四车道公路范文

四车道公路范文（精选9篇）

四车道公路 第1篇

全断面开挖主要适用于围岩较好的隧道, 必须具备大型施工机械, 且隧道长度不能太短, 否则不经济。全断面法的优点是工序少, 相互干扰少, 便于组织施工和管理;工作空间大, 便于开展大型机械化施工;开挖一次成型, 对围岩的扰动少, 有利于围岩的稳定;施工进度快。但全断面法应注意摸清开挖面前方的地质情况, 准备好应急措施, 以确保安全。

1 材料计算参数

本文在进行数值模拟计算时, 将围岩等效为一种均质的材料, 围岩参数取值按照JTG D70-2004公路隧道设计规范Ⅳ级围岩取值 (见表1) 。锚杆及衬砌计算参数见表2。

2 模型建立及网格划分

本次隧道开挖模拟采用隧道尺寸24 m×12.72 m, 即扁平率0.53, 计算范围取120 m×90 m。采用水平地表, 取自重应力作为计算荷载。单元数量43 200个, 网格点43 621个。

开挖过程中锚杆支护的位置及编号如图1所示。编号从右侧开始逆时针进行, 整个断面设置49根锚杆。

3 隧道开挖模拟结果

1) 主应力分布。主应力云图见图2, 图3。

2) 位移分布。位移云图见图4, 图5。

3) 塑性区分布。塑性区图见图6。

4) 衬砌内力。衬砌轴力、弯矩及剪力图见图7~图9。

5) 锚杆轴力。锚杆轴力见表3。

kN

4 结果分析

从上述分析可知, 全断面开挖最大主应力发生在拱脚, 最大主应力值3.340 MPa, 最小主应力值1.006 MPa, 均为压应力, 应力分布与未考虑开挖时应力分布相当, 受开挖影响小;位移以竖向位移为主, 拱顶最大竖向下沉为13.21 mm, 拱底上浮10.04 mm;围岩塑性区主要发生在边墙和仰拱位置, 拱顶有小面积塑性区, 但塑性区总面积较小;衬砌承受最大弯矩144.9 kN·m, 最大值发生在水平点附近, 最大剪力为83.64 kN, 最大剪力发生在拱腰45°及拱脚处, 最大轴力1 748 kN, 轴力分布较为均匀;锚杆最大轴力57.55 kN, 发生在拱脚水平点, 单根锚杆受力在拱脚及拱腰位置呈里小外大, 在拱顶及附近锚杆受力全长分布均匀, 其值约为20 kN。

从拱顶位移历史看, 由于开挖面积大, 围岩约束解除的比较快, 虽然位移最终值不是太大, 但是变化速度比较快, 不利于控制围岩的变形, 洞室开挖后, 要及时进行支护, 因此该方法对施工机械的要求较高。

摘要：通过对材料计算参数的确定, 采用有限差分程序对四车道公路隧道全断面开挖过程进行数值模拟, 分析了开挖过程中围岩和支护的力学响应, 同时提出了应急措施, 以确保隧道施工安全。

关键词：四车道,隧道,全断面开挖法,施工

参考文献

[1]曾中林.单拱四车道公路隧道断面设计优化与施工力学研究[D].长沙:中南大学硕士学位论文, 2006.

[2]刘新荣, 孙翔, 蒋树屏.四车道公路隧道特点及其所需解决的几个问题[J].地下空间, 2003, 23 (4) :437-441.

[3]蒋树屏.我国公路隧道的建设技术的现状及展望[J].交通世界, 2003, 2 (3) :22-27.

[4]杨小礼, 李亮, 刘宝琛.强震作用下交通隧道的拟静态反应[J].中国公路学报, 2001, 14 (4) :55-58.

四车道公路 第2篇

基于既有路基宽度的高速公路车道扩充技术研究

在调研国内外高速公路车道数扩充经验的基础上,通过车辆的操纵稳定性的分析,结合高速公路断面几何设计的.有关规定,确定了影响断面几何设置的合理宽度,提出了六车道扩充为八车道的车道纽舍设计方案,有效提高高速公路的通行能力.

作 者：钟吉棕 作者单位：中交第一公路工程局有限公司,北京,100024刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(21)分类号：关键词：通行能力 车道宽度 动态净空 车辆安全距离 操纵稳定性

四车道公路 第3篇

1 安全性和效率性评价指标的确定

1.1 安全性评价指标—车辆速度离散值

研究表明, 一条道路上各车辆的车速与平均车速的差值愈大, 即车速分布越离散, 事故率就会越高。事实上, 由于车速越离散, 车流存在频繁的超车现象而使交通流不稳定, 出现事故的可能性就越大。车速的离散性, 常用车速的分布特征来描述。车辆行驶速度的离散性是引起交通事故的主要原因之一[2]。由于大小型车混行时, 不同的大型车混入率会对交通流中车辆的速度离散性产生不同程度的影响, 因此对车辆离散型的仿真实验可以帮助我们找到不同大型车混入率情况下车辆速度离散型的分布情况, 为我们对大小车混行状况下行车安全性评价提供数据支撑。

1.2 效率性评价指标—行车延误

行车延误是指由各种交通组成部分之间相互干扰而引起的延误。由其他交通组成部分 (如行人、受阻车辆、路侧停车及横穿交通等) 对车流的干扰 (称为侧向干扰) 而引起的延误和由交通流之间的干扰 (主要包括交通拥挤、汇流、超车、交织运行等称之为内部干扰) 而引起的延误两部分组成。对高速公路上行车延误的研究需要同时考虑侧向干扰和内部干扰两个方面的因素。

1.3 仿真方案设计

为了研究的方便性, 将交通流看作仅由大型车和小型车组成, 并建立相关仿真模型。

(1) 说明

①为了能够模拟在不同交通流状态下的大车的影响, 特拟定在不同等级的服务水平下的车流量和不同的大型车混入率来组成不同的交通流状态;大车的混入率数值的选取范围为0.1~0.9, 基本覆盖了所需的大车混入率情形。

②车速的设计原则遵循的是设置车辆的期望车速, 期望车速的设定是根据陕西省西宝高速路段设计车速值 (100km/h) 设定[3], 根据该高速现行的运行规则选取小型车的期望车速值范围为90~120km/h, 大型车的期望车速值范围为60~80 km/h。

③在进行数据统计时, 对大型车混入率导致车辆平均速度波动情况进行分开统计, 针对所需求的评价指标的不同分别获取行车安全性评价 (车速离散值) 和通行效率评价 (行车延误) 的相关评价指标的仿真数值。

