杭金衢高速公路改擴(kuò)建局部封閉施工可行性研究

李海鋒,胡建平

（1.浙江省交通投資集團(tuán)有限公司杭金衢分公司，浙江 杭州310020；2.杭金衢高速公路拓寬工程建設(shè)指揮部，浙江 杭州310020）

0 引言

高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目或路段，其總體方案的擬定不同于新建工程，關(guān)鍵取決于技術(shù)方案與交通組織方案間的協(xié)調(diào)結(jié)果。國(guó)內(nèi)改擴(kuò)建實(shí)踐表明，兩側(cè)加寬方式在利用既有資源、節(jié)約造價(jià)、節(jié)約土地、運(yùn)營(yíng)集中高效等方面優(yōu)點(diǎn)突出，一般情況下是首選的加寬方式，但其能否實(shí)現(xiàn)，還受施工期項(xiàng)目及路網(wǎng)的交通目標(biāo)，以及技術(shù)復(fù)雜性等實(shí)施性因素制約。

改擴(kuò)建實(shí)施方式有邊通車邊施工、全封閉施工、局部封閉施工三種，其中局部封閉又分局部時(shí)段封閉、局部路段封閉或兩者組合的情況。由于不同的實(shí)施方式，對(duì)應(yīng)的技術(shù)復(fù)雜程度和對(duì)交通的影響程度是不同的，選擇不當(dāng)對(duì)總體方案的科學(xué)性會(huì)產(chǎn)生影響。

杭金衢高速公路改擴(kuò)建，經(jīng)研究對(duì)牌頭至上溪路段采用了局部時(shí)段封閉施工的方式，科學(xué)合理地處理了總體方案目標(biāo)與可實(shí)施性的關(guān)系。實(shí)踐證明，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 改擴(kuò)建總體方案

1.1 加寬方案

杭金衢高速公路紅墾至金華段改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)[1]全長(zhǎng)約150 km，設(shè)計(jì)速度120 km/h，采用兩側(cè)加寬將原4車道改為8車道，主要的加寬方式為兩側(cè)拼寬，局部采用兩側(cè)分離增建（新嶺隧道段）[2]。

1.2 保通方案

以“中面層通車”為基礎(chǔ)，通車狀態(tài)下采用路網(wǎng)分流結(jié)合路段組織的方式實(shí)現(xiàn)全過程“保四”通行。分流以誘導(dǎo)分流、局部限流為主。

局部路段，局部時(shí)段封閉施工時(shí)，對(duì)封閉路段采用強(qiáng)制分流措施。

2 局部封閉原因

2.1 困難點(diǎn)密集、施工難以統(tǒng)籌

該項(xiàng)目地處微丘區(qū)，但仍有不少邊坡。其中在牌頭至上溪約46 km范圍內(nèi)，現(xiàn)狀共有包括王市嶺隧道改路基等挖方高邊坡24處，占全線挖方邊坡的75%，對(duì)應(yīng)高邊坡里程長(zhǎng)度累計(jì)約10 km，占該段總里程的21%。另外，該段還包括4處互通改建、5處上跨天橋改建、1座主線橋拆除重建、1處滑坡整治。

這些均是改擴(kuò)建工程的施工困難點(diǎn)，對(duì)運(yùn)營(yíng)干擾大，且各分項(xiàng)工程相互間工序、工期不同，交通組織方式不同，難以進(jìn)行合理有效的統(tǒng)籌。

2.2 高邊坡施工技術(shù)手段有限

國(guó)內(nèi)已有的改擴(kuò)建項(xiàng)目更多集中在平原區(qū)，較少遇到高邊坡的情況，有條件地采用繞避方式解決。經(jīng)研究，國(guó)內(nèi)目前對(duì)類似規(guī)模大的高邊坡施工，技術(shù)手段十分有限。一般只能采用“多次小方量爆破”的方法，每次爆破前后須臨時(shí)封閉，等快速清理出路面后重新開放通行。經(jīng)研究分析，改擴(kuò)建工程高邊坡的開挖及運(yùn)輸方式一般有以下三種可能的施工方式及特點(diǎn)。

方式1：邊坡較高，但背側(cè)較緩或?yàn)榈蛊?，可進(jìn)行縱向兩端同時(shí)開挖和通過背側(cè)進(jìn)行出渣運(yùn)輸，僅少量渣土需通過高速進(jìn)行清理。此方式施工難度一般，但施工較為快速，關(guān)鍵取決于開挖的總量。

方式2：邊坡較高，背側(cè)陡，縱向長(zhǎng)度較短，且背側(cè)無開通便道的運(yùn)輸條件，只能通過高速出渣。此方式施工難度一般，進(jìn)展較快。

