高速公路穿越村鎮(zhèn)路段安全性分析及處置措施

李江海

(石家莊市京昆石太管理處，石家莊 050073)

0 引言

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路不可避免地要穿越村莊、城鎮(zhèn)等居民生活區(qū)，由于各方面條件的限制，居民區(qū)無(wú)法無(wú)限地遠(yuǎn)離高速公路，而一旦靠近公路，除受到來(lái)自高速公路的噪聲、污染等影響外，交通安全的影響更為至關(guān)重要，一旦行人或其他非機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)入高速公路或者高速公路車輛沖出路外，就有可能發(fā)生極為嚴(yán)重的事故，因此在穿村鎮(zhèn)路段的安全性評(píng)價(jià)階段，需要從多方面進(jìn)行綜合評(píng)定.

公路穿村鎮(zhèn)路段的安全評(píng)價(jià)首先是依據(jù)文獻(xiàn)［1-2］對(duì)穿越段公路的路線、路基路面、橋梁、互通等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在綜合評(píng)價(jià)滿足相關(guān)要求的前提下需要對(duì)重點(diǎn)危險(xiǎn)路段進(jìn)行路側(cè)安全影響評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)后存在安全隱患的路段，應(yīng)從設(shè)計(jì)上采取必要的控制措施，例如增設(shè)安全設(shè)施，變更設(shè)計(jì)等.

經(jīng)與設(shè)計(jì)、咨詢單位溝通以及圖紙分析，最終得出京昆高速石家莊至冀晉界段共有6處重要的穿村鎮(zhèn)路段.

1 運(yùn)行速度分析

運(yùn)行速度按照行標(biāo)確定［1］.該方法首先根據(jù)道路曲線半徑和縱坡坡度的大小將整條路線劃分為直線段、縱坡段、平曲線段和彎坡組合段等5個(gè)分析單元，在任選的一個(gè)方向上進(jìn)行運(yùn)行速度測(cè)算時(shí)，首先定出本路段的初始運(yùn)行速度v0，然后根據(jù)所劃分的路段類型，分別進(jìn)行運(yùn)行速度的測(cè)算.劃分路段后，依據(jù)文獻(xiàn)［1］中“附錄 B(1)運(yùn)行速度技術(shù)方法(一)”對(duì)本項(xiàng)目各穿村段運(yùn)行速度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示.

表1 各穿村點(diǎn)運(yùn)行速度分析

2 穿村路段安全性評(píng)價(jià)

2.1 路基段安全評(píng)價(jià)

主要包括K30+100—K30+600太原方向、K33+080—K33+200太原方向和K35+450—K35+330石家莊方向路段.該路段的穿村路段主要是高填方路段或擋墻路段.該部分路段設(shè)計(jì)速度為100 km/h，道路線形較好，小客車在此路段的運(yùn)行速度為120 km/h，大貨車在此路段的運(yùn)行速度約為75 km/h，此路段車輛可能發(fā)生的重大或特大事故主要是車輛沖出路外影響到民房和居民安全(圖1).車輛側(cè)傾產(chǎn)生的遺撒等問(wèn)題，由于受到路側(cè)邊溝和邊坡的阻攔，對(duì)路側(cè)民居影響不大.

圖1 高速公路靠近民房

2.2 橋梁段安全評(píng)價(jià)

主要包括南石門大橋石家莊方向，庫(kù)隆峰2號(hào)橋太原方向以及大理巖橋3處路段，該路段橋外側(cè)不但有民房，還有陜京天然氣管道與之并行，一旦有車輛墜入橋下，可能引發(fā)極為嚴(yán)重的二次事故.

與路基段不同，橋梁段在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需考慮橋外側(cè)的公路用地等要求，如果穿村路段安全距離過(guò)小，民房處于離橋側(cè)垂直和較近的位置，容易對(duì)橋下或附近居民的安全造成威脅.其中，南石門大橋還穿越了河流路段，雖然此河流為非飲用水區(qū)域，如有運(yùn)載有毒物質(zhì)的車輛翻越護(hù)欄進(jìn)入水中或直接產(chǎn)生遺撒，有毒物質(zhì)沿河流會(huì)以更快的速度污染地下水，勢(shì)必對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重后果.

1)車輛直接沖出橋外事故

車輛一旦直接沖出橋外，會(huì)直接對(duì)橋下或橋側(cè)附近民房造成傷害.