(2) 仿真背景为正常气候条件, 汽车专用公路基本路段二级, 单向四车道, 坡度为0%, 路段长度2000m, 每隔400m设立一个数据采集点。

(3) 仿真情形分为混行和分车道行驶两种情况, 在混行情形下车道按正常情形下设置, 在分车道情形下车道设置为第一、二车道为客车道, 第三、四车道为货车道。

(4) 交通流参数设置见表1。

2 仿真结果分析

2.1 混行情形下仿真数据统计分析

采用VISSIM仿真的方法来获取仿真路段上车辆瞬时车速跟行车延误的数据, 通过对瞬时车速值进行离散性分析即可得出车速离散性标准差。统计得出的车速离散标准差的数值如表2。

由表2中我们可以发现以下的相关规律特征:

(1) 表中所示五种不同路段交通量对应的车速标准差的折线图均随混入率的变化呈现出先增加后降低的趋势, 在同一路段交通流量下当大型车的混入率达到0.2~0.4的时候车速标准差达到最大, 这说明在该混入率下对应的混行交通流的运行状态是最差的。

(2) 对比不同交通量下对应的车速标准差的折线图可以发现, 随着路段车流量的增加, 车速标准差相应地有所降低, 并且在流量值越大的时候降幅越为明显, 这主要是因为随着车流量的增加, 路段的交通状况逐渐接近饱和流的状态, 车辆的运行特性也逐渐变成了跟驰状态, 因此此时的车速离散性也就有了相应的降低。

行车延误的仿真方案设置与前述仿真方案的方法一致, 在输出参数里边选择延误这一项, 即可在 (*.qmk) 文件里边获取平均延误的数据。相关的数据统计结果如表3。

由表3中我们可以发现以下的相关规律特征:

(1) 平直路段混行下的行车延误具有一定的规律性, 从表中可以看到, 随着交通量的增加, 行车延误逐渐增加至最大值后又逐渐降低。并且当路段交通量比较低的时候 (1000~2000pcu/h) , 此时路段的行车延误值始终比较小, 因为此时道路上车辆的数量比较少, 因此基本不会发生较为明显的行车延误。

(2) 观察单个折线图的走势可以发现, 随着大型车混入率的增加, 行车延误呈现出先增加后减少的趋势。行车延误的峰值在流量≤3000pcu/h时在0.7的混入率下取得;当路段交通量为4000pcu/h时在混入率为0.5的时候取得;路段交通流量达到5000pcu/h时峰值在混入率为0.4的时候取得。

2.2 分车道限速情形下仿真数据统计分析

统计结果见表4、表5。

3 结论

在进行直线段交通运行规则适用性分析的时候, 应当从安全指标和效率指标两个方面进行综合考虑, 通过将仿真数据中行车安全性指标 (车速离散性) 所对应的适用性表格与效率性评价指标 (行车延误) 所对应的适用性表格做比对, 即可获得在直线路段所推荐的分车道限速的适用性表格 (如表6) 。

如表6所示:左半区“对小型车有利区间”显示的是实行严格分车道行驶条件下小型车的安全性与效率性指标与混行做对比后的比对结果;右半区“对大型车有利区间”显示的是实行严格分车道行驶条件下大型车的安全性与效率性指标与混行做对比后的比对结果。统计分析结果中可以看出, 在交通流量为2000~4000veh/h, 大型车比列为0.2~0.6时或者在交通流量为5000veh/h, 大型车比例为0.3~0.5时, 此时实行严格的分车道运行规则, 大、小型车均能获得较好的行驶安全性和效率性, 也就说明了在此情形下应优先考虑采用分车道的限速管理方案。

注:左半区为客车道仿真统计结果, 右半区为货车道仿真统计结果

注:左半区为客车道仿真统计结果, 右半区为货车道仿真统计结果

摘要：以陕西省西宝高速公路为依托, 设定高速公路运行状况的安全性评价指标以及效率性评价指标。采用VISSIM仿真的方法获取各项指标的仿真数值, 通过对混行和分车道限速两种情形下仿真数值结果的比对分析确定不同限速方案下的指标变化情况, 进而分析得出分车道限速方法的适应性。

关键词：分车道,车速离散值,行车延误,VISSIM仿真

参考文献

[1]杨俊, 孙静怡.分车道限速相关问题研究[J].科学技术与工程, 2012 (5) :3780-3782.

[2]裴玉龙, 程国柱.高速公路车速离散性与交通事故的关系及车速管理研究[J].中国公路学报, 2004 (3) :78-82.

四车道公路 第4篇

【摘 要】山区双车道公路人性化研究采用实验分析、理论推导和数理统计相结合的方法，以驾驶员作为研究对象，全部采用实地检测研究的方法，分析驾驶员的生理、心理变化规律;以理论推导为主，辅之以实验结果，完善交通事故生成理论;采用数理统计分析方法建立交通事故及其影响因素之间的相关关系，结合实验结果和实际数据，建立双车道公路道路线形安全审核指标，并通过样板路段的设计改造检验其指标的合理性。

【关键词】山区;双车道;公路;人性化

1. 前言

近年来，河北省公路建设一直保持较高的投资力度，每年大批公路涌现，极大地方便了交通运输，推动了经济的发展。河北省交通运输事业蓬勃发展的同时，许多公路上出现大量的交通事故，导致人民财产损失严重。虽然造成公路交通事故的原因很多，但从根本上看道路结构设计与驾驶员的需求的脱节是主要原因。本论文旨在通过从驾驶员的需求出发，检查道路的安全性，并对不同危险路段进行改造。降低交通事故的发生，达到提高道路安全性的目的。研究成果不仅可完善我国道路设计新理论，而且能从根本上改善道路交通状况，因此具有重要的理论意义和应用价值。

2. 研究分析指标

2.1 山区双车道公路安全性调查与交通荷载分析。

(1)河北省及国内类似地区双车道公路安全性状况调查分析;(2)交通状况调查分析。

2.2 双车道公路实地检测及人性化分析。

(1)双车道公路视距的检测;(2)双车道公路车速的检测;(3)双车道公路驾驶员心电波的检测;(4)双车道公路驾驶员肌电的检测;(5)双车道公路道路线形参数人性化的分析。

2.3 双车道公路驾驶行为特征数据库的构建

(1)分析双车道公路驾驶员的因素;(2)分析双车道公路环境影响因素;(3)分析双车道公路的线形特点;(4)分析双车道公路上不同车辆的状态。

2.4 双车道公路驾驶行为特征室内检测及验证

(1)分析双车道公路驾驶员的因素;(2)分析双车道公路环境影响因素;(3)分析双车道公路的线形特点;(4)分析双车道公路上不同车辆的状态;(5)提出实测与实验的相互关系。

2.5 基于驾驶行为特征的道路线形安全审核指标研究。

拟采用实验分析、理论推导和数理统计相结合的方法，以驾驶员作为研究对象，采用实地检测研究的方法，分析驾驶员的生理、心理变化规律;采用数理统计分析方法建立交通事故及其影响因素之间的相关关系，结合实验结果和实际数据，建立双车道公路道路线形安全审核指标，以理论推导为主，完善道路线形设计新理论;并通过样板路段的设计改造检验其指标的合理性。

