浅谈高速公路改扩建期间的交通组织方案优化

任龙江，杨慧军

（陕西锦通公路勘察设计有限公司，陕西 西安 710075）

0 引言

与新建高速公路不同，改扩建高速公路是在既有高速公路流量较大，且交通量即将达到其能力上限前进行改建。改扩建的目的是为了适应日益增长的交通量与道路通行能力之间的矛盾，使公路基础设施与经济社会发展需求相适应[1-3]。这期间既有高速公路的通行能力、服务水平受施工干扰，有一定的下降。如何解决公路改扩建施工与既有高速公路正常通行之间的矛盾，优化施工组织就十分重要[4，5]。而在整个优化施工组织的过程中，如何选择与之适应的交通组织是施工组织方案的重要内容，对整个改扩建施工起到举足轻重的作用。根据区域路网条件和交通组成特点，系统研究制定具有可操作性的施工期间交通分流方案具有重要意义[6-8]。

许多学者在高速公路改扩建成功实施的基础上，进行了大量交通组织方案的研究。如马小虎[9]通过点面结合的方式建立了一套互通式立交改扩建交通组织方案设计优化体系，同时利用工程实例进行了验证说明；宋鹏宇[10]采用VISSIM 交通仿真进行施工作业区的车辆速度仿真实验，重点研究了封闭外侧车道和半幅封闭半幅通车这两种施工形式下的高速公路改扩建期间的交通组织；刘晓菲[11]在改扩建交通组织设计中引入区块链技术，保障改扩建交通组织方案的实施。

在某高速公路改扩建施工期间，国内特别是山西省这方面的运营管理经验还不够成熟，基本上还是采用普通公路传统的交通管制措施来进行，因道路施工而造成的交通阻塞现象时有发生，任何交通分流措施都无法彻底解决施工与正常交通秩序的相互影响。但是根据改扩建工程在施工过程中不能中断交通的特点，施工过程中将大规模开展交叉施工，若不进行全局性的施工期间交通组织方案研究，必将影响施工周期，进而严重影响扩建工程的顺利实施。本文以山西省青兰高速公路改扩建工程为依托项目，在高速公路改扩建期间，分析研究并正确处理改扩建施工与交通安全之间的关系，结合国内已有高速公路交通组织方式的成功经验，探讨合理的交通组织方案。

1 工程概况

1.1 工程项目

某高速公路是《国家公路网规划（2013年—2030年）》第6 横——G22 青岛至兰州高速公路在山西省的起点段，亦是调整后的《山西省高速公路网（2013 年8 月）》（以下简称为“省高网”）“三纵、十二横、十二环”中第10横的一段。下湾（冀晋界）至黎城西（预留的黎城西枢纽）段也是省高网第9 横的一段；黎城互通至黎城西枢纽段属于国家公路网G2211黎城至延安路线；黎城北枢纽至西贾枢纽段属于省高网东纵线的一段；西贾枢纽至终点段是省高网的一段中长治区域环线的一段。该段高速公路在国家及山西省高速公路体系中占据十分重要的地位，对完善区域高速公路体系、提高高速公路服务能力和运营安全等具有重要作用。

1.2 改扩建方案

某高速公路改扩建起点位于黎城县东阳关镇下湾村，起点处原高速公路里程桩号为K733+000，终点位于长治市郊区安阳村，原有G22 长治北互通立交终点，对应桩号为K786+526。

原有高速下湾（冀晋界）至东阳关段（7.65 km）及浊漳河至牛王垴段（13.979 km）为两段长下坡路段，地形陡峭，高差大，旧路平纵指标低，为消除安全隐患，采用长治至邯郸方向分离新建3车道方案；东阳关至浊漳河段（17.613 km）位于黎城盆地，牛王垴至长治北互通段（14.676 km）为长治盆地，该两段地势较平缓，原有高速公路技术指标较高，不存在长大纵坡及城市过境绕行等，采用两侧拼宽方案。

路线基本呈东北至西南走向，路线右线贯通里程53.526 km，左线贯通里程为55.392 km。起点以实测两省交界为准，终点以现有长治北互通养护界为准确定的路线长度。扣除已建成的西贾枢纽互通段（K773+388～K775+148，长1.76 km），按右线统计的实际建设里程为51.766 km，按左线统计的实际建设里程为53.632 km。全线两侧拼宽27.416 km，右幅维修完全利用24.35 km，新建左幅3车道26.216 km。具体方案如图1所示。

