道结构类型及厚度如下：BK0+140～BK0+260段底基层采用15cm厚级配碎石；基层采用15cm厚5%水泥稳定碎石基层，3cm厚沥青表面处治(用于提高基层顶面平整度，增强防水性)；制动坡床集料采用7.5～100cm厚豆砾石(其中BK0+140～BK0+170段由最小厚度逐步过渡到完整厚度，BK0+254～BK0+260段因设置末端消能设施而不铺设)。

避险车道结构示意如图3所示。

3.5 制动坡床集料厚度及级配要求

根据《公路安全生命防护工程实施技术指南》(试行)中制动坡床集料最小厚度不应小于1m的要求，因此集料厚度选用1m。豆砾石具有较高滚动阻力，且不易被压实，是最常使用的避险车道制动坡床材料，因此确定黄柏洋避险车道制动床集料采用豆砾石，集料级配要求见表1。

表1 避险车道制动床集料级配要求

图3 避险车道结构示意图(单位：cm)

3.6 其他设施

(1)排水设施：为避免制动坡床冻结和制动坡床集料的污染，在制动段基层顶及纵向最低点设置横向排水管(沟)，挖方段设置纵向排水明沟及盲沟。

(2)末端消能设施：为避免失控车辆冲出避险车道，在末端设置废弃轮胎和砂堆等消能设施。

(3)施救配套设施：在服务车道外侧沿制动坡床以30m间距设置救险锚栓。

(4)交通安全设施：在避险车道两侧及末端设置钢筋混凝土防撞护栏，两侧防撞护栏上以间距15m设置红色反光轮廓标。分别在距避险车道前方1km、500m、200m、100m、50m处设置“避险车道前方XXXm”预告标志牌，并在K345+400处设置“避险车道↓”标志牌。在避险车道引道入口处设置“禁止停车”及“失控车辆专用”标志牌。在避险车道入口交通分流端部设置防撞桶，起警示、引导及碰撞消能作用。