繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)研究

吳先志

（江蘇博納華交通科技有限公司，江蘇 南京243000）

由于城市主干道的交通通行位置有限，但是城市的快速發(fā)展，出行車(chē)輛卻在不斷增加，且對(duì)于道路的寬敞、舒適的需求不斷提高[1]。為此國(guó)內(nèi)通過(guò)建設(shè)各種隧道，降低各城市的交通壓力。但是，在建設(shè)道路工程時(shí)，其具有的不可逆特性，對(duì)交通安全設(shè)施施工技術(shù)，具有極高要求。因此，本文在隧道的安全性方面，根據(jù)隧道的特點(diǎn)，從隧道實(shí)地情況、速度協(xié)調(diào)性等方面，設(shè)置評(píng)價(jià)方法，分析隧道安全設(shè)施的設(shè)置，研究出入口標(biāo)志的設(shè)施區(qū)域，控制進(jìn)入隧道車(chē)輛的速度，提高隧道的安全性。

1 研究繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)

此次設(shè)計(jì)繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)，需要從駕駛員角度出發(fā)，分析駕駛員對(duì)隧道安全設(shè)施的需求，確定安全設(shè)施布置位置，從而確定安全設(shè)施布置施工點(diǎn)，從而設(shè)計(jì)出質(zhì)量過(guò)關(guān)的隧道安全設(shè)施。

1.1 分析安全設(shè)施鋪設(shè)位置

駕駛員在隧道中，駕駛車(chē)輛認(rèn)知隧道交通安全標(biāo)志，是在外界刺激的作用下，駕駛員神經(jīng)中樞產(chǎn)生作用，最后經(jīng)過(guò)人腦對(duì)信息加工處理的過(guò)程，才能得到隧道交通安全設(shè)施信息[2-3]。此時(shí)可以判斷出，駕駛員對(duì)于隧道交通安全設(shè)施信息的讀取，需要2.5s，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，屬于短期記憶時(shí)間。然而，隨著駕駛員在隧道行駛時(shí)間的增加，30s 時(shí)，對(duì)于安全標(biāo)牌的記憶，就會(huì)下降至70%左右，當(dāng)35s 以后，對(duì)于安全標(biāo)牌的記憶，才會(huì)穩(wěn)定在30%左右。因此，可以將35s，作為駕駛員，駕駛車(chē)輛通過(guò)隧道時(shí)，記憶交通安全設(shè)施信息的分界點(diǎn)。此時(shí)，設(shè)駕駛員駕駛車(chē)輛的運(yùn)行速度（km/h）為v，則駕駛員的行駛路程（m）為L(zhǎng)：

根據(jù)（1）式，計(jì)算出駕駛員對(duì)于隧道安全設(shè)施的記憶距離，可以確定隧道入口交通安全設(shè)施，最大和最小距離，從而確定隧道入口交通安全設(shè)施鋪設(shè)位置。

假設(shè)，駕駛員讀取并記憶，第一處安全設(shè)施標(biāo)牌后，行駛至與第二處安全設(shè)施標(biāo)牌時(shí)，當(dāng)兩處標(biāo)牌的間距大于L，則駕駛員會(huì)忘記第一處安全設(shè)施標(biāo)牌信息。若沒(méi)有設(shè)置第二處的交通安全設(shè)施，則駕駛員會(huì)繼續(xù)按照第一處標(biāo)牌信息行駛，或者減速判斷當(dāng)前路段行駛情況，除此之外，也會(huì)出現(xiàn)大車(chē)遮擋路牌的現(xiàn)象，縮短駕駛員對(duì)交通安全設(shè)施信息的認(rèn)知[4-5]。所以，設(shè)駕駛員視覺(jué)認(rèn)知安全設(shè)施信息點(diǎn)，至讀取設(shè)施信息點(diǎn)之間的行駛距離為S，讀取設(shè)施信息點(diǎn)至思考點(diǎn)之間的行駛距離為S1，從發(fā)現(xiàn)安全設(shè)施的點(diǎn)，行駛至第一處安全設(shè)施位置的距離為F，從第一處安全設(shè)施標(biāo)牌，行駛至第二處安全設(shè)施標(biāo)牌的距離為F1，則第一處安全設(shè)施標(biāo)牌與第二處安全設(shè)施標(biāo)牌的距離L1為：