2.6 山区双车道公路人性化设计方法研究

(1)双车道公路一般路段;(2)双车道公路长下坡路段; (3)双车道公路急弯路段; (4)双车道公路弯坡路段。

2.7 山区双车道公路人性化设计方法的应用

3. 技术关键性指标

3.1 本研究将广泛对我省山区双车道公路事故路段进行调查，分析其典型性，设计出合理的实验方案，提出人性化数据采集新的方法。

3.2 对实地采集数据的仪器、道路环境、驾驶员样本进行系统分析，分析其适用性，为大规模推广奠定基础。

3.3 考虑到影响交通安全的.因素较多，在数据库的建立过程比较复杂、难度较大，所以因采取优化设计的方法，选取主要的影响因素，同时考虑科技的发展要预留一些接口便于补充。

3.4 考虑到道路线形安全评价的规范化、标准化，在建立评价指标是要便于程序化、软件化、便利性，以降低操作人员的劳动强度。

3.5 在完善设计方法时，要考虑国外的一些新的理念和方法，既要符合本地国情，又要体现“以人为本”的思想。

4. 结语

双车道公路通行能力影响因素研究 第5篇

在庞大的公路网中,除了极少数路段的公路条件和交通条件符合理论分析的标准条件外,绝大多数公路的行车道宽度、路肩宽度、侧向净空、路侧干扰、平纵线形、方向分布、交通组成、交通管制等与标准条件均有一定的差异,这些差异影响了公路的通行能力。为规范公路设计,交通部于2009年颁布了新的《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》。两个规范中均引入了九五攻关项目“公路通行能力研究”的成果,对双车道公路通行能力影响因素的修正系数,如路面宽度、方向分布、横向干扰、交通组成等进行了界定,也为双车道通行能力影响因素的研究提供了重要的理论依据。

1 流量———跟车率对通行能力的影响

双车道公路原则上都是两个车道的公路。九五研究成果指出,车辆自由流速度随着路面宽度的增大而增大,但加宽到12m后自由流速度变化已不明显,表明不能仅靠加宽路面宽度来提高自由流速度。流量———跟车率的关系是通行能力研究采用的最重要的交通流模型,反映了速度、流量、跟车率之间的互相影响规律,是通行能力研究的基础,是后期公路运行质量评价和服务水平分析的依据。

1.1 跟车率与双车道公路通行能力的关系

交通流中由于前面慢车的影响,后面车辆超车受限,不得不以排队的形式跟随前车前进,称为跟车。排队车辆数与总车辆数比称为跟车率。跟车率作为双车道公路服务水平的主要评价指标,其对流量变化的敏感程度比速度更高。国内外专家和学者通过大量研究发现可以通过小于某一数值的车头时距指标来替代跟车率。跟车率被定义为:双车道公路上处于跟驰状态的车辆占所有车辆的比例,其值等于交通流中车头时距小于某值时的车辆比例。研究双车道公路的通行能力,我们首先要解决以下两个重要问题:一是确定跟驰行驶的车头时距值,即车辆的车头时距为多大时可以认为车辆处于跟驰行驶的状态;二是达到通行能力时交通流中的跟车率是多少。

1.2 跟车率对双车道公路通行能力的影响

通过对车辆速度与跟驰状态的分析发现,前后两车速度差是车辆行驶状态的一个重要特征。车辆跟驰得越紧密,两车速度差越靠近零值。反之,前后两车不存在跟驰关系时,速度差应该是随机的,反映到速度差上是跟驰特性减弱,标准差无规律变化。车头时距在0-4s之间时,前后车速度差随车头时距增大而有规律变化,这说明在车辆排队行驶中,由于无法超车,后车只能选择被动跟驰,车辆行为也随着前车的加速、匀速、减速而采取相应的策略,并具有滞后性,但二者速度具有一定的线性关系。随着车头时距增大,在4-11s之间,前后车速度差上了一个台阶,速度差的离散性增强。当车头时距大于11s以上时,前后车速度差明显增大,且更加离散,说明随着车间距的拉大,驾驶员自由选择车速的灵活性增强,可以充分发挥车辆性能,标准差便成为一个随机量,车速的随机性就充分显现出来。综上,4-11s之间是车辆从延误到自由行驶的一个过渡,选择其间的任意一个车头时距数值都可以作为统计跟车率的指标,但选择下限4s更为严格和准确。我国“九五”通行能力研究中推荐达到公路通行能力值时的跟车时间百分比为94%,该结果与实际观测值比较接近,仿真实验结果与实测数据结果也相吻合。我国双车道公路上交通流达到通行能力时的跟车率也必然不可能达到100%,因为公路上总会存在一些慢速车,它们处于自由行驶状态,利用实测数据回归得到的关系模型计算,笔者认为,跟车率为91%-95%时,双车道公路具有通行能力。

2 公路线形对通行能力的影响

2.1 公路线形与双车道公路通行能力的关系

平面线形和纵断面线形是影响双车道公路通行能力的重要因素。公路选线时使用的平曲线半径和纵坡坡度会在一个较大的范围内变化,它们之间的组合更是千差万别、五花八门,导致了双车道公路“陡峭”和“弯曲”的程度也不尽相同。比如,有的路段坡度很陡,但路线较为顺直;有的路段虽弯曲度高,但却平坦。不同“陡峭”和“弯曲”程度的双车道公路,其通行能力会有较大的差别。

研究道路线形对通行能力影响时,我们应该首先考虑道路线形对小客车自由流速度的影响。小客车自由流速度是指驾驶员在不受其他车辆干扰、根据道路线形和环境所提供的道路条件自行行驶的车辆速度。自由流速度是通行能力研究中一个非常重要的参数,是交通流流量———速度模型中的关键指标,可以通过研究小客车自由流速度在不同道路线形条件下的变化规律来分析道路线形对通行能力产生的影响。

2.2 平曲线自由流速对双车道公路通行能力的影响

我们知道,道路平曲线半径的选择是根据车辆在曲线上的动力特性、行车时的横向力系数和超高决定的。当设计速度为80km/h时,平曲线半径的一般值为400m。也就是说,当平曲线半径大于400m时,平曲线不会对车辆的行驶速度造成影响。在双车道公路上实测的平曲线半径与小客车自由流速度的散点图可知,小客车自由流速度与平曲线半径成正比,当平曲线半径变大时,小客车的自由流速度也变大;但是当平曲线半径增大到400m左右时,小客车的自由流速度己经和平直路段上的自由流速度相同了,大约为75km/h。因此,在双车道公路上半径大于400m的平曲线不会影响小客车的自由流速度,从而也不会对道路的通行能力产生影响。

3 结语

双车道公路作为国家和省内的一般干线公路,是我国公路网中最普遍、通车里程最长的一种公路形式。目前,双车道公路占干线公路总里程的95%左右,在公路网中发挥着巨大作用。双车道公路的通行能力影响因素众多,跟车率和公路线形是影响双车道公路通行能力的主要因素。笔者希望通过本文的研究,起到抛砖引玉的作用,也为今后我国公路网规划、可行性研究、公路设计、公路建设后评价等方面提供科学的理论依据。

摘要：通行能力是指在特定的道路条件、交通条件、控制条件以及环境条件下单位时间内能通过公路设施断面的最大交通量,它反映了道路疏导交通的能力。研究通行能力可以为公路网规划、可行性研究、公路设计、公路建设后评价等方面提供科学的理论依据。

关键词：双车道公路,通行能力,影响因素

参考文献

[1]周荣贵.双车道过境公路的通行能力分析[J].广西交通科技,2009:12-13.