圖2 車輛直接沖出橋外

2)車輛遺撒或拋物

車輛在與護(hù)欄發(fā)生碰撞時(shí)，有時(shí)雖然護(hù)欄能阻擋車輛使其不發(fā)生穿越、翻越，但車輛上的貨物可能由于車輛的側(cè)傾而發(fā)生遺撒、拋落等現(xiàn)象.

3 處置措施

3.1 路基段

穿村路段應(yīng)加大車輛的速度控制措施，例如設(shè)置限速標(biāo)志、設(shè)置減速標(biāo)線等.

圖3 車輛碰撞護(hù)欄后遺撒

護(hù)欄作為事故發(fā)生時(shí)的最后一道屏障，應(yīng)在盡量保障事故車輛安全和不發(fā)生重特大二次事故的前提下合理設(shè)置.

根據(jù)車輛運(yùn)行時(shí)的速度以及事故發(fā)生時(shí)的碰撞角度(20°)，大型車中集裝箱貨車和大型貨車占比較大，小型車主要是小客車為主，要滿足85%的安全防護(hù)需求，必須同時(shí)考慮小客車和大貨車以及大客車(乘員數(shù)較多)，由于大型貨車和集裝箱貨車以運(yùn)煤車輛為主，根據(jù)運(yùn)行速度計(jì)算，路基主線段的大貨車運(yùn)行速度為75 km/h，而根據(jù)貨車的運(yùn)輸效率計(jì)算，重型貨車的平均實(shí)載噸位為14.5 t，而大型貨車的自質(zhì)量一般為7～12 t，因此車輛總質(zhì)量在21.5～26.5 t，而碰撞速度一般取運(yùn)行速度的0.8倍，按照此計(jì)算，此路段采用的護(hù)欄防撞等級(jí)宜為SS級(jí)，考慮到路側(cè)安全凈空區(qū)的緩沖作用，建議路側(cè)護(hù)欄的防撞等級(jí)不低于SA級(jí).

對(duì)于南防口互通入口匝道路段，運(yùn)行速度最高為55 km/h，路側(cè)護(hù)欄防撞等級(jí)宜為SA級(jí)，考慮到路側(cè)安全凈空區(qū)的緩沖作用及作為入口匝道，車輛與護(hù)欄的碰撞角度一般較小，建議設(shè)置護(hù)欄的防撞等級(jí)不低于SB級(jí).

在一些低填方的穿村路段，如果按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求無(wú)需設(shè)置護(hù)欄，考慮到可能對(duì)周圍民居或居民人身安全存在的安全隱患，應(yīng)設(shè)置具有防撞能力的防撞護(hù)欄.

此外，對(duì)于穿村的重點(diǎn)路段，如影響到村民的出行，應(yīng)在高速公路上設(shè)置涵洞，并加大管理、宣傳力度，避免村民破壞隔離柵穿越高速的現(xiàn)象發(fā)生.同時(shí)增強(qiáng)高速公路沿線村莊交通安全宣傳工作的持續(xù)性和系統(tǒng)性.

3.2 橋梁段

本項(xiàng)目沿線穿越村莊，且跨越河流，一旦發(fā)生車輛翻越護(hù)欄的事故，不但容易造成二次重大事故，還有可能影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?，根?jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，有必要對(duì)本路段的防撞護(hù)欄進(jìn)行特殊設(shè)計(jì).

1)防止車輛穿越或翻越

按照我國(guó)2013年12月1日頒布實(shí)施的《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B05-01—2013)中提供的護(hù)欄防撞等級(jí)，本項(xiàng)目護(hù)欄可采用SS以上級(jí)護(hù)欄結(jié)構(gòu)形式，由于我國(guó)目前超過(guò)SS級(jí)防撞能力的護(hù)欄形式較少，且為防止車輛穿越護(hù)欄，護(hù)欄高度一般需要較高(一般需要1.4 m以上，大型貨車載貨后及大型客車重心高度1.2 m以上)，因此建議采用混凝土護(hù)欄或者組合式護(hù)欄.

F型混凝土護(hù)欄高度應(yīng)不低于1.3 m，該護(hù)欄結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，養(yǎng)護(hù)便利，但在護(hù)欄高度較高時(shí)，影響景觀效果;

采用組合式護(hù)欄時(shí)，護(hù)欄高度應(yīng)不低于1.4 m，該護(hù)欄結(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是護(hù)欄防撞能力高，并已通過(guò)實(shí)車碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證，景觀效果好，但造價(jià)相對(duì)較高，且上部橫梁一旦被車輛碰撞，維修養(yǎng)護(hù)難度較大.

