高速公路改扩建工程交通组织施工区长度划分研究

王伟，陆雨函，李剑

（苏交科集团股份有限公司，南京210017）

1 引言

我国从20 世纪90年代开始高速公路的建设工作，经过近30年的建设，高速公路基本“成网成环”，极大地促进了我国经济社会的发展，同时为沿线居民出行带来极大的便利【1】。随着机动车保有量的增加及物流产业的发展，居民出行需求进一步增长，高速公路的交通运行压力进一步凸显，早期修建的高速公路已经不能满足当前高速公路交通运行的需求，改扩建成为高速公路发展的必然趋势。

由于拟改扩建的高速公路在区域路网中承担重要的功能，改扩建施工期间需要制定合理的交通组织方案，确保施工过程中既能满足施工进度要求，又能为车辆提供一个相对良好的交通运行环境，保证车辆安全通行【2】。

2 高速公路改扩建交通组织

2.1 改扩建交通组织

高速公路改扩建施工期间，必然会对原道路上的车辆运行产生影响，降低通行效率，交通组织的目的是通过对车流的引导与控制，在保证施工进度的前提下，确保车辆安全通行【3】。尽管任何交通组织措施都无法消除由于改扩建施工对车流运行效率带来的影响，但通过交通组织，能够协调施工进度与交通运行效率、交通运行安全的平衡，实现多方共赢。

2.2 改扩建施工特点

与新建高速公路不同，拟改扩建的高速公路在区域路网中承担着重要的功能，一般采用“边施工，边通车”的模式进行，这就对改扩建期间的工程技术提出了更高要求【4】。统计发现，已经实施改扩建的高速公路多采用半封闭分段交叉施工的方式进行。因此，在施工前需要确定施工路段的长度，以此减少改扩建施工对交通运行的影响，同时兼顾施工进度。

3 高速公路改扩建施工区划分

根据经验总结，高速公路改扩建工程多采用分段“边通车，边施工”的模式进行，在施工区范围内，由于交通环境复杂，需要制定有效的交通组织方案，权衡改扩建施工与交通运行之间的关系。众所周知，无论采取何种交通组织方案都无法消除施工对交通运行的影响，施工作业区不能太长，否则会降低改扩建高速公路的整体运行效率；施工作业区也不能太短，否则会影响施工进度，增加施工难度。因此，施工作业区长度的确定，需要综合考虑施工进度要求、交通运行效率、交通运行安全等多方面因素，通过交通组织方案，实现多方平衡。

3.1 保障施工作业区交通运行安全

在高速公路改扩建期间，如何保障施工作业区内交通运行安全，是交通组织必须要考虑的问题之一。针对施工作业区长度而言，施工作业区过长，不仅会降低高速公路的整体通行效率，而且需要增设大量的交通安全设施，进而增加施工成本；施工作业区长度过短，经过施工区的车辆需要频繁更换行驶轨迹，增加交通安全风险。因此，合理的施工作业区长度是保障施工作业区交通安全和节省施工成本的关键之一。

3.2 提升区域路网整体利用效率

交通流量大是拟改扩建高速公路交通运行的典型特征，为保障施工路段的交通运行安全与施工进度，需要对施工路段实施交通分流。在制定交通分流方案前，需要对拟改扩建高速公路区域路网的道路存量资源进行分析，针对施工区段长度而言，施工区长度越长，需要分流的车辆就越多，区域路网的利用效率就越高。

3.3 保障施工效率与施工质量

对高速公路改扩建工程而言，施工作业区长度直接影响到施工的进度，施工区长度过长，在规定的时间内完不成施工；施工区过短，则需要频繁更换施工区域，造成时间浪费。因此，高速公路改扩建工程需要确定合理的施工作业区长度，在保证施工质量的基础上，提升施工效率。

4 高速公路改扩建交通组织施工区长度模型

根据以往的经验及交通工程理论，高速公路改扩建工程施工区一般可分为警告区、过渡区、缓冲区、施工作业区及终止区5个部分【5】（见图1）。

图1 高速公路改扩建施工区各段划分示意图

4.1 警告区长度

警告区位于施工作业区的开端，主要包括减速安全行驶距离S1、车辆间最小安全距离S2与排队长度S3。作为施工作业区的开端，必须设置完备的交通安全设施、限速提醒标志，确保驾驶员能够及时接收相关信息【6】。