探索山区高速公路避险车道设计 第6篇

关键词：高速公路,避险车道,设计,选择

1 避险车道设计

1.1 避险车道位置的选择

(1) 连续下坡或陡坡路段小半径曲线前方:连续下坡路段或陡坡路段与小半径曲线相接处是事故多发点, 在车辆驶入小半径曲线前, 宜沿曲线切线设置避险车道。

(2) 连续长下坡的下半部:从驾驶员行车心理角度, 驾驶员更易接受长坡路段下半段使用避险车道。运营道路避险车道的位置确定是以事故统计数据为依据, 再结合地形地势条件确定。经实践证明, 无论是工程经验法还是事故频率法都存在弊端。工程经验法只能通过感性认识指出某一路段为危险路段, 是一种主观性较强的方法, 缺少科学性。而事故频率法是在多起事故发生后, 根据事故多发点来确定避险车道的位置, 其位置的确定是以生命和财产为代价, 是一种事后补救方法, 该法不易推荐。

1.2 避险车道的线形

(1) 根据避险车道的平面线形应是直线或大半径曲线的理论, 避险车道从主线分离时平面线形设计有如下原则。

(1) 从主线分离时的驶出角应尽可能小, 使失控车辆更容易驶入避险车道。根据相关资料, 驶出角应小于10°, 一般以5°以下为宜;如果用地受限制, 可以做成与主线平行, 但在主线与避险车道间应设置防护设施, 避免对主线车辆造成干扰。

(2) 避险车道平面设计线为制动坡床的中线, 从主线外侧行车道流出。

(3) 当主线为直线或不设超高大半径曲线时, 避险车道以5°左右驶出角从主线分离;当主线为左转曲线时, 避险车道一般沿着主线曲线切线方向从主线分离;当主线为右转曲线时, 避险车道应以小于10°的驶出角从主线分离。

(4) 避险车道不宜设在大型构造物附近, 如桥梁、隧道、分离式立交桥、服务区等。

(2) 避险车道的纵面线形也应是直线, 避险车道与主线变坡处用竖曲线连接。避险车道的纵面线形设计原则如下:

(1) 驶出点一般设在连续下坡的缓坡段 (小于3%) , 不应设在连续下坡的陡坡段;

(2) 避险车道不宜设在坡底, 一般设在坡长的2/3~3/4处, 但在长下坡路段, 在下坡3km附近开始设置避险车道, 并可利用地形设置多处避险车道;

(3) 避险车道的纵坡应与制动坡床相同, 一般为10%~20%, 竖曲线半径不受控制。

1.3 避险车道的长度

(1) 驶入避险车道的速度。驶入避险车道的车速是避险车道长度的主要影响因素。AASHTO的“绿皮书”指出:避险车道的设计车速最小值为128.7km/h或144.8km/h为宜。美国爱达荷州运输部根据结合能量积累的过程进行迭代计算, 从而得到避险车道上任一点处车速。在进行避险车道设置地点选择时, 可以用于驶入避险车道的车辆驶入车速。

式中:V为在距离为L处的速度, mile/h;V0为在起点处的速度, mile/h;H为相应于距离为L处的竖向距离, ft;L为依据里程桩计算的坡度长度, ft;K为路面磨擦系数;Vm为速度V和V0的平均值;F为车辆前身的面积, ft2;Vn2为V2和V02的平均值;W为车重, lb (1mile=1.609344km, 1ft=0.3048m, 1lb=0.4536kg, 下同) 。

(2) 避险车道的长度

由于设置避险车道的原理是把失控车辆的动能转化为重力势能和抵抗路面摩擦的能量, 所以根据能量守衡定律得:

由于I比较小, sin I=I, cos I=1, 因此可将式简化为下式:

式中:L为避险车道的长度, m;v为进入避险车道时车辆的速度, km/h;R为滚动阻力系数;I为避险车道坡度值, %;g为重力加速度 (9.8kg/s2) ;m为车辆的重量, kg。

当避险车道为非单一纵坡时, 第一个坡度末端的车速vf即为下一坡度路段的初始速度, 公式如下:

式中:L1为第一段下坡路段的长度, m;v为进入速度, km/h;I1为第一段下坡路段的坡度, %。

1.4 避险车道的材料

避险车道坡度与材料的选用应满足减速率0.2~0.5g的要求, 根据动力学理论, 0.2≤R±I≤0.5。式中:I为避险车道坡度, %;R为滚动阻力系数。

目前避险车道大都采用滚动阻力系数较大的材料, 优点是可有效地减小坡度、长度, 节约造价。但缺点是会使失控车辆突然进入高阻力状态, 过大的阻力导致车辆底盘迅速停止, 车厢及内装货物在惯性的作用下前冲, 对驾驶室挤压或剪切造成人员伤亡。因此, 避险车道段落内材料的消能作用应从弱到强, 使失控车辆对减速度有个适应的缓冲过程。

不同的消能材料如砾石和粗砂, 宜进行筛分处理, 粒径尽量等同, 这样可使之长期处于松散状态, 不致形成大小嵌锁, 防止日久结成板块而起不到消能作用。根据美国资料研究, 好的砂床材料应是圆形, 在车轮的碾压下上下砂砾通过相互的滚动、置换, 使车辆更容易陷入。最理想的砂砾粒径应在0.5英寸 (1.27cm) 左右, 最小在0.25英寸 (0.63cm) , 最大在1.5英寸 (3.81cm) 。这样粒径的砂砾具有较高的滚动阻力系数。

制动砂床的深度是保证材料完全发挥其滚动阻力的必要条件。制动砂床的材料深度不应小于46cm, 深度范围一般在46~76cm。为了使车辆更容易驶入, 沿着避险车道入口至前方30m处, 材料的深度应由浅至深过渡, 由7cm过渡至正常深度 (46~76cm) 。