2)防止散落物

在穿越村鎮(zhèn)路段，公路路側(cè)需要設(shè)置聲屏障，因此建議使聲屏障能兼?zhèn)浞罀伨W(wǎng)的功能［7］.

如果在有些路段無(wú)需設(shè)置聲屏障，則必須增加防拋網(wǎng).

極端情況下，考慮到有些散落物或者車輛本身可能會(huì)越過(guò)聲屏障或穿越護(hù)欄散落到橋下，假設(shè)事故發(fā)生時(shí)的車輛碰撞角度為20°，大型車輛碰撞速度60 km/h［3］，本項(xiàng)目中橋梁高度 0 ～57 m 不等，以最不利的57 m計(jì)算(大理巖橋)，增加護(hù)欄和聲屏障高度(3.5 m)，圖4中，S1為物體拋撒的水平距離，S2、S3為物體拋撒與公路的路側(cè)的橫向水脾功能距離.

根據(jù)物體散落的拋物線計(jì)算公式，

求得散落物的拋撒水平距離為

則散落物離橋梁邊緣的垂直距離(不考慮橋梁曲線半徑)為

考慮車輛車廂垂直碰撞護(hù)欄時(shí)(圖4)，貨物的拋撒距離

圖4 散落物運(yùn)行軌跡示意圖

為防止車輛遺撒物飛濺到民房區(qū)域，建議民房與橋梁外側(cè)的距離不小于20 m，各穿村路段具體的拋撒距離見(jiàn)表2.

表2 各穿村路段橋梁下貨物最大拋撒距離

4 結(jié)論及建議

本文根據(jù)運(yùn)行速度分析結(jié)果，各穿村路段的運(yùn)行速度基本保持一致，形成總體評(píng)價(jià)結(jié)論:

1)根據(jù)車輛運(yùn)行速度分析，大型車(包括大型貨車和大型客車)在此路段碰撞產(chǎn)生的能量計(jì)算為:E=mv2/2=406 kJ，其中 v=v0sinθ.其中，大型車質(zhì)量m取為25 t，根據(jù)工可報(bào)告中集裝箱車實(shí)載噸數(shù)以及集裝箱車自質(zhì)量分析取得(客車質(zhì)量低于大型貨車).根據(jù)碰撞能量計(jì)算，得出相應(yīng)的護(hù)欄防護(hù)等級(jí)為:SA級(jí).

2)穿村鎮(zhèn)路段車輛沖出橋外會(huì)發(fā)生二次重特大事故，考慮到超速和超載等情況，有必要加強(qiáng)護(hù)欄設(shè)計(jì)，護(hù)欄防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于SS級(jí).

3)考慮到車輛側(cè)傾帶來(lái)的遺撒、拋落等現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的設(shè)施以阻擋或緩沖撒落物.

4)注意橋梁外側(cè)的民房與橋梁外側(cè)的垂直距離應(yīng)盡量避免橋梁上車輛遺撒物飛濺到民房.

5)對(duì)于跨越水區(qū)的路段，如果是重要飲用水源地或者自然保護(hù)區(qū)等，除增加相應(yīng)的設(shè)施阻擋撒落物以外，還應(yīng)加強(qiáng)橋梁的排水功能，以防止液體有害物質(zhì)直接排入水中污染水源.

6)建議將高速公路路外安全區(qū)域內(nèi)的民房等建筑設(shè)施進(jìn)行拆遷，并禁止從事其他生活活動(dòng).

上述措施在設(shè)計(jì)階段實(shí)施困難并不大，但可以消除高速公路穿村鎮(zhèn)路段的多數(shù)安全隱患，本文提供的評(píng)價(jià)方法和處置措施可以為我國(guó)其他在建高速公路或新建高速公路提供重要的技術(shù)參考.

［1］中華人民共和國(guó)交通部.JTG/T B05—2004，公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南［S］.北京:人民交通北版社，2004.

［2］中華人民共和國(guó)交通部.JTG D80—2006，高速公路交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［3］中華人民共和國(guó)交通部.JTG B05-01—2013，公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:人民交通出版社，2013.

［4］何勇，唐琤琤.道路交通安全技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2008:155-160

［5］交通部公路安全保障工程技術(shù)組.公路安全保障工程實(shí)施技術(shù)指南［M］.北京:人民交通出版社，2012:29-44.

［6］閆書(shū)明，惠斌.基于碰撞分析的特高防撞等級(jí)橋梁護(hù)欄安全評(píng)價(jià)［J］.特種結(jié)構(gòu)，2010，27(1):66-70.