超長線性地下工程施工期交通疏導設計與優(yōu)化

普永剛 張 林 梁存君 梁 樂 景江勇 張 川

（中國建筑一局（集團）有限公司西北分公司，陜西 西安710065）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市道路交通流量急劇增加，交通擁堵等現(xiàn)象已經(jīng)嚴重影響了城市的面貌。為了滿足城市建設的發(fā)展，近幾年市政設施項目建設占的比例越來越大。雖然市政建設給城市帶來巨大的改觀, 但市政設施項目因為其周期長、施工量大、涉及范圍廣，施工期間占用道路影響其他相關道路，會造成擁堵蔓延和后續(xù)擁擠，從而會加劇城市的交通擁堵狀況。

伴隨著越來越多的城市開始實施市政設施項目，如何有效疏解城市交通，減輕項目施工時對道路交通的不利影響，提出創(chuàng)新性交通疏解思路和方案并運用到工作實踐中顯得尤為重要。國外AI-KAISY 對實際工程中的數(shù)據(jù)進行深入研究，得出影響施工區(qū)通行能力的主要因素有：車輛類型比例，施工作業(yè)區(qū)長度，施工作業(yè)持續(xù)時間，封閉車道路數(shù)等等[1，2]。

本文依托西安市幸福林帶項目進行了詳細的分析，在原先半幅施工的常規(guī)交通疏導方式基礎上，提出創(chuàng)新型先導后行交通疏導方式，有效的降低了在施工過程中對周圍交通的影響，為國內外其他城市市政工程施工時期的道路交通疏解方案提供了參考價值。

1 交通疏導線設計原則

1.1 依據(jù)施工部署

各施工區(qū)域的劃分是進行交通疏導線布置十分重要的依據(jù)。朱苗苗等人對城市道路多施工作業(yè)區(qū)劃分為直線式、交叉式、平行式，并計算多施工作業(yè)區(qū)關聯(lián)指數(shù)[3，4]。

根據(jù)同一工期施工占道進行施工部署，部分地方標準例如北京市《占道作業(yè)交通安全設施設置技術要求》（2012）[5]和廣州市《廣州市城市道路交通管理設施設計技術指引》[6]中均提出：同一路段前后不同車道的占道作業(yè)不宜同時進行，當不可避免需要同時進行占道作業(yè)時，作業(yè)間距不得小于1000m。這就提出了在進行交通疏導線設計時，要依據(jù)項目的施工部署及作業(yè)工區(qū)的劃分。

1.2 交通流量飽和度

從各車道流向的交通流量飽和度這一角度出發(fā)，提出對道路進行單向放行，即在每一個道路交叉口根據(jù)通行車量類型及流量單獨設置一個車道，將分散車流量，緩解通行壓力。利用車道左轉將一部分車輛引流，達到流量均衡且有效提高路口通行能力。

每條道路的最大車流量f（e）不能超過道路的最大允許流量c（e），且利用深度優(yōu)先搜索策略（DFS）檢索到的所有路線中，均應滿足f（e）≤c（e）。

2 交通疏導設計步驟

2.1 交通擁堵狀況判別

通過對各交叉路口各時段交通流量調查，對影響范圍內所有道路交通流向、流量及交通出行特征做定量分析。根據(jù)高峰時期車流量的實測數(shù)據(jù)，采用高峰小時系數(shù)（PHF）來直觀反映。研究學者認為15 分鐘高峰小時系數(shù)是造成交通擁堵的主要因素，故采用15 分鐘高峰小時系數(shù)對交通擁堵狀況進行判別。高峰小時系數(shù)計算公式[7]如（1）所示：

其中，Q- 實測高峰小時流量；

Qc- 高峰小時高峰時段（t）的流量；

T- 高峰小時高峰時段。

通過數(shù)學模型、仿真等定量研究得出，一般均以15min 的高峰小時交通量為分析基礎，在城市道路中，高峰小時系數(shù)（PHF15）一般為0.8～0.98 為正常值，其值較低時表示在高峰小時中有較大的可變性，容易造成阻塞。根據(jù)計算所得PHF 判斷各路段交通擁堵情況。

2.2 交通疏導方法確定

通過對各道路擁堵狀況分析，為了滿足市政工程施工場地的需求，同時保證道路的通行能力，采用場內交通疏導和場外交通疏導兩種方式來緩解交通壓力。當主體分三段施工時，分段施工時路口的一側做市政工程的主體結構，另外一側用于交通疏導[8，9]。

分兩期或者三期施工，交通疏改思路為保持半幅車道正常通行，對另外半幅車道封閉進行交通疏導，同時將該封閉道路進行下側結構及規(guī)劃道路施工。在方案實施時，要求道路留有較寬的人行道和非機動車道，用來補償?shù)缆肥┕r圍擋所占道路的寬度。

2.3 交通疏導車道設計

在交通疏導線上，為了保證車輛有序、快速通過路段，緩解交通壓力，合理設置車道變得尤為重要。借用相位和道路飽和度均衡來進行車道設置。采用單向放行方式，即對各個進口分別設置獨立的相位，而同一個相位兼顧直行和左轉車輛，一個進口完成后再進行下一個進口的放行[10]。為了挺高交叉路口時空資源的利用率，從而進行延誤分析。延誤時間公式[11]如（2）所示：