1.5 避险车道的宽度

避险车道的宽度应保证能使一辆以上的车辆进入。在短时间内有两辆或更多车进入避险车道的情况不常见, 对于某些地区, 避险车道的最小宽度应满足7.9m的要求。当然避险车道的宽度越宽越好, 但在考虑安全要求的同时, 应考虑其经济性及实用性。如果需要停放两辆或更多车辆时, 避险车道的宽度为9.2~12.2m时可能会更好。但同时允许两辆或更多车辆在短时间内相继进入避险车道, 如附属设施、引导设施设置不完备, 而此时驶入车辆的司机往往又处于高度紧张慌乱之中, 车辆在失控状态下极易造成二次事故。因此, 建议只考虑按一辆货车驶入避险车道的情形来确定避险车道的宽度。假使存在需要停放两辆或更多车辆的情况, 推荐在附近另设一处避险车道的方案。

1.6 避险车道的引道设计

引道是避险车道的重要组成部分, 起着连接主线和避险车道的作用, 可以使失控车辆驾驶员以充分的反应时间和空间沿引道安全地驶入避险车道, 据美国的研究:避险车道引道的长度不应小于310m。引道的起点应处于良好的视觉通视区, 保证驾驶员在起点处能清晰地看到避险车道的全部线形;引道的终点宜设置在避险车道入口的后面, 使避险车道与主线分隔开并保持一定距离, 保证失控车辆进入避险车道后不会有石子蹦到车道外部, 特别是主线车道上, 而干扰正常行驶的车辆。另外, 引道的终点应设计成方形。其原因是保证失控车辆前轴两轮同时进入避险车道, 保持同样的减速度, 否则会造成车辆前轴两轮左右受力不均匀而导致车辆侧翻, 在避险车道入口即发生事故。

1.7 避险车道的服务车道和地锚

流动阻力的特性对于载重汽车来讲是安全的, 但对于车辆驶离避险车道来说又成了障碍。因此, 设计紧急避险车道时, 要考虑到救援车辆拖车时的服务需求, 需进行服务车道和地锚的设计。辅助车道是供救援车辆牵引货车时使用的, 地锚是货车离开避险车道的辅助设施。美国“运输工程师协会”指出:如果在紧急避险车道设计辅助车道, 设计者还需要其相应的交通组织设计, 即通过相应的交通标识设计, 确保使用紧急避险车道的驾驶员能够区分避险车道与服务车道, 尤其要注意夜间使用紧急避险车道时的安全保障设计。

1.8 避险车道的末端设计

受地形影响避险车道达不到要求的长度时, 可以在端部设置减振 (防撞、消能) 设施, 如在避险车道的端部设置集料堆或防撞砂桶。需注意的是, 防撞消能设施的设置存在着两方面的危险:首先是产生严重的水平减速度和突然的垂直加速度, 容易造成驾驶员、车辆、财产受损;第二是车辆的前轴受力并不能将减速度等效的传递到车辆的后轴, 容易引起车辆的受力不平衡, 导致货物散落、后轮分离和挂车向前倾覆。因此, 为了减少避险车道的长度以节省造价而在避险车道末端设置防撞消能设施的做法不宜提倡。

2 结束语

目前, 国内货运交通超速、超载严重, 山区公路存在长、陡下坡路段等不利安全运营因素较多, 由此引起的交通事故率居高不下, 不论是在建公路还是已建运营公路, 合理设置必要的避险车道, 对减少载重汽车的失控事故率, 减少人员伤亡和财产损失有着尤为重要的现实意义, 更充分体现了公路建设中“以人为本”、“以车为本”和宽容性的设计理念。

参考文献

[1]公路路线设计规范 (JTG D20-2006) [S].

[2]交通部公路司.公路设计指南 (2005) 版新理念[M].北京:人民交通出版社, 2005.

[3]贺玉龙, 孙小端.紧急避险车道在美国山区公路上的应用.[J]交通运输工程与信息学报, 2005, (9) .

高速公路避险车道几何线形研究 第7篇

近二十多年来, 随着建设的不断深入, 高速公路的建设条件越来越复杂, 特别是受到地形、地貌等客观因素的限制, 面对一些连续长大下坡路段是无法回避的客观现实。以青银高速公路 (G20) 薛公岭路段为例, 最长的连续下坡段达到30km, 平均纵坡达到2.613%。大型货车在这些路段下坡行驶时, 由于频繁使用刹车装置, 经常会导致制动失灵, 进而引发恶性交通事故。而减少这些恶性事故的有效措施之一, 就是在长大下坡路段设置避险车道。

目前, 避险车道几何线形普遍采用直线和直坡的形式。随着避险车道的使用越来越多, 避险车道的设置受自然地形、道路本身的线形等客观因素的限制越来越多, 单一的几何线形已不能适应客观因素的不断变化。本文对公路避险车道几何线形多样性进行研究, 为设计人员在特殊条件下设计避险车道提供参考。

2 避险车道基本原理

避险车道是为使主线车流中失去控制的车辆能够减慢行驶速度并且能够停止下来, 因而在主线道路旁设置的一种车道形式[1]。

避险车道的基本形式如图1所示。其主要原理是利用碎石等能产生较大滚动阻尼系数的材料铺设具有一定纵坡的道床, 从而对车辆产生滚动阻力和坡度阻力, 来消减车辆制动失灵时的动能。避险车道的纵坡一般为正值 (上坡) , 个别路段由于地形限制可能采用平坡。纵坡的坡度可以有多个, 也可以是单一坡面。当车辆进入避险车道后, 车辆的动能一方面转化为车辆爬坡产生的势能, 另一方面转化为轮胎与坡床材料摩擦产生的热能、材料的变形能等多种能量形式[2]。根据机械能守恒原理, 得到式 (1) :

式中, M为汽车质量 (kg) , v0为汽车进入避险车道时的速度 (m/s) , v1为汽车进入避险车道行驶距离L后的速度 (m/s) , f为避险车道的平均阻尼系数, g为重力加速度 (m/s2) , Ii为避险车道路段的纵坡, Li为与Ii坡度相对应的避险车道长度 (m) , L为车辆进入避险车道后的行驶距离 (m) 。

3 平面线形

避险车道的平面形式有两种:第一种是直线式, 第二种为曲线式 (如图2所示) 。目前常用的是直线式, 它是避险车道理想的平面线形。对于失控车辆的驾驶员, 直线式具有易识别, 易操作的特点。在《公路路线设计细则》 (JTG/T D20-200X) 中对直线式避险车道的设计方法已有明确规定。随着公路建设的不断深入, 制约避险车道设置的客观因素越来越多, 传统的直线式避险车道有时无法使用, 若将平面线形做成曲线式, 则能提高避险车道设计的灵活性。为此, 本文将着重研究曲线式避险车道平面线形的设计方法。

曲线式避险车道平面线形设计内容主要包括圆曲线的插入位置和半径如何确定。《公路路线设计细则》 (JTG/T D20-200X) 中认为:“避险车道路段的平面线形当条件受限必须采用曲线时, 曲线半径应尽量采用较大值, 一般宜大于不设超高的曲线半径值[3]。”该规定给出设计原则, 但并没有给出具体的设计方法。