基于文獻(xiàn)[6]可知，安全設(shè)施位置的設(shè)置，并不是越小越好，當(dāng)兩處安全設(shè)施距離過(guò)小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)視線范圍內(nèi)，出現(xiàn)較多安全設(shè)施信息，影響駕駛員對(duì)安全設(shè)施信息的讀取[6]。因此，兩處安全設(shè)施最小距離，應(yīng)當(dāng)是處于完成第一處安全設(shè)施信息讀取后，再讀取第二處安全設(shè)施信息。所以設(shè)第一處安全設(shè)施信息記憶消失點(diǎn)，行駛至駕駛員做出決策時(shí)的距離為：

綜合（2）式和（3）式可以發(fā)現(xiàn)，在確定安全設(shè)施鋪設(shè)位置時(shí)，需要計(jì)算駕駛員對(duì)安全設(shè)施信息獲取、讀取、決策、操作等五個(gè)時(shí)間點(diǎn)的操作，因此設(shè)置的安全設(shè)施距離，不能存在過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象。所以，此次確定的安全設(shè)施距離l，應(yīng)處于最大和最小距離之間，即。從而確定安全設(shè)施鋪設(shè)位置。此時(shí)，既可根據(jù)安全設(shè)施鋪設(shè)位置，在繞城公路隧道入口，進(jìn)行安全設(shè)施施工。

1.2 確定施工關(guān)鍵指標(biāo)

根據(jù)上一章節(jié)，確定的安全設(shè)施鋪設(shè)位置，由于不同區(qū)域城市的繞城公路隧道，會(huì)存在一定的區(qū)別，因此在施工鋪設(shè)交通安全設(shè)施時(shí)，需要根據(jù)繞城公路隧道入口位置，確定安全設(shè)施工作坑的長(zhǎng)寬高等參數(shù)。在鋪設(shè)安全設(shè)施時(shí)，考慮施工人員的操作空間，及安全設(shè)施大小參數(shù)，確定工作坑的平面寬度；在施工的過(guò)程中，由于安全設(shè)施的重量，不方便施工人員操作，因此需要根據(jù)施工設(shè)備，確定工作坑的長(zhǎng)度；考慮施工結(jié)束后，安全設(shè)施可能出現(xiàn)的沉降、固定度等問(wèn)題，確定工作坑的深度。

從工作坑參數(shù)的確定中，可以發(fā)現(xiàn)，土給予安全設(shè)施的壓力，影響著安全設(shè)施的施工技術(shù)，施工質(zhì)量[7]。因此，計(jì)算掩埋安全設(shè)施時(shí)，土給予安全設(shè)施的壓力。設(shè)鋪設(shè)的安全設(shè)施直徑為D，產(chǎn)生的綜合摩擦力為f，設(shè)計(jì)深埋距離為d，則安全設(shè)施側(cè)壁與土之間，產(chǎn)生的摩擦阻力F1為：

此時(shí)，安全設(shè)施深埋進(jìn)隧道入口土里，產(chǎn)生的端阻力F2為：

（5）式中，P 表示安全設(shè)施，埋進(jìn)土中時(shí)，存在的氣壓壓強(qiáng)。此時(shí)，計(jì)算安全設(shè)施深入工作坑，產(chǎn)生的總頂力F=F1+F2。根據(jù)安全設(shè)施埋入工作坑，產(chǎn)生的總頂力，就可以計(jì)算安全設(shè)施的沉降情況，從而對(duì)安全設(shè)施進(jìn)行加固處理，完成繞城公路隧道，安全設(shè)施鋪設(shè)。

1.3 計(jì)算安全設(shè)施沉降

假設(shè)（1）、（2）和（3）式確定的安全設(shè)施鋪設(shè)位置為A1,A2,A3三個(gè)點(diǎn)，在安全設(shè)施鋪設(shè)結(jié)束后，其本身具有的重力，在原有總頂力的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)進(jìn)一步下沉，因此，設(shè)安全設(shè)施在施工過(guò)程中，出現(xiàn)的下沉數(shù)據(jù)為，其下沉后，出現(xiàn)的角度偏差為，則安全設(shè)施在鋪設(shè)結(jié)束后，產(chǎn)生的沉降數(shù)據(jù)為：

（6）式中，i 表示在安全設(shè)施鋪設(shè)位置的三個(gè)點(diǎn)，沉降變化數(shù)據(jù)的采集次數(shù)。此時(shí)，根據(jù)（6）式的計(jì)算結(jié)果，可以確定鋪設(shè)的繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施，所出現(xiàn)的沉降情況，是否符合預(yù)計(jì)期望值。設(shè)累積沉降值為，沉降檢測(cè)點(diǎn)為y，交通安全設(shè)施位置為x，則交通安全設(shè)施沉降期望值計(jì)算函數(shù)為：

