青海海东地区高速公路改扩建工程施工期安全保畅分流研究

陆雨函，王振，王志华，李文虎

（1.苏交科集团股份有限公司，南京 210019；2.青海省交通工程技术服务中心，西宁 810001）

1 引言

近几年，随着交通运输部积极指导各地交通运输部门加快推进国家高速公路建设，全国各地的交通基础设施建设规模不断扩大，高速路网络得到进一步完善。根据中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》，未来国家高速公路网规模规划约16万km，“十四五”期间全国范围内有10 000 km高速需改扩建，其中，青海省也在积极促进全省高速公路贯通联网、扩容改造，不断构建互联互通高速网。可以预见，随着“交通强国”发展愿景以及“一带一路”倡议的持续推进和深化实施，我国交通基础设施将迎来新一轮高质量建设。从土地与资源集约化利用、可持续发展角度来看，高速公路改扩建工程建设必将在今后的交通基础设施建设领域中迎来高峰期。

改扩建工程设计不同于新建工程，需在现有工程设施上进行改建[1]。这决定了改扩建工程既要保证交通流的安全、顺畅通行，还要考虑施工区施工人员安全、施工进程、改扩建完成质量等方面内容。而海东地区多为高原峡谷地区，施工期多处交通通道须穿山架桥，临峡而建，施工保通难度远大于东部平原地区。此外，海东地区的高速公路改扩建工程具有建设周期长、自然条件限制大、交通组织复杂等特点，施工期的交通组织安全保障相比于东部平原地区难度较大。因此，本文以扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程为依据，针对海东地区高速公路在改扩建工程中遇到的施工与通行安全的难题进行分析研究，提出适宜的施工期安全分流方法，为青海海东地区改扩建工程提供参考与借鉴。

2 高速公路改扩建工程施工期安全通行能力分析

高速公路改扩建工程不同于新建高速公路，“边施工边通行”是大部分改扩建工程的特点，施工期的安全通行保障是改扩建工程设计内容的重难点之一。但由于改扩建工程所处的地理环境、区域路网密度和施工条件不同，施工期的交通组织安全保障需结合实际工程进行详细设计。

高速公路改扩建工程的施工会使原有车道数、车道宽度、侧向净空等发生变化，因而施工期的通行能力将发生显著变化，相应的扩建道路通行车辆要求（交通量、车型、运行车速等）也会发生变化。因此，在制订分流方案前需要提前考虑施工期的安全通行能力。

本文根据当前国内外研究资料，采用基于影响因素的施工期通行能力计算模型[2]，结合海东地区多高原峡谷的特点，以扎倒公路改扩建工程的四车道改八车道为例，对海东地区施工路段通行能力和区域路网通行能力分别进行计算分析。

2.1 施工路段通行能力分析

目前，国内四车道改建的保通方案有以下几种，见表1。

表1 四车道不同的保通方案

在上述4种保通方案下，采用基于影响因素的施工期通行能力计算模型，对高速公路改扩建工程施工期道路通行能力进行计算：

式中，C为高速公路改扩建工程施工区实际条件下高速公路每条道的通行能力，pcu/h；Cd为限速条件下高速公路基本路段每车道的通行能力，pcu/h；fw为车道宽度修正系数；fcw为侧向净宽受限的修正系数；fs为工程施工干扰率；fp为驾驶员对环境熟悉程度修正系数；Ni为车道i的折减系数；fHV为大型车的修正系数，按照式（2）计算：

式中，Pi为车型i的交通量占总交通量的百分比；Ei为车型i的车辆折算系数。

根据海东地区多高原峡谷的区域特点，此次确定的条件如下：

1）在维持通车，服务水平四级的情况下，分别对改建道路限制速度80 km/h、60 km/h的通行状况下，计算出最不利实际的通行能力，此处最不利情况为主线保通状态下通行能力最差状态。

2）由于青海地区旅游特征明显，因此，高峰期和平峰期高峰小时系数不同，在本次研究中，高峰期系数取0.08，平峰期系数取0.079，方向不均匀系数0.6。

3）根据现场调研发现，青海地区全年客货比例变化比较明显，冬季（平峰期）货车比例在30%～40%，本次研究取35%；夏季（高峰期）货车比例在20%以下，本次研究取18%，