方式3：邊坡較高，背側(cè)陡，縱向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且背側(cè)無開通便道的運(yùn)輸條件，地質(zhì)好需進(jìn)行控制爆破，只能通過高速出渣。此方式施工難度較大，進(jìn)展較慢。

經(jīng)調(diào)研，滬杭甬、滬寧、福廈漳高速改擴(kuò)建大部分邊坡采用了上述方式1或方式2的施工方案，個(gè)別采用方式3。以滬杭甬個(gè)別邊坡采用方式3的經(jīng)驗(yàn)為例：

（1）單次爆破方量控制不大于2 000 m3，爆破后清理路面10～15 min；所有卸渣清理完畢約3 d。

（2）爆破前后各約15 min主線臨時(shí)封道，在20 000 pcu/d的流量下，通行恢復(fù)爆破前的正常狀態(tài)約需2 h。

根據(jù)牌頭至上溪段高邊坡的特點(diǎn)，即高（最高約 70 m）、陡（坡率 1：0.5～1）、規(guī)模大（部分超過 20萬m3），經(jīng)逐處分析可知較多難以采用上述方式1或方式2，若采用方式3，則存在三個(gè)“無法保證”：

（1）無法保證暢通。

根據(jù)預(yù)測(cè)，施工期間該項(xiàng)目主線平均流量約5.2萬pcu，超過了原設(shè)計(jì)最大服務(wù)交通量（約5萬pcu）。這也是迄今為止，國(guó)內(nèi)改擴(kuò)建時(shí)交通量最大的工程（滬杭甬約4.5萬pcu、滬寧約4.7萬pcu、佛開約5萬輛、沈大約3萬pcu）。若在此路段實(shí)施“邊通車邊施工”，每次臨時(shí)封閉，后方長(zhǎng)距離排隊(duì)將不可避免。之后由于清理存留在邊坡上的剩余大部分土石方，仍必須半幅封閉、借道另半幅雙向2車道通行，交通的持續(xù)擁堵也是必然的。由于邊坡數(shù)量多、土石方量大，這樣的臨時(shí)封閉次數(shù)可能達(dá)到上百次，并貫穿于整個(gè)施工期，這樣長(zhǎng)時(shí)間、高頻率的臨時(shí)封閉將無法保證整個(gè)施工期的道路暢通。

（2）無法保證安全。

雖然在爆破和清理期間采用臨時(shí)封閉以保證交通安全，但在邊坡防護(hù)施工完成之前，邊坡始終處于裸露無防護(hù)的狀態(tài)，碎石脫落和松動(dòng)難以避免，在雨天和夜晚尤其危險(xiǎn)。在此狀態(tài)下通行，對(duì)于行車安全風(fēng)險(xiǎn)極大。圖1為清渣造成的運(yùn)營(yíng)安全隱患示意圖。

圖1 清渣施工的安全隱患示意圖

（3）無法保證工期。

采用“多次小方量”的方式，工效比集中爆破施工明顯降低。另外，此路段還有主線橋與跨線橋的拆建，隧道改路基需先建4 km便道等因素，由于維持交通需要，這些分項(xiàng)工程并不能同步施工。以上因素勢(shì)必使施工工期大大延長(zhǎng)，經(jīng)測(cè)算，約需44個(gè)月以上（計(jì)劃工期36個(gè)月），延長(zhǎng)工期約8個(gè)月。表1、圖2分別為不封閉和封閉情況施工工期測(cè)算與計(jì)劃編排對(duì)比。

表1 高邊坡施工工期測(cè)算表 d

2.3 綜合分析

對(duì)邊通車邊施工及局部封閉施工作了綜合比較分析，如表2所列。

從以上分析可見，若采用邊通車邊施工，對(duì)該路段而言不僅毫無優(yōu)勢(shì)，而且實(shí)施難度極大，基于此的兩側(cè)拼寬的方案就更難以實(shí)現(xiàn)。而若能集中封閉施工，意味著全線施工難度與工期制約最大的路段可以提前完成，并與該項(xiàng)目先行實(shí)施的新嶺隧道段一起提前改善杭金衢的通行狀況，相對(duì)邊通車邊施工，也可提前具備容納更多交通量的能力，減少后期分流。

圖2 施工計(jì)劃編排對(duì)比圖

3 局部封閉施工的可行性

3.1 路網(wǎng)