当避险车道采用单一纵坡时, 由公式 (1) 可得:

式 (2) 中:V0为汽车进入避险车道时的速度 (km/h) , V1为汽车进入避险车道行驶距离L后的速度 (km/h) , L、f、i的意义同上。

式 (2) 表明车辆进入避险后行驶距离L与速度V1的关系, 即给定一个行驶距离就能得到此刻的瞬时速度。若假定V0=120km/h、f=0.25、i=12%, 则可通过式 (2) 得到V1与L的关系, 见表1:

由于速度V1决定了平面线形中不设超高的曲线半径值, 行驶距离L决定了圆曲线的插入位置, 因此式 (2) 就是曲线式避险车道平面线形的设计依据。从表1得, 若在车辆进入避险车道行驶100m的位置布设圆曲线, 其半径必须大于71km/h车速对应的不设超高的最小半径值, 从而引出式 (3) :

式 (3) 中, R表示圆曲线半径, V表示设计速度 (km/h) , φh表示路面与轮胎之间的横向摩阻系数, ih表示超高横坡度。

由式 (3) 可计算出任意车速对应的不设超高的最小半径。现行《公路工程技术标准》中规定在计算不设超高的最小半径时, φh=0.035, ih=-0.015[4]。由此, 我们可以得出避险车道平面线形为曲线时, 圆曲线的半径和插入的位置。但是通过计算发现, 由式 (3) 得到圆曲线的半径较大。例如, V=71km/h车速时, 对应的不设超高的最小半径R为2000m。而半径越大, 圆曲线越接近直线, 其适应性就越差, 因此, 有必要找到一种既能减小圆曲线半径, 又能保证安全性的方法。

由式 (3) 不难看出, 决定圆曲线半径大小的因素, 除了速度之外, 还包括路面与轮胎之间的横向摩阻系数和超高横坡度。其中, 路面与轮胎之间的横向摩阻系数决定了驾驶员操作难易程度, 该值越大驾驶员操作越困难, 一般情况不易过大。因此, 减小圆曲线半径的唯一方法就是设置一定的超高横坡度, 并且超高越大, 圆曲线半径越小。例如, 设置2%的超高 (ih=0.02) , 路面与轮胎之间的横向摩阻系数不变 (φh=0.035) , 71km/h车速对应的圆曲线半径为750m。

4 纵面设计

避险车道的纵面形式有两种:第一种是单坡式, 第二种为多坡式 (如图3所示) 。目前常用的是单坡式, 它具有设计简单, 易识别、易操作的特点。随着避险车道应用越来越多, 多坡式纵面也会逐步被使用, 因为它较单坡式更灵活, 易适应地形。单坡式避险车道纵面设计已有规定, 下文将着重对多坡式纵面设计方法进行研究。

多坡式避险车道设计内容主要包括各个坡的坡度及坡长的确定和竖曲线半径最小值的确定, 这里以两个坡为例进行研究。

当避险车道纵面采用两个坡度时, 由公式 (1) 可得:

式中:L1、L2分别为第一、二坡的坡长 (m) , I1、I2分别为第一、二坡的坡度。由式 (4) 可以看出, 只要确定L1、L2、I1、I2中任意三个变量, 就会得到最后一个变量的值。比如若I1=12%, L1=100m, I2=8%, V0=120km/h, V1=0, f=0.25, 则可由公式计算得到L2=60m。在实际设计中应结合地形, 当坡长受限时, 可由坡长确定坡度;当坡度受限时, 可由坡度确定坡长。

多坡式纵面线形中的竖曲线的半径最小值则与变坡点的位置有关。当确定了变坡点的位置后, 第一个坡的坡长L1和坡度I2就可以确定, 通过式 (2) 可以计算得到变坡点处的速度V1, 而该速度是决定竖曲线半径最小值的关键因素。另外, 车辆行驶在竖曲线上, 会产生径向离心力, 离心加速度的大小决定了驾驶员操作的难易程度。在确定竖曲线最小半径时, 对离心加速度应加以控制。因此, 引出式 (5) :

式中, R表示竖曲线半径 (m) , V1表示变坡点处的速度 (km/h) , α表示离心加速度 (m/s2) 。

根据实验, 认为离心加速度α限制在0.5~0.7m/s2比较合适[5]。若I1=12%, L1=100m, V0=120km/h, f=0.25, α=0.5m/s2, 则根据式 (2) 和式 (5) 计算可得:R=780m。由于避险车道的特殊性, 这里不再考虑驾驶的舒适感, 以及视觉平顺等要求, 这与普通道路的设计是有区别的。

5 结论

本文提出了避险车道几何线形设计多样性的概念, 将平面线形分为直线式和曲线式, 纵面线形分为单坡式与多坡式。在避险车道基本原理的基础上, 着重对曲线式、多坡式避险车道几何线形设计方法做出了阐述, 明确了曲线式避险车道平面线形中圆曲线的插入位置和圆曲线半径计算方法, 以及多坡式避险车道纵面线形中坡度、坡长、竖曲线半径的确定方法, 从而为设计人员在高速公路避险车道设计中提供了一种新颖的思路与方法。

摘要：针对我国高速公路避险车道的使用越来越多的特点, 提出研究避险车道几何线形多样化的必要性, 并在避险车道基本原理的基础上, 着重对曲线式、多坡式避险车道几何线形的设计方法进行了研究。

关键词：高速公路,几何线形,曲线式避险车道,多坡式避险车道

参考文献

[1]贺玉龙, 孙小瑞, 刘小明, 赵明, 何勇.紧急避险车道在美国山区公路上的应用[J].交通运输工程与信息学报, 2005, 3 (3) :86-87.

[2]郑蔚澜, 白书峰, 杨杰, 姜文龙.公路避险车道平均阻尼系数的研究[J].公路交通科技, 2005, 22 (10) :143-145.

[3]中华人民共和国交通部.JTG/T D20—2006公路路线设计细则[S].北京:人民交通出版社, 2006.

[4]中华人民共和国交通部.JTG B01—2014公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社, 2014.