图1 总体改扩建方案

1.3 控制性工点分布及其对交通组织的影响

控制性工点有：单幅分离新建段的隧道、特大桥、大中桥；两侧拼宽的大桥、中桥、分离立交、互通立交、服务区、煤焦管理站等，此外改移国省干线，拼接分离立交等也属于本项目的控制性工程。

单幅分离新建的东阳关隧道、上湾隧道及其救援隧道、五里坡隧道及其救援隧道、王牛垴隧道及其救援道；浊漳河特大桥、上湾中桥、南马庄1号大桥、南马庄2号大桥、曹庄大桥、姜庄大桥、五里坡分离立交、天脊大桥等大型工点，除东阳关隧道及其救援隧道、王牛垴隧道及其救援隧道下穿现有高速公路、浊漳河特大桥上跨现有高速公路施工点需要组织交通以外，其他路段不需要组织交通。

两侧拼宽的阳光大桥、桂花大桥、明灯大桥、顺达大桥、常平大桥、宇通中桥、开元中桥、潞城互通主线跨A 匝道分离立交等拼接桥梁；枣镇分离立交、停河铺分离立交、赵家山分离立交、史回分离立交（跨G309）、史回分离立交（跨潞安矿务局矿区铁路疏解线）、铁路立交一桥、铁路立交二桥、黄碾镇分离立交、安阳跨长北干线下行路分离立交、安阳跨长北干线上行路分离立交等较大型桥梁拼接，太行大桥换梁施工；互通立交，服务区，移位新建天桥，移位新建渡槽、新增匝道跨主线分离立交，石方爆破路面施工等对现有高速公路通行影响较大，需进行重点设计。

2 交通组织设计

2.1 交通组织设计原则

2.1.1 遵循法律法规

公路工程建设属于国家正常经济社会活动的一部分，首先应符合国家各项法律法规。而不同于新建高速公路项目，改扩建高速公路与区域原有交通布局干扰由点状干扰变化为带状干扰。全线在扩建过程中，在保证正常运行方面，必须符合《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国公路法》等法律法规的规定。

2.1.2 统筹考虑各方需求

各区域的交通流量有特定的特点，因此需深刻了解区域的特点，根据实际情况作出调整，保证方案与实际情况相适应。如交通分流过程中，相关出行者的可接受程度、区域其他公路的可容许通行能力，还要考虑特定车辆的通行需求，即结合项目煤运大通道的特点；从管理者的角度出发，应保证在工期内完成所有施工；从施工者的角度出发，应在有限的空间内保证施工质量和施工效率。因此需寻找出符合空间布局之间的结合点，完善交通组织方案。

2.1.3 优化通行资源配置

影响整条道路通行水平不应由其高位水平决定，而是由低位水平决定。整条道路应合理配置交通资源，整条道路的车道配置，不应出现对通行有影响严重的“瓶颈”。这一“瓶颈”主要源于个别的交通阻塞点的影响程度、分布间距，道路不同车辆布局的重组，需考虑可能的接受程度。如部分间距较小的工点合并施工，统一管理，既可以提高施工效率，又可以减少交通转换的次数。

2.1.4 共同决策

路权即交通参与者的权利，是交通参与者根据交通法规的规定，一定空间和时间内在道路上进行道路交通活动的权利。路权可分为上路行驶权、通行权、先行权、占用权。就交通组织而言，首先让交通参与者共同参与决策，其次拓宽信息发布的渠道，再者有效组织源头分流。

2.1.5 实时监测调整

不同的改扩建阶段对道路的干扰不同；不同的时间交通出行对交通的需求也不同。引入变化思维，按照不同的影响程度，调整不同阶段的限流方式。调整方式的顺序依次为调整控制方式、调整车道分配、调整分流车型。对于宏观交通组织而言，从控制交通需求出发，在时间上要削峰填谷，在空间上要控密补稀，体现出矛盾分散、时空均分的原则。

2.2 交通分流模式

高速公路项目在改扩建过程中，交通的分流模式可分为全封闭施工模式和边通车边施工模式。全封闭施工模式在一定程度上缩短工期，施工组织简便易行，但会对相关道路造成巨大的交通压力，不利于资源的优化配置；边通车边施工模式可以最大限度地利用道路资源，减小相关道路的交通压力，但同时也会增加施工难度，工期较长[12]。

