山區(qū)高速公路隧道與互通立交出口的間距

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(1. 福建船政交通職業(yè)學(xué)院 土木工程學(xué)院，福建 福州 350007；2. 福州大學(xué) 土木工程學(xué)院，福建 福州 350108)

由于受到地形地貌條件制約，我國(guó)山區(qū)高速公路建設(shè)中橋梁和隧道的占比較高，出現(xiàn)了大量隧道與互通式立交間距較短問(wèn)題，成為運(yùn)營(yíng)期間的交通事故隱患點(diǎn)。針對(duì)地形受限的山區(qū)高速公路隧道與互通立交銜接路段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。Hoeksma等[1]把隧道與立交連接段分為交織路段、出入口確定距離和駕駛員視覺(jué)適應(yīng)距離3部分進(jìn)行研究，確定了連接段的最小長(zhǎng)度；趙一飛[2]、趙禮昭[3]從不同方向進(jìn)行研究并給出所需最短距離，但沒(méi)提供在極端困難條件下的距離值和保障安全運(yùn)營(yíng)的前提條件；韋修狀[4]通過(guò)將隧道立交最小間距分為7部分進(jìn)行分析計(jì)算，給出不同車道數(shù)道路的隧道立交最小間距推薦值；王少飛等[5-7]從駕駛員反應(yīng)時(shí)間與車輛運(yùn)行操縱等方面，給出了高速立交與隧道入口之間的推薦距離，同時(shí)給出高速立交與隧道入口段間距受限時(shí)的安全保障對(duì)策。本文針對(duì)山區(qū)單向雙車道高速公路隧道與互通立體交叉之間的間距只能滿足識(shí)別視距的極端情況，論證車輛安全運(yùn)營(yíng)需要具備的條件，通過(guò)案例分析提出相關(guān)保障措施。

1 隧道出口與立交間距規(guī)范取值及規(guī)定

在地形、地貌等條件允許時(shí)，隧道出口與立交之間的間距按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置即可，但當(dāng)條件受限時(shí)，特別是在山區(qū)高速公路建設(shè)過(guò)程中普遍會(huì)遇到此類情況，此時(shí)交通主管部門、設(shè)計(jì)單位和安全評(píng)價(jià)單位等因涉及運(yùn)營(yíng)期間可能交通事故的法律責(zé)任，對(duì)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中的間距取值十分慎重。

由《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20-2017)互通立體交叉與鄰近隧道之間的距離應(yīng)滿足以下規(guī)定[8]：當(dāng)條件受限時(shí)，隧道出口至前方互通式立體交叉減速車道漸變段起點(diǎn)的距離不應(yīng)小于1 000 m，否則應(yīng)在隧道入口前或隧道內(nèi)設(shè)置預(yù)告標(biāo)志。該規(guī)范第7.9.5條規(guī)定，各級(jí)公路的互通式立交出口路段長(zhǎng)度要大于識(shí)別視距，并滿足表1要求。當(dāng)路段地形、地質(zhì)等不能滿足要求，識(shí)別視距允許取停車視距長(zhǎng)度的1.25倍，但應(yīng)進(jìn)行必要的限速控制和管理措施。從以上規(guī)定可以看出，在條件受限不能滿足規(guī)范要求時(shí)，限速控制和管理措施是必要條件，因此在工程實(shí)際中需要進(jìn)一步的論證。

表1 不同設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的識(shí)別視距

根據(jù)《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D21-2014)規(guī)定[9]：當(dāng)受現(xiàn)場(chǎng)條件限制時(shí)，隧道出口端與前方主線出口的間距不宜小于表2的規(guī)定值，且應(yīng)于出隧道之前開(kāi)始設(shè)置完善的出口預(yù)告等指路標(biāo)志；當(dāng)?shù)匦翁貏e復(fù)雜，不能滿足上述凈距要求而互通立體交叉及其他設(shè)施必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)結(jié)合運(yùn)行速度控制和隧道特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，提出完善的交通組織、管理和運(yùn)行安全保障措施，經(jīng)綜合分析論證后確定設(shè)計(jì)方案。對(duì)比規(guī)范和設(shè)計(jì)細(xì)則的要求可以看出，設(shè)計(jì)細(xì)則的要求比規(guī)范更加深入和全面，設(shè)計(jì)細(xì)則考慮更加全面，從多角度提出需要綜合分析論證才能確定設(shè)計(jì)方案。

