山區(qū)高速公路隧道與互通立交出口的間距

祝可為，陳榮峰

(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題，成為運(yùn)營期間的交通事故隱患點(diǎn)。針對地形受限的山區(qū)高速公路隧道與互通立交銜接路段，國內(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適應(yīng)距離3部分進(jìn)行研究，確定了連接段的最小長度；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，但沒提供在極端困難條件下的距離值和保障安全運(yùn)營的前提條件；韋修狀[4]通過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，同時給出高速立交與隧道入口段間距受限時的安全保障對策。本文針對山區(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別視距的極端情況，論證車輛安全運(yùn)營需要具備的條件，通過案例分析提出相關(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，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，特別是在山區(qū)高速公路建設(shè)過程中普遍會遇到此類情況，此時交通主管部門、設(shè)計(jì)單位和安全評價單位等因涉及運(yùn)營期間可能交通事故的法律責(zé)任，對相關(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，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，各級公路的互通式立交出口路段長度要大于識別視距，并滿足表1要求。當(dāng)路段地形、地質(zhì)等不能滿足要求，識別視距允許取停車視距長度的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，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)速度對應(yīng)的識別視距

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)場條件限制時，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，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，提出了需要通過限速、交通組織和安全保障措施等進(jìn)行綜合分析論證后確定，但是由于沒有相對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)和安全性評價單位等相關(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)過隧道明適應(yīng)后，一共經(jīng)歷6個階段，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，其過程如圖1所示。

圖1 雙向4車道高速互通出口換道駕駛過程示意圖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)時間取1～3 s，標(biāo)志視認(rèn)時間取6.0～7.5 s，操作反應(yīng)時間取0.6 s，等待調(diào)整過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)車道上行駛時完整認(rèn)讀標(biāo)志并完成操作的距離見表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)時間能夠縮短到1 s，同時預(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號隧道和收費(fèi)站，格口3號隧道出口至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圖2，互通匝道平縱線形指標(biāo)見表5。

經(jīng)過沿線多個互通選址深入比選，確定該路段設(shè)置互通立交，其中格口1號隧道長度255 m(樁號范圍K88+475～K88+730)、格口2號隧道長度388 m(樁號范圍K88+982～K89+370)、格口3號隧道長度290 m(樁號范圍K89+600～K89+890)，格口3號隧道出口至互通立交C匝道漸變度起點(diǎn)間距230 m，只能滿足識別視距低限值要求，結(jié)合本文對隧道與立交出口間距論證過程與結(jié)論，對交通安全設(shè)計(jì)從速度控制、安全誘導(dǎo)、光線過渡、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)間測速起點(diǎn)至K94+740(新嶺閣隧道樁號范圍K90+832～K94+240)，并在C匝道鼻端(樁號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號隧道后變道進(jìn)入匝道，同時在C匝道鼻端設(shè)置禁止倒車標(biāo)志，防止錯過匝道而后倒車進(jìn)入匝道；區(qū)間測速起點(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，提醒隧道長度和車輛慢行標(biāo)志；在格口3號隧道出口設(shè)置地名和限速標(biāo)志。

(3)光線過渡措施

為確保隧道出口的明適應(yīng)時間能縮短到1 s，夜間格口3號隧道至立交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)營期間交通管控力度，交巡警在交通高峰期定時定點(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、安全評價專家等一致認(rèn)可，并將在后續(xù)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理環(huán)節(jié)給予實(shí)施。

4 結(jié)論

1)在極端困難條件下，能滿足兩個要素：①隧道出口的明適應(yīng)時間縮短到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)營期間交通安全，應(yīng)從速度控制、安全誘導(dǎo)、光線過渡、防撞墊設(shè)置等事故前預(yù)防和事故后防護(hù)及其運(yùn)營期間加強(qiáng)交通安全管控等方面綜合施策。