多车道高速公路互通形式研究 第8篇

多车道高速公路是指双向车道数大于十车道及以上的高速公路。国外尤其是北美国家针对多车道高速公路建设和研究较多, 而国内对其研究较少, 本文将结合国内、外相关调研情况, 对多车道高速公路互通立交典型的连接形式进行比较、分析。

2 国、内外调研情况

2.1 国内调研情况

国内多车道高速公路并不多见, 其中较具代表性的为深圳的水官高速公路。

该高速公路设计速度为80km/h, 2011年扩建为国内首条双向十车道高速公路, 该高速公路采用双黄线来实施客、货车道的分隔, 互通式立交的设置与现有的四、六车道高速公路差别不大, 只是在距离互通式立交出口1km处对行驶在内侧车道的车辆进行引导, 驶入外侧车道, 从而实现车辆进入高速公路出口, 驶离高速公路。

2.2 国外调研情况

国外的多车道高速公路建设起步较早, 尤其是美国和加拿大。美国的95号公路 (如图1) , 设计运营速度65英里每小时, 其内侧车道为客车道, 外侧车道为货车道, 客货车道间采用护栏或防撞墙硬性隔离, 互通式立交分别提供客、货车道出口, 采用内外均连接的形式。

加拿大401号公路是东西干线高速公路, 多伦多路段采用了主线+辅线的分离式断面形式, 过境快速交通通过主线行驶, 集散交通通过辅线行驶, 主线和辅线之间采用硬隔离方式, 互通式立交采用直接外侧的形式, 内侧车辆通过左出右入或右出左入的方式进入外侧车道, 从而驶入立交。

3 典型形式的分析、比较

依据国内外的调研、分析资料, 根据多车道高速公路的横断面布置形式, 多车道高速公路的互通式立交连接形式可分为以下二种情况:

3.1 整体式断面

对于整体式断面的多车道高速公路互通立交形式 (如图2) 与现有四、六车道高速公路互通立交形式基本一致。

但行驶于多车道高速公路内侧车道的车辆, 驶入高速公路出口前变换到最外侧车道所需的操作时间则更长, 若驾驶员行动迟缓, 则无法完成操作;驾驶员强行驶入出口将引发交通事故, 同时影响主线通行能力。

综合以上分析和调研数据, 对于交通量不大的高速公路可采用较强交通标志指引的方式。国内研究指出, 每次换道大致需要行驶8.1s, 考虑车辆行驶的速度, 则每换一次车道大致需140~230m[3];同时, 考虑路侧标志遮挡问题的相关研究也显示每次换道大约需要120m[4]。结合以上研究结论, 建议10车道高速公路互通式立交出口采用5级预告形式, 分别在距高速公路出口3km、2km、1km、500m和0m处设置出口预告标志, 12车道高速公路互通立交出口预告采用6级预告形式, 分别在距高速公路出口4km、3km、2km、1km、500m和0m处设置预告标志, 且采用门架式。对于交通量较大的应加强车道管理, 设置专门的流出 (流入) 匝道, 或采用分离式断面。

3.2 分离式断面

对于分离式断面的多车道高速公路互通式立交的连接形式一般分为两种:

(1) 只连接外侧 (或内侧) 车道 (如图3) , 内侧车道 (外侧车道) 通过采用右出左入 (或左出右入) 的方式连接到外侧 (或内侧) 车道, 从而实现上下高速公路;

(2) 内外车道均连接 (如图4) , 即在内侧车道直接设置流出 (流入) 匝道, 该匝道采用上跨 (或下穿) 方式跨越外侧车道从而实现上下高速公路。

3.3 分离式断面互通立交典型形式比较

综合以上国内外相关工程实例, 对于整体式断面的高速公路互通立交形式与现有高速公路互通立交形式是一致的, 而对于采用分离式断面的多车道高速公路互通立交形式有两种, 它们的区别在于内侧匝道的流出方式的不同, 一种是采用右出左入 (或左出右入) 的方式连接到外侧车道, 另一种是上跨 (或下穿) 匝道。下面就具体比较分离式断面互通立交。

从工程经济角度分析形式二的工程造价比形式一高约2500万元左右, 但情况一存在左出、左入的问题, 带来一定的安全隐患。

下面将就左出、左入式的连接形式存在的安全隐患进行具体分析:

3.3.1 左侧连接方式的仿真安全分析

为分析左侧连接方式的安全性, 本文采用Vissim仿真的方式对高速公路左出匝道和右出匝道的车辆冲突进行仿真对比分析。图5~图8所示为3+3分离式断面多车道高速公路内侧车道驶出至外侧车道 (或互通立交) 方式的仿真界面, 两方案均采用相同交通量及交通组成。

仿真交通量按照某互通立交现状交通量为例, 主线直行交通流量为1166pcu/h, 内侧车道驶出交通量为229pcu/h, 车型组成按照调研车型比例取值。

对两种方案分别仿真, 输出各类交通冲突次数如图9、图10所示。

从仿真分析的结果中各类冲突次数的对比中可得出以下结论:

(1) 车辆左侧驶出方式的冲突次数明显高于右侧驶出方式, 其中一般冲突次数 (Break BX) 中, 左侧驶出方式较右侧驶出方式高出21%, 严重冲突次数 (Break AX) 左侧较右侧高出2.8%。

(2) 左侧驶入方式的冲突次数明显高于右侧驶出方式, 其中一般冲突次数 (Break BX) 中, 左侧驶入方式较右侧驶出方式高出23%, 严重冲突次数 (Break AX) 左侧较右侧高出19%。

3.3.2 国外左侧连接方式分析

J.Zhao H.Zhou等人以美国I-275/I-375、I-4/50th Street、I-275/31st Street等几条道路为研究对象, 通过设置分流区域之前305m处设置摄像机收集周一至周五两个高峰小时时间段 (7A.M.to9A.M.and4P.M.to6P.M) 交通流, 对比分析左、右侧不同连接方式 (如图11所示) 的交通冲突, Type1为右侧1车道驶出、Type2为左侧1车道驶出、Type3为右侧两车道驶出、Type4为左侧两车道驶出。

事故统计分析对比结果如图12所示, 图中PDO为财产损失事故、njury/Fatal为伤亡事故。综合分析美国上述道路的事故对比数据发现, 左侧驶出方式的一般财产损失事故较右侧驶出方式少, 而左侧驶出方式的伤亡事故统计则明显高于右侧驶出方式。一方面原因为左侧驶出时, 当驾驶人接近高速公路出口分流鼻端附近时, 其车速往往较右侧驶出的情况下, 维持更高水平, 由于车速较高从而导致事故的严重程度更大。另一方面原因就是左侧连接方式使得养成现有驾驶习惯的驾驶员更易忽视高速公路出口的预告标志。美国的研究结论也表示左侧驶出方式较右侧驶出方式事故次数更多、事故率和事故严重程度也更高。同时国外相关研究建议, 左侧连接方式一般应用于速度较低的新建公路项目上, 而且当采用左侧连接方式时, 应加强标志、标线等驾驶引导系统的设置, 并应在驾驶员培训中增加相应的安全驾驶行为规范。

3.3.3 左侧连接安全分析结论

综上分析可知, 左侧连接方式从国内驾驶习惯、仿真冲突次数、国外已有成果对比等方面来看, 存在较大的安全隐患。

4 结论

综合以上分析, 对于分离式断面的多车道高速公路一般情况下推荐采用内外均接的互通立交形式, 当转向交通量非常小的互通立交也可采用直接外侧 (或内侧) , 但应做好安全防护设施;对于整体式断面的多车道高速公路而言, 采用现有的互通式立交时则应加强交通标志的引导和车道管理。

摘要：依托国内外多车道高速公路的调研情况, 总结出多车道高速公路互通式立交区主线的典型断面形式, 结合交通理论分析, 建立数据仿真模型, 分别从车辆运行、交通冲突、交通安全等方面对不同断面的连接形式进行了分析、比较, 提出了相应的适用条件。

关键词：多车道高速公路,整体式断面,分离式断面,互通立交,冲突点,Vissim仿真

参考文献

[1]中华人民共和国交通运输部.JTG B01-2014公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社, 2014.