2.3 交通分流方式

从宏观路网分析的角度来考虑交通的三级分流，确定交通诱导、分流、控制点[13]。在整个交通组织方案中“交通诱导”属于柔性的交通管理措施，通过各种信息发布手段诱导驾驶员合理选择行车路线，降低区域道路网的交通压力。

一级分流点（诱导点）：诱导点主要与交通发生源有关系，需要做到源头告知、源头诱导，提前择路的目的。在项目影响区外围选择重要节点作为诱导点，诱导点的信息发布以特定的标志或可变情报板为载体，及时呈现信息。

二级分流点（分流点）：交通分流点指主线施工路段出入点，在分流点设置分流标志、标线，配合交管部门现场值勤，将分流车型分流到分流路径上，“交通分流”属于强制性的交通管理措施[14]。

三级分流点（管制点）：一般设置在现有高速公路沿线所有互通入口附近，同样以强制性交通管制为主要手段，解决出现道路拥堵时的交通疏解问题。

3 总体交通组织方案

该高速公路是《国家公路网规划》（2013年—2030年）中国家高速公路网中第6 横G22 线的一段。本次改扩建路段不但是G22在山西省的起点段，还是山西省规划的东纵高速公路、横8 高速公路、长治环线高速公路的重要组成部分，也是国家发改委确定的国家高速公路“卡脖子”路段。

结合项目所在区域路网条件和项目交通量特点，本次交通组织方案推荐采用“区域路网分流为主，路段强制分流为辅”进行交通组织分流，即本项目扩建期间不进行大范围路网分流，只在部分路段进行强制分流，此分流方案能有效控制交通量，确保道路施工期间的交通畅通，分流方案可根据实际的交通情况进行动态调整。

3.1 大区域路网布局

根据“工可”OD 调查结果，与本项目有关的主要交通量发生、集中地路网布局如图2所示。

图2 大区域路网布局图

将可以为本次改扩建工程服务、可以用来分流本项目交通量的道路称为对应本项目的路径。

由区域路网布局和交通量出行分布特点，大区域存在的分流路线归纳如下：

①第一路径：晋城→晋焦新（G5512）高速公路向东至新乡→京港澳高速公路（G4）向北至河北、山东。

②第二路径：晋城→二广（G55）高速公路向北至高平→高平至营盘（晋省高S80）、营盘至新乡（豫省高S2611）、南村至鹤壁（豫省高S26）高速公路向东至新乡→京港澳高速公路（G4）向北至河北、山东。

③第三路径：长治→长治至平顺（晋省高S76）、省界至林州（豫省高S22）、林州至安阳（豫省高S22）高速公路向东至安阳→京港澳高速公路（G4）向北至河北、山东。

④第四路径：长治→黎城至长治高速公路（G22）、邯郸至涉县高速公路（G22）向东至邯郸→河北、山东。

⑤第五路径：长治（晋城）→二广（G55）高速公路向北（榆社）→榆社至和顺（G2516 山西段）、省界至邢台（G2516 河北段）高速公路向东邢台→京港澳高速公路（G4）向东至河北、山东；本路径中由沁源、武乡、沁县等地可由襄垣或沁县进入G55。

3.2 交通组织方式

3.2.1 可供分流的主要公路路线

根据对本区域路网现状及规划、主要交通出行方向调查结果等，本项目主要交通量为长治、晋城等地与邯郸、邢台、山东等之间的车辆。在本项目双侧拼宽施工期间，可向大区域分流的交通量仅为晋城、临汾、晋中、长治北部区域向东的车辆，分流路线为G5512、G2516 邢汾高速公路。其他方向主要道路为本通道内的G309、G207。具体如图3所示。

图3 施工期间可分流交通的路径（图中加粗部分为可分流路线）

3.2.2 交通组织方式

本项目两侧加宽段位于长治盆地及黎城盆地，地形条件相对较好，因而推荐采用双侧同时施工方式。

施工过程划分为两个阶段：

第一阶段：在路基施工、桥梁下部施工，基本保证双向4 车道通行；在上跨主线相关构造物施工时，短时间封闭靠中央分隔带的2个车道（超车道），部分施工阶段也可根据施工需要分时段封闭半幅道路，采用单幅双向2车道通行。

第二阶段：桥梁上部拼宽施工、路面施工期间，分段分幅施工，先施工方向保证1 个以上车道通行，后施工方向可以保证4个车道通行。

3.2.3 限速方案

不同的施工阶段对现有道路运营干扰程度不同，因此应采取限速的交通管制措施，并针对不同施工阶段进行具体的交通组织设计：①路基及桥梁下部施工期，双向4 车道正常通行，道路限制速度为60 km/h；②路面施工期及桥梁上部施工期，单向通行，道路限制速度为40 km/h。