表2 隧道與前方主線出口之間的最小凈距

綜上分析，在條件受限、隧道出口至前方互通式立體交叉之間的間距取值不能滿足要求時(shí)，提出了需要通過(guò)限速、交通組織和安全保障措施等進(jìn)行綜合分析論證后確定，但是由于沒(méi)有相對(duì)明確的管控措施建議，而且具體工程都有自己的特點(diǎn)和受控條件，給設(shè)計(jì)和安全性評(píng)價(jià)單位等相關(guān)從業(yè)人員在技術(shù)能力上提出更高的要求，也給后期高速公路運(yùn)營(yíng)及安全管理單位的管控能力提出一定的挑戰(zhàn)。

2 互通出口換道駕駛過(guò)程及取值分析

根據(jù)文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[10]，雙向4車道高速公路駕駛員從內(nèi)側(cè)車道駛出隧道，之后變換至外側(cè)車道，在經(jīng)過(guò)隧道明適應(yīng)后，一共經(jīng)歷6個(gè)階段，分別為標(biāo)志視認(rèn)距離L1、操作反應(yīng)距離L2、調(diào)整距離L3、等待距離L4、車道轉(zhuǎn)移距離L5、出口確認(rèn)距離L6，最后進(jìn)入立交出口匝道，其過(guò)程如圖1所示。

圖1 雙向4車道高速互通出口換道駕駛過(guò)程示意圖Fig.1 Schematic diagram of the changing-lane driving process at the two-way four-lane high-speed interchange exit

隧道出口明適應(yīng)時(shí)間取1～3 s，標(biāo)志視認(rèn)時(shí)間取6.0～7.5 s，操作反應(yīng)時(shí)間取0.6 s，等待調(diào)整過(guò)程中高速公路的交通服務(wù)水平服從2階Erlang分布，車輛換道橫移速度取1 m/s、匝道出口距離取100 m[10]。

由上述研究,單向雙車道高速公路上，駕駛員駛出隧道并經(jīng)明適應(yīng)后,對(duì)標(biāo)志進(jìn)行充分認(rèn)讀,車輛從內(nèi)側(cè)駛到外側(cè)車道所需的最短距離L為6段距離之和，即L=L1+L2+L3+L4+L5+L6。若駕駛員在進(jìn)入隧道前就已確定下一個(gè)就是目標(biāo)出口，并在進(jìn)入隧道前車輛已由內(nèi)側(cè)變換至外側(cè)車道,那么駕駛員出隧道對(duì)標(biāo)志進(jìn)行視認(rèn)后,就不需要變換車道，出隧道后所需的最短距離L為視認(rèn)和出口確認(rèn)距離之和，即L=L1+L6。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]，車輛分別在外側(cè)和內(nèi)側(cè)車道上行駛時(shí)完整認(rèn)讀標(biāo)志并完成操作的距離見(jiàn)表3。

表3 完整認(rèn)讀標(biāo)志并操作需要的距離

在極端困難條件下，隧道出入口的光線過(guò)渡理想，明適應(yīng)距離取極限值1 s，且確保進(jìn)入隧道前的出口車輛已經(jīng)完成了變換車道，在此條件下對(duì)隧道出口與互通式立交出口各種距離需求進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 極端困難并滿足一定條件下的 隧道與互通立交出口間距

方案中采用隧道與前方主線出口之間的最小凈距值230 m，在初步設(shè)計(jì)中強(qiáng)化交通安全，使隧道出口的明適應(yīng)時(shí)間能夠縮短到1 s，同時(shí)預(yù)期駛出高速的車輛必須在隧道前的路段完成變道，確保駛出車輛在外側(cè)車道上行駛。

3 案例分析

泉州至南寧高速公路泉州市錦斗鎮(zhèn)路段互通區(qū)主線采用80 km/h的雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)；新增錦斗互通匝道采用設(shè)計(jì)速度35～40 km/h的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)方案為半直連T型方案(主線上跨/下穿)，交叉樁號(hào)ZK90+374?；ネ▍^(qū)主線最小半徑Rmin=1 050 m，最大縱坡Imax=3.771%，匝道最小半徑Rmin=60 m，最大縱坡Imax=3.418%。其中，A匝道下穿主線，D匝道上跨主線，C匝道連接格口3號(hào)隧道和收費(fèi)站，格口3號(hào)隧道出口至C匝道漸變段起點(diǎn)230 m，并設(shè)置主線橋梁2座共280.5 m，匝道橋梁4座共797.94 m，錦斗互通平面布局見(jiàn)圖2，互通匝道平縱線形指標(biāo)見(jiàn)表5。