其中，d- 各車平均延誤時間；

T- 周期；

X- 道路飽和度；

Q- 交通量；

λ- 信號相位綠信比。

一般信號周期穩(wěn)定不變，式中第三項是很小的數(shù)可以忽略不計，故延誤時間基本由道路飽和度決定。所以，合理設置車道數(shù)、控制道路飽和度起著重要作用。

3 實例分析

幸福林帶建設工程三工區(qū)項目位于西安市東郊，北起華清路，南至黃河廠前無名路（長樂路北約400 米），東起幸福路，西至萬壽路，南北長約1.6 公里，東西寬約200 米。建設內容包括西安地鐵八號線、七號線（區(qū)間及王家墳換乘站）、地下空間（包括人防車庫和地下商業(yè)部分）約22 萬m2、綜合管廊（沿萬壽路幸福路布設兩條）共3.2km；市政道路等，是全球最大的地下綜合空間。

幸福林帶周邊有數(shù)條主要交通干道，華清路、長樂路、咸寧路向東可跨過浐河接入繞城高速對外聯(lián)系，是城市級東西通道；幸福路、萬壽路向北聯(lián)系西臨公路，向南連接長鳴公路，是東部片區(qū)南北聯(lián)系的主要干道。現(xiàn)狀南北向兩個主路幸福路和萬壽路不能滿足交通要求，現(xiàn)對幸福路和萬壽路交通現(xiàn)狀和疏導方案進行分析，并進行模擬仿真。模擬仿真圖1、工程實際圖2所示：

圖1 模擬仿真圖

圖2 工程實際圖

3.1 交通現(xiàn)狀分析

通過對幸福林帶項目影響區(qū)范圍內所有道路交通流向、流量及交通出行調查，掌握實際車輛流通情況。采用人工觀測的方式在兩條南北方向的主路（萬壽路、幸福路）與七條東西方向的主路（華清路、長纓路、長樂路、韓森路、咸寧路、建工路、西影路）相交的14 個十字路口進行交通流量調查，擬建場地交通路網(wǎng)示意圖如圖3 所示，分別在每個雙向十字路口設置四個觀測點、單向十字路口和雙向丁字路口設置三個觀測點、單向丁字路口設置兩個觀測點，對12 小時內的車流量進行記錄統(tǒng)計。道路車流量統(tǒng)計表如表1 所示。

從時間上看早高峰主要集中在7:30-9:30；晚高峰主要集中在17:30-19:30。從流量大小區(qū)域上看，交通流量（每小時車流量超1000 輛）主要集中在華清路與幸福路丁字路口東西向、長樂路與萬壽路十字路口三個方向、長樂路與幸福路十字路口東西向、韓森路與萬壽路路口向南、咸寧路與萬壽路三個方向、幸福路與咸寧路東西方向；交通流量較大（每小時車流量超1500輛）的路口有長樂路與萬壽路十字路口向西方向、長樂路與幸福路十字路口向西方向、咸寧路與萬壽路向東方向、幸福路與咸寧路東西方向。

圖3 擬建場地交通路網(wǎng)示意圖

表1 各道路車流量統(tǒng)計表

利用數(shù)據(jù)計算高峰小時系數(shù)PHF，各道路PHF15 統(tǒng)計表如表2 所示。

以上計算均以15min 的高峰小時交通量為分析基礎，高峰小時系數(shù)（PHF15）在0.8-0.98 范圍內為正常值，其數(shù)值越小越容易發(fā)生交通阻塞。通過計算可得出，幸福路與長纓路丁字路口、萬壽路與韓森路十字路口、幸福路與韓森路十字路口、萬壽路與建工路十字路口、幸福路與建工路丁字路口、萬壽路與西影路丁字路口、幸福路與西影路丁字路口交通PHF 處于正常范圍內，能夠滿足所需要求；而萬壽路與華清路丁字路口、幸福路與華清路丁字路口、萬壽路與長纓路十字路口、萬壽路與長樂路十字路口、幸福路與長樂路十字路口、萬壽路與咸寧路十字路口、幸福路與咸寧路十字路口交通，PHF 較小，在交通高峰期容易形成交通擁堵，必須加強對交通的管理。

3.2 交通疏導方法確定

采取場外交通疏導和場內交通疏導兩種相結合的方式。場外交通疏導通過對內部區(qū)域交通狀況分析可知，長纓路、華清東路為東西向路口，幸福路與萬壽路單行道車流量呈潮汐型變化，施工期間主要交通壓力為早晚上下班高峰時段，經(jīng)過與相關各方溝通協(xié)商、方案討論，為緩解主體結構修建時主干線路段交通擁堵，施工期間對該段外圍區(qū)域進行交通疏導，并秉持盡可能減少施工區(qū)域車流量的原則進行外圍疏導；對于外圍區(qū)域交通狀況，經(jīng)實際調查統(tǒng)計，施工區(qū)域外圍車流量最大的地方為萬壽路、幸福路與華清路交接丁字路口處，高峰每小時車流量超過2800 輛。為緩解施工時主干線路段交通可能產(chǎn)生的擁堵狀況，施工期間對該段外圍區(qū)域進行交通疏導。

