杭金衢高速公路改扩建局部封闭施工可行性研究

李海锋,胡建平

（1.浙江省交通投资集团有限公司杭金衢分公司，浙江 杭州310020；2.杭金衢高速公路拓宽工程建设指挥部，浙江 杭州310020）

0 引言

高速公路改扩建项目或路段，其总体方案的拟定不同于新建工程，关键取决于技术方案与交通组织方案间的协调结果。国内改扩建实践表明，两侧加宽方式在利用既有资源、节约造价、节约土地、运营集中高效等方面优点突出，一般情况下是首选的加宽方式，但其能否实现，还受施工期项目及路网的交通目标，以及技术复杂性等实施性因素制约。

改扩建实施方式有边通车边施工、全封闭施工、局部封闭施工三种，其中局部封闭又分局部时段封闭、局部路段封闭或两者组合的情况。由于不同的实施方式，对应的技术复杂程度和对交通的影响程度是不同的，选择不当对总体方案的科学性会产生影响。

杭金衢高速公路改扩建，经研究对牌头至上溪路段采用了局部时段封闭施工的方式，科学合理地处理了总体方案目标与可实施性的关系。实践证明，取得了良好的社会和经济效益。

1 改扩建总体方案

1.1 加宽方案

杭金衢高速公路红垦至金华段改扩建工程设计[1]全长约150 km，设计速度120 km/h，采用两侧加宽将原4车道改为8车道，主要的加宽方式为两侧拼宽，局部采用两侧分离增建（新岭隧道段）[2]。

1.2 保通方案

以“中面层通车”为基础，通车状态下采用路网分流结合路段组织的方式实现全过程“保四”通行。分流以诱导分流、局部限流为主。

局部路段，局部时段封闭施工时，对封闭路段采用强制分流措施。

2 局部封闭原因

2.1 困难点密集、施工难以统筹

该项目地处微丘区，但仍有不少边坡。其中在牌头至上溪约46 km范围内，现状共有包括王市岭隧道改路基等挖方高边坡24处，占全线挖方边坡的75%，对应高边坡里程长度累计约10 km，占该段总里程的21%。另外，该段还包括4处互通改建、5处上跨天桥改建、1座主线桥拆除重建、1处滑坡整治。

这些均是改扩建工程的施工困难点，对运营干扰大，且各分项工程相互间工序、工期不同，交通组织方式不同，难以进行合理有效的统筹。

2.2 高边坡施工技术手段有限

国内已有的改扩建项目更多集中在平原区，较少遇到高边坡的情况，有条件地采用绕避方式解决。经研究，国内目前对类似规模大的高边坡施工，技术手段十分有限。一般只能采用“多次小方量爆破”的方法，每次爆破前后须临时封闭，等快速清理出路面后重新开放通行。经研究分析，改扩建工程高边坡的开挖及运输方式一般有以下三种可能的施工方式及特点。

方式1：边坡较高，但背侧较缓或为倒坡，可进行纵向两端同时开挖和通过背侧进行出渣运输，仅少量渣土需通过高速进行清理。此方式施工难度一般，但施工较为快速，关键取决于开挖的总量。

方式2：边坡较高，背侧陡，纵向长度较短，且背侧无开通便道的运输条件，只能通过高速出渣。此方式施工难度一般，进展较快。

方式3：边坡较高，背侧陡，纵向长度较长，且背侧无开通便道的运输条件，地质好需进行控制爆破，只能通过高速出渣。此方式施工难度较大，进展较慢。

经调研，沪杭甬、沪宁、福厦漳高速改扩建大部分边坡采用了上述方式1或方式2的施工方案，个别采用方式3。以沪杭甬个别边坡采用方式3的经验为例：

（1）单次爆破方量控制不大于2 000 m3，爆破后清理路面10～15 min；所有卸渣清理完毕约3 d。

（2）爆破前后各约15 min主线临时封道，在20 000 pcu/d的流量下，通行恢复爆破前的正常状态约需2 h。

根据牌头至上溪段高边坡的特点，即高（最高约 70 m）、陡（坡率 1：0.5～1）、规模大（部分超过 20万m3），经逐处分析可知较多难以采用上述方式1或方式2，若采用方式3，则存在三个“无法保证”：

（1）无法保证畅通。

根据预测，施工期间该项目主线平均流量约5.2万pcu，超过了原设计最大服务交通量（约5万pcu）。这也是迄今为止，国内改扩建时交通量最大的工程（沪杭甬约4.5万pcu、沪宁约4.7万pcu、佛开约5万辆、沈大约3万pcu）。若在此路段实施“边通车边施工”，每次临时封闭，后方长距离排队将不可避免。之后由于清理存留在边坡上的剩余大部分土石方，仍必须半幅封闭、借道另半幅双向2车道通行，交通的持续拥堵也是必然的。由于边坡数量多、土石方量大，这样的临时封闭次数可能达到上百次，并贯穿于整个施工期，这样长时间、高频率的临时封闭将无法保证整个施工期的道路畅通。