（7）式中，e 表示高斯正太分布趨向[8]。根據(jù)（6）式和（7）式的計(jì)算結(jié)果。當(dāng)（6）式≤（7）式時(shí)，則此次施工技術(shù)，鋪設(shè)的交通安全設(shè)施，未出現(xiàn)明顯沉降變化，不用進(jìn)行加固處理；當(dāng)（6）式>（7）式時(shí)，則此次施工技術(shù)，鋪設(shè)的交通安全設(shè)施，存在明顯沉降變化，需要進(jìn)行加固處理。

2 實(shí)例分析

此次實(shí)驗(yàn)選擇某城市的繞城公路隧道，作為此次實(shí)驗(yàn)對(duì)象。該繞城公路隧道，呈東西走向，隧道全長(zhǎng)約為2.35 千米，雙向通行，共有六個(gè)車(chē)道。此次驗(yàn)證繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)，將該隧道原本的入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)的施工結(jié)果，與此次研究后，對(duì)隧道交通安全設(shè)施施工技術(shù)施工結(jié)果，進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比兩種安全設(shè)施施工技術(shù)，對(duì)繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工后，產(chǎn)生的沉降結(jié)果。

此次選擇的繞城公路隧道，入口交通環(huán)境較為復(fù)雜，與交叉入口距離較短，影響車(chē)輛的出入。一旦該繞城公路隧道，處于出行高峰期時(shí)段，會(huì)嚴(yán)重影響該隧道的出入。當(dāng)前，該繞城公路隧道，最高交通流量可以達(dá)到8976pcu/h。且小汽車(chē)占比較高，占總通行機(jī)動(dòng)車(chē)的91%。較大的交通流量，也在影響著交通安全設(shè)施的施工。

在上述確定的繞城公路隧道參數(shù)基礎(chǔ)下，驗(yàn)證此次研究的繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)，根據(jù)上述確定的繞城公路隧道參數(shù)，進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)兩種安全施工技術(shù)的特點(diǎn)，分別選定模擬安全設(shè)施施工點(diǎn)。原本的交通安全設(shè)施，所存在的施工點(diǎn)，定義為A1、A2、A3；此次研究的交通安全設(shè)施施工點(diǎn)，將其定義為B1、B2、B3，兩種安全施工技術(shù)，在針對(duì)繞城隧道安全設(shè)施施工后，對(duì)隧道所產(chǎn)生的沉降變化。此次實(shí)驗(yàn)，將忽略其他因素，對(duì)安全設(shè)施施工技術(shù)造成的影響。

在上述確定的參數(shù)下，每隔2 小時(shí)，統(tǒng)計(jì)一次隧道安全設(shè)施，可能出現(xiàn)的沉降數(shù)據(jù)，且第一次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將在安全設(shè)施施工點(diǎn)，施工結(jié)束的10 小時(shí)后。得出結(jié)果，其沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1 所示。

從表1 中可以看出，其原本的安全設(shè)施施工技術(shù)，在A1、A2、A3 三個(gè)施工點(diǎn)上，建設(shè)的安全設(shè)施，產(chǎn)生的沉降數(shù)據(jù)，隨著時(shí)間的增加，設(shè)施沉降十分明顯，且還有持續(xù)沉降的趨勢(shì)；而此次研究的安全設(shè)施施工技術(shù)，所產(chǎn)生的沉降數(shù)據(jù)變化較小，在B1、B2、B3 三個(gè)施工點(diǎn)上，建設(shè)的安全設(shè)施，并未出現(xiàn)明顯的沉降問(wèn)題。由此可見(jiàn)，此次設(shè)計(jì)的交通安全設(shè)施施工技術(shù)，建設(shè)的交通安全設(shè)施，更加穩(wěn)固，施工效果良好。

表1 沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（mm）

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，此次研究繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)，需要根據(jù)繞城公路隧道入口情況，對(duì)交通安全設(shè)施進(jìn)行施工，適合所有城市的繞城公路隧道入口。但是此次研究的繞城公路隧道入口交通安全設(shè)施施工技術(shù)，未曾考慮安全設(shè)施施工過(guò)程中，對(duì)車(chē)輛的影響。因此在今后的研究中，還需要深入研究交通安全設(shè)施施工技術(shù)，降低交通安全設(shè)施施工時(shí)間，對(duì)車(chē)輛通行產(chǎn)生的影響。