[2]中华人民共和国交通部.JTG D20-2006公路路线设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2006.

[3]郭唐仪, 等.高速出口预告指路标志设置距离及其安全性能比较[J].公路交通科技, 2011 (12) .

四车道公路 第9篇

1.1 三车道断面公路隧道

杭州市秋石快速路二期的控制性工程的半山隧道,隧道呈南北走向,穿越半山、老虎山,采用上下行分离式、双向六车道布置,右线(上行线)隧道长2 200 m,左线(下行线)隧道长2 191 m。该隧道单洞建筑限界高度为5.0 m,净宽为15.25 m,开挖断面152.8 m3/延米～168.96 m3/延米,采用复合式衬砌形式。隧道洞身穿越康山组的细粒岩屑砂岩,唐家坞组的岩屑石英砂岩及西湖组的石英砂岩;洞身段主要有F1,F2,F3三条大断层,F1与洞线近正交,带宽约20 m～30 m,带内岩体挤压破碎,性状差,两侧岩体受其影响,同产状节理发育,影响带宽100 m;F2,F3断层与洞线交角小,带宽10 m～30 m,在两侧洞壁及洞顶易产生掉块,断层破碎带及节理密集带弹性纵波波速Vp=1 700 m/s～2 800 m/s,断层影响段落围岩级别为Ⅴ级。

1.2 Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩、断层分布情况

左线Ⅴ级围岩岩性为志留系康山组粉砂岩和唐家坞组砂岩夹粉砂质泥岩,或西湖组石英砂岩、含砾砂岩夹粉砂质泥岩,隧道穿越强风化、弱风化层,岩石节理裂隙较发育,破碎带导水性好,围岩稳定性差。左线、右线Ⅳ级围岩岩性为唐家坞组的岩屑石英砂岩夹粉砂质泥岩,或泥盆系西湖组石英砂岩、含砾砂岩夹粉砂质泥岩;隧道穿越微风化砂岩层,岩石节理裂隙较发育,稳定性一般。整个半山隧道除以上段落外其余段落均划分为Ⅲ级围岩。

2 Ⅴ,Ⅳ,Ⅲ级围岩施工工法的选择

近年来三车道隧道在我国很多工程中频繁出现[1],但是按照目前的施工技术水平,适合软岩大跨隧道的施工方法主要有台阶法、中隔壁法(CD法)、双侧壁导坑法。针对杭州市秋石快速路二期的控制性工程的半山隧道,提出了不同的施工方法的施工要点及注意事项。

2.1 双侧壁导坑法施工要点及注意事项

施工过程中做好监测,及时反馈量测信息,真正有效指导循环进尺、支护形式、二衬时间等,结合预留变形量的累积及稳定趋势及时调整该工法的各个工序,确保施工过程的安全和隧道的结构安全。

施工时应坚持“早预报、勤量测、管超前、严控水、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、紧衬砌”的原则。施工中应按有关规范及标准图的要求进行监控测量,及时反馈,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整提供依据。双侧壁导坑法施工见图1。

2.2 CD法施工的要点

Ⅳ级围岩及Ⅲ级围岩加强段采用CD法施工,左右线前进线最后掌子面与后进线最前掌子面视围岩情况保持50 m以上距离平行作业,左右导洞又分为上下断面进行施工,左右导洞掌子面前后距离保持在30 m。采用光面爆破施工,循环进尺控制在1.0 m(一榀钢拱架间距),施工严禁冒进。导洞上台阶采用风钻钻眼爆破,人工辅助反铲翻渣至下台阶后进行上半断面初期支护及中隔壁施作,并进行下一循环拱部超前锚杆支护,再进行下台阶开挖,采用风动凿岩钻眼爆破,机械出渣。为了减少上半断面导坑人工出渣量、降低劳动强度,上断面超前下断面保持在3 m～4 m,以使上断面爆破时大部分石渣抛掷于隧底,并且大部分石渣可通过反铲勾刨下来,余下小部分由人工清理抛掷下来,即可机械装运出洞。CD法施工见图2。

对(1)部进行超前锚杆预支护(适用于Ⅳ级围岩)、开挖(1)部、打设初支锚杆及临时支护锚杆、立初支型钢拱架及临时支护型钢拱架、挂网、喷射混凝土,(1)部超前(2)部3 m～4 m后对(2)部进行开挖、打设初支锚杆及临时支护锚杆、立初支型钢拱架及临时支护型钢拱架、挂网、喷射混凝土,左侧导坑领先右侧导坑15 m,右侧导坑开挖及支护施工顺序同左侧导坑。

2.3 Ⅲ级围岩台阶开挖法施工

上台阶采用自制开挖台架人工手持风钻钻眼,光面爆破,装载机装渣,北方奔驰自卸车出渣,循环进尺控制在2.4 m(二榀格栅拱架间距)。施工中合理调整工序,实行“钻爆、装渣、运输”机械化作业。围岩稳定性好时复喷混凝土作业与钻爆作业适当拉开距离平行作业。台阶法施工见图3。

首先对(1)部进行光面爆破开挖、打设锚杆、初喷4 cm混凝土,然后进行(2)部光爆开挖、打设锚杆、初喷4 cm混凝土,架立格栅拱架、挂钢筋网、喷射初支混凝土;上下台阶距离保持2 m～3 m。

3 结语

1)在大断面、富水、软弱围岩段采用双侧壁导坑法及CD法进行隧道开挖,很好地解决了大断面隧道开挖的安全性问题,且结构简单,安全可靠,拆除方便,经济效益显著。2)无论是双侧壁还是CD法分块开挖单元较多,开挖过程中相互干扰次数较多,造成每个单元拱架连接比较困难,变形后连接钢板安装螺栓不能准确对位,增加了焊接的工序。施工进度较慢,不能及时的将整个初期支护封闭成环,总变形量较大。在以后的施工中,需要进一步加强初期支护的有关参数设计,以利于减少变形量,减少分块的数量以加快进度,同时,施作时要均衡推进及时封闭成环以保证结构的安全。3)半山隧道所采取的工法是成功的,总体变形量均未超过预留变形。此外,量测信息的反馈对循环进尺、支护形式及二衬均有很强的指导作用。半山隧道工程对以后大跨径隧道,尤其是大跨径及软弱围岩隧道的施工有一定的借鉴作用。

参考文献