表2 各道路PHF15 統(tǒng)計表

將萬壽路上的車輛向西側公園路與東二環(huán)分流，幸福路上的車輛向東側浐河路、沁水路（長田路、田馬路）、酒十路分流。同時在各大路口來車方向提前設置提示牌，提醒來往車輛前方施工，擇路繞行。

在進行場內交通疏導時，在林帶場內先修筑三條東西向交通疏導線，連接幸福路和萬壽路，由北往南分別為：位于華清路以南273m 的1 號交通疏導線、位于長纓路以北140m 的2 號交通疏導線、位于長纓路以南133m 的3 號交通疏導線；1、2、3號交通疏導線示意如圖4 所示。場內交通疏導分為三個階段：

圖4 交通疏導線示意圖

第一階段：保持華清路北半幅車道由東向西正常通行，南半幅車輛交通疏導至萬壽路，至1 號交通疏導線向東行駛，沿幸福路向北行駛繞行可至華清路；將長纓路封閉進行下側結構及規(guī)劃道路的施工，其東西方向車輛導入長纓路南北側的2 號和3 號交通疏導線形成環(huán)島進行繞行；此階段幸福路與萬壽路原南北方向車輛保持正常通行。

圖5（a）華清路第一階段

圖5（b）長纓路第一階段

第二階段：將華清路北側半幅封閉，南半幅利用施工完成的規(guī)劃道路改成雙向六車道通行，幸福路向北車輛導入林帶內1號交通疏導線行駛；此階段長纓路東西向規(guī)劃道路已完成施工并投入使用，將長纓路南北兩側2、3 號交通疏導線拆除進行下方結構的施工，幸福路與萬壽路原南北方向車輛仍保持正常通行，此階段在林帶內南北向管廊施工完成后，在管廊上方進行場內南北向臨時交通疏導線的施工。

圖6（a）華清路第二階段

圖6（b）長纓路第二階段

第三階段：長纓路東西方向保持正常通行，將東西向3 號交通疏導線拆除進行下方結構施工，南北方向幸福路、萬壽路封閉，進行下沉道路施工，只在道路外側留單車道供住戶通行，外側單車道設計寬度不小于4.5m，保證行人和機動車輛能夠通行，將南北向車輛引入林帶內已施工完成的臨時交通疏導線形成導流，進行萬壽路與幸福路道路施工。

3.3 交通疏導線車道設置

在傳統(tǒng)的交通疏導中，大多采用單行道通行，車輛行駛緩慢容易造成擁堵，交通疏導效率低?，F(xiàn)采用創(chuàng)新型疏導方式，利用相位進行車道的合理設置。

由南- 北方向，設置三條直行車道和一條直左合用車道，直行及左轉車道位于車道最左邊；東- 西疏導方向，設置兩條車道。

根據(jù)施工后的交通流量合理設置信號燈配時方案，各相位后均設置3s 黃燈時間，因為左轉車流量較大，故設置3s 全紅時間，防止出現(xiàn)交叉口車輛未全通過與下一個相位車輛沖突的情況。這樣既平衡了車道的飽和度，又減少了交叉口的平均延誤時間。

采取單向放行方式，并利用直左轉車道使得左轉車輛順利通過交叉口，實現(xiàn)分流、提高通行能力等目標。且施工路段周圍取消臨時占道停車場，加速車輛通行。

本工程本著“占一還一”的原則，施工過程中封閉一條道路便在其他位置開通一條道路，盡可能保持現(xiàn)有交通通行習慣，不中斷南北向幸福路與萬壽路路面交通，盡量滿足現(xiàn)有各主要道路的交通流量要求。

圖7 長纓路第三階段

4 結論

4.1 經(jīng)過方案實施后的調查，華清路與萬壽路、幸福路丁字路口高峰每小時車流量約3000 輛。長樂路與萬壽路、幸福路路口高峰每小時車流量約1800 輛。各路口總體車流量變化不大，道路通行能力正常。本工程在施工期間對周邊交通影響較小，增加了市民對項目部工作能力的肯定，得到了業(yè)主及各單位的一致認可。

4.2 在市政工程中，一個好的交通疏導方案可以很好的緩解施工時對交通造成的不利影響，所以在保證項目工程質量、進度、安全的情況下，合理組織施工區(qū)域的交通疏導顯得尤為重要。

首先應結合工程場地實際情況，根據(jù)道路車流量調查分析，選用占路面積小、占路時間短、對社會影響小的疏導方案，保障施工期間道路的暢通。

4.3 在施工期間盡量采用“占一還一”的原則。可以采用修建臨時道路和借用人行道和非機動車道來補償被占用的道路資源。

當施工與交通有干擾時，需要施工方讓步的，項目部應自覺、積極地服從相關方面的管理和指揮，采用一切有用措施來保證交通的暢通。