3.1.1 全線改擴(kuò)建路網(wǎng)分流方案

杭金衢改擴(kuò)建分流方案以正常運(yùn)行疏導(dǎo)分流、擁堵分流及長(zhǎng)時(shí)段或短時(shí)段強(qiáng)制性分流組成。

分流路徑按長(zhǎng)途過境、中短途跨區(qū)間及其它區(qū)間三類，以高速分流為主、地方道路分流為輔，根據(jù)不同時(shí)段需求，共計(jì)約25條，對(duì)應(yīng)的誘導(dǎo)點(diǎn)8類、分流點(diǎn)13個(gè)、管制點(diǎn)24個(gè)。圖3為其中的一例，表示杭州及以北至衢州、江西、福建中西部長(zhǎng)途過境交通的分流路徑。

3.1.2 局部封閉段分流路徑

由于浙江省高速路網(wǎng)基本形成，為局部封閉施工提供了基本保障，在全線分流方案的基礎(chǔ)上，仍按高速路網(wǎng)分流為主的理念進(jìn)行了分流路徑設(shè)計(jì)，如圖4所示。主要分流道路：杭新景高速、諸永高速+甬金高速、S103省道：次要分流道路：上三高速+甬臺(tái)溫高速等。

3.2 分流效果分析

若牌頭至上溪段實(shí)施局部時(shí)段封閉施工，按該路段各地出行的比例，保守地將主線流量全部分流至三條主要路徑。對(duì)分流道路服務(wù)水平進(jìn)行了預(yù)測(cè)，如表3所列，預(yù)測(cè)分析結(jié)果表明分流道路具備承擔(dān)分流的能力。

3.3 其他

3.3.1 工程優(yōu)化

根據(jù)以上研究，經(jīng)報(bào)請(qǐng)浙江省政府及交通運(yùn)輸部同意，杭金衢改擴(kuò)建牌頭至上溪段采用局部時(shí)段封閉施工方案，據(jù)此設(shè)計(jì)單位對(duì)工程技術(shù)方案進(jìn)行了優(yōu)化，節(jié)省造價(jià)9 000萬元。

3.3.2 地方道路局部提升

考慮交通量波動(dòng)及節(jié)假日等因素，為避免S103局部穿鎮(zhèn)路段過于擁堵，由省公路局牽頭對(duì)局部段進(jìn)行了改善提升。

3.3.3 加強(qiáng)源頭分流與分流道路交通誘導(dǎo)

在封閉期內(nèi)，利用全線改擴(kuò)建分流設(shè)施，進(jìn)一步在省際、主要節(jié)點(diǎn)加大疏導(dǎo)力度，總量削減。在分流的地方道路上設(shè)置完善的指示標(biāo)志，引導(dǎo)交通。

表2 方案比較表

圖3 分流路徑之一路網(wǎng)圖

圖4 封閉段分流路徑地形圖

4 實(shí)際效果驗(yàn)證

4.1 封閉施工效果

經(jīng)各參建單位努力，封閉期內(nèi)該路段的難點(diǎn)工程全部完成，實(shí)際封閉期為2015年6月6日-9月28日，期長(zhǎng)115 d，比預(yù)計(jì)6個(gè)月縮短1/3多，成效突出。

4.2 分流效果

封閉期內(nèi)，經(jīng)加大宣傳、加強(qiáng)管理，分流道路運(yùn)行良好，整個(gè)封閉期內(nèi)未發(fā)生任何負(fù)面影響。

對(duì)分流道路回訪分析表明，在路網(wǎng)相對(duì)完善的前提下，充分發(fā)揮了路網(wǎng)自身的潛在消化能力。以諸永高速為例，實(shí)際承擔(dān)的分流量?jī)H為原預(yù)測(cè)的一半，對(duì)通行影響很小。

表3 封閉段分流分配情況一覽表 萬pcu/d

4.3 主線后期流量回升

2016年春節(jié)前，先行實(shí)施的新嶺隧道段交付通車以來，對(duì)杭金衢主線流量進(jìn)行了跟蹤，流量回升明顯。

5 結(jié)語

（1）高速公路改擴(kuò)建總體方案的確定還受可實(shí)施性的制約，由于改擴(kuò)建的復(fù)雜性和特殊性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同步對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行研究，確保方案合理可行。

（2）在路網(wǎng)相對(duì)完善的前提下，對(duì)大交通量高速公路改擴(kuò)建，局部封閉施工是可選的方案之一。實(shí)踐證明杭金衢高速公路改擴(kuò)建牌頭至上溪段局部封閉施工是科學(xué)合理的，方案的順利實(shí)施取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

（3）路網(wǎng)結(jié)構(gòu)完善地區(qū)，其路網(wǎng)自身的消化能力是分流設(shè)計(jì)時(shí)，值得考慮的因素。

（4）改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)需同步對(duì)關(guān)鍵施工方案、施工計(jì)劃進(jìn)行更加細(xì)致的分析，對(duì)精細(xì)化設(shè)計(jì)提出了更高的0求。