（2）无法保证安全。

虽然在爆破和清理期间采用临时封闭以保证交通安全，但在边坡防护施工完成之前，边坡始终处于裸露无防护的状态，碎石脱落和松动难以避免，在雨天和夜晚尤其危险。在此状态下通行，对于行车安全风险极大。图1为清渣造成的运营安全隐患示意图。

图1 清渣施工的安全隐患示意图

（3）无法保证工期。

采用“多次小方量”的方式，工效比集中爆破施工明显降低。另外，此路段还有主线桥与跨线桥的拆建，隧道改路基需先建4 km便道等因素，由于维持交通需要，这些分项工程并不能同步施工。以上因素势必使施工工期大大延长，经测算，约需44个月以上（计划工期36个月），延长工期约8个月。表1、图2分别为不封闭和封闭情况施工工期测算与计划编排对比。

表1 高边坡施工工期测算表 d

2.3 综合分析

对边通车边施工及局部封闭施工作了综合比较分析，如表2所列。

从以上分析可见，若采用边通车边施工，对该路段而言不仅毫无优势，而且实施难度极大，基于此的两侧拼宽的方案就更难以实现。而若能集中封闭施工，意味着全线施工难度与工期制约最大的路段可以提前完成，并与该项目先行实施的新岭隧道段一起提前改善杭金衢的通行状况，相对边通车边施工，也可提前具备容纳更多交通量的能力，减少后期分流。

图2 施工计划编排对比图

3 局部封闭施工的可行性

3.1 路网

3.1.1 全线改扩建路网分流方案

杭金衢改扩建分流方案以正常运行疏导分流、拥堵分流及长时段或短时段强制性分流组成。

分流路径按长途过境、中短途跨区间及其它区间三类，以高速分流为主、地方道路分流为辅，根据不同时段需求，共计约25条，对应的诱导点8类、分流点13个、管制点24个。图3为其中的一例，表示杭州及以北至衢州、江西、福建中西部长途过境交通的分流路径。

3.1.2 局部封闭段分流路径

由于浙江省高速路网基本形成，为局部封闭施工提供了基本保障，在全线分流方案的基础上，仍按高速路网分流为主的理念进行了分流路径设计，如图4所示。主要分流道路：杭新景高速、诸永高速+甬金高速、S103省道：次要分流道路：上三高速+甬台温高速等。

3.2 分流效果分析

若牌头至上溪段实施局部时段封闭施工，按该路段各地出行的比例，保守地将主线流量全部分流至三条主要路径。对分流道路服务水平进行了预测，如表3所列，预测分析结果表明分流道路具备承担分流的能力。

3.3 其他

3.3.1 工程优化

根据以上研究，经报请浙江省政府及交通运输部同意，杭金衢改扩建牌头至上溪段采用局部时段封闭施工方案，据此设计单位对工程技术方案进行了优化，节省造价9 000万元。

3.3.2 地方道路局部提升

考虑交通量波动及节假日等因素，为避免S103局部穿镇路段过于拥堵，由省公路局牵头对局部段进行了改善提升。

3.3.3 加强源头分流与分流道路交通诱导

在封闭期内，利用全线改扩建分流设施，进一步在省际、主要节点加大疏导力度，总量削减。在分流的地方道路上设置完善的指示标志，引导交通。

表2 方案比较表

图3 分流路径之一路网图

图4 封闭段分流路径地形图

4 实际效果验证

4.1 封闭施工效果

经各参建单位努力，封闭期内该路段的难点工程全部完成，实际封闭期为2015年6月6日-9月28日，期长115 d，比预计6个月缩短1/3多，成效突出。

4.2 分流效果

封闭期内，经加大宣传、加强管理，分流道路运行良好，整个封闭期内未发生任何负面影响。

对分流道路回访分析表明，在路网相对完善的前提下，充分发挥了路网自身的潜在消化能力。以诸永高速为例，实际承担的分流量仅为原预测的一半，对通行影响很小。

表3 封闭段分流分配情况一览表 万pcu/d

4.3 主线后期流量回升

2016年春节前，先行实施的新岭隧道段交付通车以来，对杭金衢主线流量进行了跟踪，流量回升明显。

5 结语

（1）高速公路改扩建总体方案的确定还受可实施性的制约，由于改扩建的复杂性和特殊性，设计时应同步对实施方式进行研究，确保方案合理可行。

（2）在路网相对完善的前提下，对大交通量高速公路改扩建，局部封闭施工是可选的方案之一。实践证明杭金衢高速公路改扩建牌头至上溪段局部封闭施工是科学合理的，方案的顺利实施取得了良好的社会经济效益。

（3）路网结构完善地区，其路网自身的消化能力是分流设计时，值得考虑的因素。

（4）改扩建工程设计需同步对关键施工方案、施工计划进行更加细致的分析，对精细化设计提出了更高的0求。