本项目路基施工期间按60 km/h 限制速度，基本可满足实际车辆通行需求。

3.3 路基施工期间交通组织

①开工后，现有高速公路全线大部分路段保证双向4个车道通行，两侧路基拼接施工作业面均位于行车区以外，本步骤施工两侧路床暂不拼接，需要在现有高速公路设置护栏的路段增设路侧护栏，路侧护栏立柱固定临时隔离设施。本阶段施工工期约需要1 年。该过程中以诱导分流为主，高速公路双向两个车道在限制速度60 km/h条件时可以满足通行要求。

②当两侧施工路床底面，达到路床拼接条件时，现有高速公路改为单向通行，先期拼接左幅（长治往邯郸方向），右幅（邯郸往长治方向）双向2车道通行，右幅中部设置临时分隔设施。

③当左幅施工完成后，拼接右幅（邯郸往长治方向），左幅（长治往邯郸方向）双向3（4）车道通行，右幅中部设置临时分隔设施。

典型布置如图4、图5所示。

图4 双幅同步施工（1）

图5 双幅同步施工（2）

3.4 路面施工期间交通组织

路面施工采用交替施工，先施工左（右）幅，施工区段车流利用原前后中央开口转移到另一幅双向行车，施工完成后利用已铺完路面的半幅完成另半幅的施工。同时设置相应的限速及疏导等临时标志。该段施工完后移至前一段，施工交通组织设施应相应前移。对煤检站、互通入口、服务区等采用双侧路面同时进行施工。典型布置如图6、图7所示。

图6 路面左幅施工

图7 路面右幅施工

3.5 桥梁施工期间交通组织

新旧桥梁拼接时的交通组织与路面施工一致，采用交替施工，并且左（右）幅拼接时及拼接完后7天内不容许行车、30 天内不容许过大车，桥梁拼接原则上应与同幅路面施工的时段一致，可与路面施工的交通专岗公用。典型布置如图8、图9所示。

图8 两侧同时架设断面图

图9 单侧通行单侧架设示意图

3.6 路线交叉施工期间交通组织

项目有黎城互通、潞城互通和长治北互通3处服务型互通。新增黎城北枢纽互通，已建西贾枢纽互通（对应主线已为双向6车道）。

3.6.1 黎城互通

根据黎城互通扩建方案，本互通由原来的半苜蓿叶式改为单喇叭式。根据改建方案，在原互通小里程方向新增1 处分离式立交上跨主线。施工期间除新旧匝道交汇处影响原匝道通行外，其余匝道均可正常运营。以此确定本互通交通组织方案。

步骤一：主线路基加宽按设计要求正常施工；新建A、B、D三条匝道，新建左右分离路基。

步骤二：待新建A、B、D 匝道完成后，新建C 匝道；新建临时匝道D'，同时分段修筑E匝道。

3.6.2 潞城互通

根据潞城互通扩建方案，A（与C、D匝道交汇前）、B匝道采用原位加宽拓建。A 匝道与C、D 匝道交汇后维持原路现状，C、D匝道采用移位重建。以此确定本互通施工方案如下：

步骤一：主线路基按设计要求正常施工，同时建设临时A'匝道、B'匝道（长约412 m）；同时施工C、D匝道。

步骤二：待A'、B'匝道完成后，关封A、B 匝道；B 匝道向外加宽时需要爆破石方，石方爆破作业时需关闭互通出入口及临时匝道临时封闭设施共用本段石方爆破段设施。爆破作业完成后随即开放交通。为减少石方爆破作业时对区域交通的影响，作业时间建议尽量与该段主线同步作业。

步骤三：A、B匝道建成后，拆除A'、B'匝道。

步骤四：A 匝道路面施工时需要临时封闭互通，设置临时标志，提示车辆由潞城东互通上下高速公路。

步骤五：新收费站施工时现有收费站继续收费，待新站施工完成后，再拆除老收费站。

3.6.3 长治北互通

根据长治北互通立交的改扩建方案，原A、B、C、D匝道均为原位重建方案，匝道跨主线分离立交需原位重建。施工期间的施工及交通组织步骤如下：

步骤一：主线路基按设计要求正常施工；关闭A、B匝道，施工C'、D'两条临时匝道，A、B 两条匝道；A 匝道与C'、D'合流鼻往收费站方向暂不施工，收费站拟暂不施工土建施工；拆除原A 匝道跨主线分离立交，拆除后立即开始施工；关闭原A、B 匝道后，设置相应标志太原方向由G55太长高速长治互通上高速公路；邯郸方向车辆由长治区域环线长治东互通下G22。据调查，改扩建期间由长治北上下互通立交往邯郸方向的车辆较少，长治市区往太原方向主要由长治互通上下G55。