經(jīng)過(guò)沿線多個(gè)互通選址深入比選，確定該路段設(shè)置互通立交，其中格口1號(hào)隧道長(zhǎng)度255 m(樁號(hào)范圍K88+475～K88+730)、格口2號(hào)隧道長(zhǎng)度388 m(樁號(hào)范圍K88+982～K89+370)、格口3號(hào)隧道長(zhǎng)度290 m(樁號(hào)范圍K89+600～K89+890)，格口3號(hào)隧道出口至互通立交C匝道漸變度起點(diǎn)間距230 m，只能滿足識(shí)別視距低限值要求，結(jié)合本文對(duì)隧道與立交出口間距論證過(guò)程與結(jié)論，對(duì)交通安全設(shè)計(jì)從速度控制、安全誘導(dǎo)、光線過(guò)渡、防撞墊設(shè)置等事故前預(yù)防和事故后防護(hù)及其運(yùn)營(yíng)期間加強(qiáng)交通安全管控，引導(dǎo)駕駛員遵從安全行車規(guī)則等方面進(jìn)行綜合施策，如圖3所示。

(1)速度控制措施

距立交口2 km(K88+120)處，設(shè)置區(qū)間測(cè)速起點(diǎn)至K94+740(新嶺閣隧道樁號(hào)范圍K90+832～K94+240)，并在C匝道鼻端(樁號(hào)K90+120)設(shè)置黃閃警告和超速定點(diǎn)抓拍監(jiān)控，小客車的車速上限100 km/h降為80 km/h，大型車車速上限80 km/h降為70 km/h。

(2)安全誘導(dǎo)措施

在距離交叉口2、1和0.5 km處，設(shè)置龍門架交通引導(dǎo)標(biāo)志，引導(dǎo)進(jìn)入錦斗互通的車輛靠右行駛，并提示前方2、1和0.5 km處禁止變道；格口3號(hào)隧道至立交C匝道入口之間設(shè)置實(shí)線，禁止車輛出格口3號(hào)隧道后變道進(jìn)入匝道，同時(shí)在C匝道鼻端設(shè)置禁止倒車標(biāo)志，防止錯(cuò)過(guò)匝道而后倒車進(jìn)入匝道；區(qū)間測(cè)速起點(diǎn)前路側(cè)設(shè)置限速標(biāo)志，地面增加相應(yīng)的限速標(biāo)志和交通引導(dǎo)箭頭；在隧道前路側(cè)設(shè)置隧道指示標(biāo)志，提醒隧道長(zhǎng)度和車輛慢行標(biāo)志；在格口3號(hào)隧道出口設(shè)置地名和限速標(biāo)志。

(3)光線過(guò)渡措施

為確保隧道出口的明適應(yīng)時(shí)間能縮短到1 s，夜間格口3號(hào)隧道至立交230 m范圍內(nèi)設(shè)置夜間照明，隧道出口路段照度至少為基準(zhǔn)路段的5倍，降低隧道洞口內(nèi)外光照差；同時(shí)隧道內(nèi)每隔一定間距設(shè)置環(huán)形反光環(huán)，反光環(huán)迎車面粘貼高性能白色V類反光膜。

(4)防撞墊措施

在C匝道鼻端增設(shè)帶有防撞和導(dǎo)向性能的防撞墊，可在一定程度上降低事故嚴(yán)重性，避免重、特大群死群傷事故發(fā)生。

(5)運(yùn)營(yíng)期交通管控措施

把K88+120～K94+740路段做為交通安全特管路段進(jìn)行管理，加強(qiáng)高速公路運(yùn)營(yíng)期間交通管控力度，交巡警在交通高峰期定時(shí)定點(diǎn)加強(qiáng)巡邏。

以上加強(qiáng)交通安全設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)期交通管理的綜合管控措施已得到交通主管部門、設(shè)計(jì)與咨詢單位、安全評(píng)價(jià)專家等一致認(rèn)可，并將在后續(xù)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理環(huán)節(jié)給予實(shí)施。

4 結(jié)論

1)在極端困難條件下，能滿足兩個(gè)要素：①隧道出口的明適應(yīng)時(shí)間縮短到1 s；②預(yù)期駛出高速的車輛在隧道前的路段完成變道以確保駛出車輛在外側(cè)車道上行駛，可以考慮將設(shè)計(jì)速度120、100和80 km/h的山區(qū)高速公路隧道與互通立交之間的間距分別縮短到280、260、230 m。

2)為確保運(yùn)營(yíng)期間交通安全，應(yīng)從速度控制、安全誘導(dǎo)、光線過(guò)渡、防撞墊設(shè)置等事故前預(yù)防和事故后防護(hù)及其運(yùn)營(yíng)期間加強(qiáng)交通安全管控等方面綜合施策。