4）驾驶员熟悉程度均取较差。

最后，针对施工路段的实际通行能力进行修正，计算该条件下最不利情况的通行能力，结果见表2、表3。

表2 高原峡谷区高峰期不同保通方案下的断面通行能力一览表

表3 高原峡谷区平峰期不同保通方案下的断面通行能力一览表

2.2 区域路网通行能力分析

区域路网一般由高速公路网、普通国省道公路和地方县乡公路共同构成，在改扩建路段保通能力不够的情况下，需要将原有道路的交通量分流至周边路网，因此，分流前应对周边道路的承载力进行计算与分析。

通过计算区域道路各断面的最大服务交通量与施工期交通量之差，叠加区域内平行分流道路的剩余承载力，得到扩建期区域路网的最大剩余承载力。

区域路网剩余承载能力按式（2）计算：

式中，C路网剩余为路网剩余承载能力，pcu/h；H三级限量为可分流道路三级服务水平对应下断面最大服务交通量，pcu/h；H扩建期交通量为道路扩建期预测交通量，pcu/h；K为通道内平行分流道路序列。

3 基于依托工程的安全保畅分流研究

根据上述内容，当路网剩余承载能力大于施工期拟分流交通量，为保障施工路段的通行与施工安全，建议进行区域路网分流，结合国内外经验，本次安全保畅分流内容从分流对象、分流路径及分流控制点等方面进行研究。

3.1 分流对象

参考国内外高速公路改扩建交通分流经验，分流对象通车分为分流车型和分流特定方向，由于分流方向不易控制，国内改扩建大多采用分流车型的方式。从施工区道路运行安全通畅，施工正常安全进行及其他方面出发，货车是优先分流的车型。

本次工程将大型及以上货车（包括大货车、特大货车、集装箱及拖挂车）作为第一选择分流车型，中型货车作为第二选择分流车型，小型货车作为第三选择分流车型。

3.2 分流路径

3.2.1 区域分流

1）扎麻隆至倒淌河公路主要提供西宁及其东部地区至青海西部地区及西藏的交通联系，过境交通主要如下：（1）海北藏族自治州方向。过境车辆由东向西北方向行驶，可由西宁南绕城高速公路（西和高速公路）或京藏高速公路向西行驶至多巴镇，在项目路多巴镇前由国道109行驶至湟源县，再由国道315向海北藏族自治州方向行驶。（2）海南藏族自治州方向。过境车辆由东向西南方向行驶，可由西宁南绕城高速公路（西和高速公路）或京藏高速公路向西行驶至西宁市，在南川特大桥附近或朝阳互通转至宁贵高速，再由省道101向西转至国道109，接京藏高速向海南藏族自治州方向行驶。

2）扎麻隆至倒淌河公路对外出行交通分为两段。（1）扎麻隆至湟源段，部分交通通过现有互通在施工期通过项目路进行对外出行，其他部分由国道G109分担。（2）湟源至倒淌河段由国道G109串联沿线各个市、乡、镇节点，施工将原部分道路设置为辅路，可在项目路施工期间保证沿线居民的对外出行。

3）扎麻隆至倒淌河公路承担少量内部出行。（1）与沿线结点对外出行相似，部分交通通过现有互通在施工期通过项目路进行对外出行。（2）其他部分由国道G109分担，串联沿线各个市、乡、镇节点，可在项目路段施工期间保证沿线居民的对外出行。建设后期，湟源至倒淌河段辅道修建完成后，可承担部分内部出行需求，极大改善沿线出行条件。

3.2.2 施工便道分流

扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程在后期有分离式辅道建设完成，可利用辅道和施工便道进行相应的分流保通。青海峡谷区域具有地形复杂、交通要道少、区域可分流道路少的特点，因此，在分流条件差的情况下，建议多利用辅道或施工便道进行保通分流。

3.3 分流点设置

扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程扩建期间的分流采取三级分流，分别设置交通诱导点、分流点、管制点分流。

4 结语

本文以扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程为依托，对改扩建道路施工道路的通行能力进行分析，计算海东地区四车道改八车道的基本保通方案形式下的通行能力，比较区域路网承载能力和改扩建道路通行能力后，从分流对象、分流路径和分流点等方面，制订符合青海高原峡谷区域特点的安全保畅分流方案，为制定海东地区高速公路改扩建工程的安全保畅分流方案提供依据。