步骤二：现A 匝道跨主线分离立交及现C、D 匝道路基施工完成后，铺设临时路面，开放四个方向匝道。

步骤三：现A、B 匝道建成后，拆除原C、D 匝道；开始进行收费站改建土建施工，原收费站继续营业。

步骤四：路面施工时需临时关闭互通立交，车辆由长治互通、长治互通上下高速公路。

步骤五：新收费站土建及机电等完工后，拆除老收费站。

3.7 分离式立交跨线桥施工期间交通组织

本项目双侧加宽段需要移位重建天桥7 座，渡槽5座、新建上跨主线分离立交3 座，重建分离立交2 座。现有上跨构造物在下部施工时，单向封闭1个车道及硬路肩，封闭长度在300 m 左右，作为施工场地及备料场。上部拼装及拆除时单向封闭道路，保持双向2车道通行。设置相关的提示标志、减速标志、禁止超车标志。

①对于高速公路，如新建桥梁需要在中央分隔带设墩，则在墩柱施工时封闭两侧主车道作为施工场地，单道行使。

②新桥架梁时需要半幅封闭，另半幅并道行驶。③老桥拆除时原则采用并幅通行。

④占用行车道施工的路段，设置交通管理专岗，提前引导车辆，在路面设置隔离设施的路段前采用晃动红旗的方案提前引导车辆安全通过。

4 实施效果与反思

4.1 实施效果

G22 黎城至长治高速公路改扩建工程于2014 年7月开工建设，2017 年12 月正式恢复通车运营。整个改扩建工程中，在原设计的交通组织方式下，顺序完成了改扩建各项工程，实际施工时长为3.5 年，较预期工期增加了6 个月。整个施工期间交通组织基本实现了有效诱导、安全防护的作用。在整个改扩建过程中，未出现大规模的交通阻塞；未出现因交通组织、路侧安全净区防护不足产生的重大安全事故；未出现因交通组织不力，造成施工作业严重受限的情况。表明交通组织设计方案基本达到预期。

4.2 反思

2022 年7 月4 日国家发展改革委、交通运输部关于印发《国家公路网规划》（发改基础〔2022〕1033 号）指出：推动实施京沪、京港澳、长深、沪昆、连霍等国家高速公路主线拥堵路段扩容改造，提高主要公路通道的通行能力。虽然本项目各项施工已经顺利完成，但在施工过程中也暴露了交通组织的一些问题，主要体现在以下方面：

①路面拼接时首先中断右幅交通进行施工（右幅借道至左幅，左幅双向通行），同步的路基拼接区可以拆除路侧护栏进行路床拼接等施工，使右幅土建部分达到交验条件。而在实施中该部分作业区封闭右幅过早，造成一定的高速公路资源浪费。

②与施工组织结合不够紧密，如桥梁下部拼接开挖过程中，原有黄土边坡开挖后，出现一定程度的滑、塌、溜的情况，尤其是既有高速公路桥台高度较大时，施工组织、交通组织、桥涵专业均未对基坑开挖作业面进行有效的支护或加固，造成部分桥梁下部施工时，不得已封闭了应急车道。

③部分上跨高速公路的桥梁（天桥、上跨分离立交）下部施工均在相对封闭的左侧车道进行，材料运输的时段或材料堆放等估计不足，造成材料运输出现高峰时段。

5 结语

随着交通需求量的日渐增大，高速公路改扩建是缓解交通压力的重要举措。本文结合山西省青兰高速公路改扩建项目对交通组织原则的制定、交通分流的模式以及方式进行了总结与分析，并针对依托项目从路基、路面以及桥梁等方面探讨了具体的交通组织设计方案，可在思路上为其他项目的操作提供一定的参考与借鉴。若能结合BIM技术，完善各种施工模块的重组与交织，引入交通组织、车流干扰、事故动态分析等，将提高交通组织方案的制定效率，为道路施工期间的顺畅通行提供有利保障。