式中，S 为警告区最小理论值，m；S1为车辆由正常行驶速度减速至限制速度时的最短安全距离，m；S2为避免车辆与前车追尾，刹车至v 时的最短安全距离，m；S3为警告区因交通拥堵时的车辆排队长度，m；v1为车辆正常行驶时的速度，km/h；v2为车辆行驶至减速区后的速度，km/h；v 为车辆在警告区路段的行驶速度；t 为驾驶员接收到减速信息后的反应时间，取2.5s；φ 为道路摩擦阻力；i 为高速公路的设计纵坡；g 为重力加速度，取9.8m/s2。

4.2 过渡区长

高速公路改扩建工程施工作业区中的过渡区包括上游过渡区与下游过渡区，上游过渡区（Ls上）主要是为了保证由于占道施工引起车辆行驶轨迹转换时的行车安全，保证车辆行驶轨迹横向转变时的安全需要【7】。下游过渡区（Ls下）是为了保障驾驶员驶回原车道所需要的距离，一般为30～50m。

式中，Ls为过渡区中上游过渡区的最小理论长度，m；W 为施工所占车道宽度，m；v 为车辆在施工作业区路段的行驶速度，km/h。

4.3 缓冲区长度

高速公路改扩建工程施工作业区交通环境复杂，当车辆由过渡区驶入施工区前，需要设置缓冲区，以避免驾驶员由于操作不当引起交通事故。

式中，H 为缓冲区长度，m；v 为车辆在警告区行驶时的运行速度，km/h。

4.4 工作区

工作区长度（Lc）的确定涉及施工成本、施工周期、施工作业难度、道路通行能力、限速标准、时间跨度等多个因素，根据JTG H30—2015《公路养护安全作业规程》等现行规范及已经实施改扩建工程项目经验，推荐工作区长度为4000m。

4.5 终止区长度

终止区是指车辆驶离下游过渡区后，加速至正常行驶速度时所需要的长度。

式中，Z 为终止区长度，m；v 为车辆驶离下游过渡区后的行驶速度，km/h；t 为驾驶员接收到减速信息后的反应时间，取2.5s。

5 扎倒公路改扩建施工区长度计算

5.1 扎倒公路概况

扎倒公路是国家高速公路北京至拉萨高速公路青海省的重要组成部分，同时也是青海省高速公路“横二”的重要组成部分。扎倒公路改扩建工程是完善国家与青海省高速公路网，促进区域经济社会发展，满足交通运行需求的必然要求。

不同的限速标准直接影响高速公路的通行效率，扎倒公路设计速度与最高限速均为100km/h，考虑到改扩建高速公路的整体通行能力与交通运行安全，交通组织方案提出扎倒公路施工作业区中，警告区第1 车道限速80km/h，第2 车道限速60km/h，上下过渡区限速、缓冲区与工作区限速60km/h。

5.2 扎倒公路改扩建工程交通组织施工区长度确定

以扎倒公路改扩建工程交通组织为例，其中一段设计标准，路面纵坡为2%，该段设计速度为100km/h，根据交通组织方案，工作区限制速度为60km/h。经计算，施工作业区各段长度见表1。

表1 改扩建工程施工作业区长度计算值与取值表m

6 结语

高速公路改扩建施工区长度直接影响施工进度、施工质量、车辆通行效率及交通运行安全，因此，高速公路改扩建工程施工前首先需要确定施工作业区的长度。根据高速公路改扩建工程施工区长度计算模型，经计算取整，推荐扎倒公路改扩建工程施工作业区长度为6000m，其中，警告区长度1750m，上游过渡区80m，下游过渡区40m，缓冲区80m，工作区4000m，终止区50m。本文通过对高速公路改扩建工程施工作业区长度的研究，为同类高速公路改扩建工程施工作业区长度划分提供借鉴。同时，除确定施工作业区长度外，在施工前需要规范引导标志、警告标志、隔离措施等交通安全设施的布设，提升道路标志的可识别性，保障施工期间的交通运行安全。