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关键词:滑坡;抗滑性能;机理分析;处治方案
1前言
河池至百色高速公路是汕头至昆明高速公路广西境内的重要标段,同时也是《广西高速公路网规划》(2006-2020年)中“四纵六横”高速公路主骨架网“贺州至隆林高速公路(横3)”中的一段。该项目的实施是国家进行西部大开发的重要交通通道,对完善国家公路网和广西公路网具有重大战略意义。因此,有必要在分析该地区工程地质条件基础上,研究该滑坡的形成机制,从而为类似工程滑坡处治设计提供科学依据。
2工程概况
2.1工程概述
河池至百色为新建的高速公路项目,主线全长179.2km,全线采用双向四车道高速公路标准建设,始于北香村,止于那务村,途经河池市金城江区、南丹县等地区。路基宽度24.5m,设计行车速度为80km/h。A-B匝道处于广西西北部东巴凤山区,地处云贵高原台地东部边缘,里程桩号为K55+100~K55+650,长550m,开挖深度39.8m。原计划设计为五级坡,每一级坡高在8.0m左右,每级平台宽度4.0m,第一级坡度为1:1.15,第二级坡度为1:1.2,第三级坡度为1:1.25,第四级坡度为1:1.30,第五级坡度按1:1.35设计,坡面植草保持水土平衡。该坡于2018年7月开挖,施工过程中于2018年9月K55+100~K55+840段发生一级边坡滑塌现象,当时立即进行了清理。2019年3月,受连续降水影响,边坡K55+230~K55+450又发生多次滑移灾害,多次的降水及滑坡坍塌导致该路段施工多次受影响。
2.2地貌特征
该滑坡区地处河谷阶地、岩溶盆地和岩溶注地底部及边缘地带,为粉质质土及少量碎块石等,工程性能差。互通A-B匝道为南北走向,海拔高度2306~2465m,高差达到159m,整体坡角为22°~46°,由于中部匝道的开挖,坡度急剧变陡。
2.3水文地质情况
该滑坡区域可看见一条水沟,位于滑坡体的斜中间,因边坡滑移,可发现一至三级平台有裂缝迹象,主要为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水。松散岩类孔隙水分布在岩溶盆地内的河流两侧漫滩,分布面积小、厚度小,水量中等,由大气降雨及河水补给,再以潜流的形式向河流排泄。
3滑坡变形特征与滑坡体确定
3.1现状调绘
整个坡体总体呈现出上陡下缓的地形外观。坡体两侧有两条冲沟,两侧冲沟与坡体近视平行。两侧冲沟向坡后延伸并交汇,形成双沟同源的地貌特征。该冲沟常年有流水,其中流量分别为1.4L/s和1.8L/s。总汇水面积接近0.36km2。其中左侧Ⅰ冲沟的汇水面积约为0.19km2,右侧Ⅱ冲沟的汇水面积约为0.17km2。滑坡区域见图1。
3.2地层产状量测
滑坡发生后对坡体前、中、后出露岩层的产状进行测量。测出坡体后部岩体的产状为350°/SW∠35°,坡体中部两侧岩体的产状分别为350°/SW∠28°10°、350°/SW∠33°,坡体中部两侧岩体的产状分别为10/NW∠16°355°/SW∠15°。测量发现岩层倾向与匝道挖方边坡坡向为顺层组合关系。地层产状量测见图2。
3.3坡体变形特征
在滑坡发生后,对匝道区域滑坡堆积体进行清除,调查发现原一级坡体局部出现隆起、原边坡锚索松弛失效脱落、匝道边沟局部开裂等变形现象。坡面、边沟变形特征见图3。锚索的设计长度为25m,一般可承受450~600kN的标准轴向拉力,这说明坡面的锚索在滑坡滑动过程中锚索松弛或失效时才会被拉出。根据调查发现匝道路面未隆起,仅在原一级坡面区域出现变形及锚索松弛破坏,可以判定,原一级边坡区域为滑坡前缘的剪出口位置。锚索破坏特征见图4。
3.4监测资料与钻探成果分析
为探究滑坡发生的原因及滑坡的规模,对滑体进行钻探取样并对监测资料进行分析。ZK1、ZK2、ZK4、ZK8深层累积位移见图5。钻孔取样位置见图6,各钻孔结果见表1。根据监测资料得到滑坡体的滑动位置与泥化夹层及岩层破碎带位置基本吻合,说明滑坡的滑动面是沿着岩层中的软弱夹层破碎带滑动。根据监测结果显示,孔口的位移大于滑面处的位移,这说明滑坡前缘开挖临空,引起前缘坡体的滑塌,使得滑坡前缘的抗滑力降低,导致下滑力大于抗滑力,进而形成滑坡后缘的坡体推动前缘滑坡体的滑动。结合图5和表1可以得出,ZK1监测曲线位移变化值不明显,这是由于1号孔测斜位于原一级边坡顶部,这说明部分未松弛的锚索仍然有一定的锚固力。ZK2、ZK4均出现了0.8~5m不等的回填砂石流失的现象,说明滑坡一直处于缓慢的蠕动变形状态。ZK8监测曲线近似于直线,说明8号孔没有发生滑动。根据钻探情况看,滑坡体的滑动面为10~45m,平均深度约为28m。
3.5确定滑坡
通过以上分析,可以发现:整个坡体总体呈现出上陡下缓的地形外观。滑坡堆积区两侧发育2条剪切裂缝扩张形成的冲沟,这是古滑坡的主要地貌特征。坡体前缘的岩层倾角均小于滑坡后缘稳定区域的岩层倾角,说明该区域曾经发生过重力搬运作用。该滑坡是一个前端急剧滑动而产生的复合型滑坡。整个滑坡的长度约为650m,宽度接近100m,土方量约为180万m3。
4滑坡形成机制分析
通过分析,得到滑坡发生的原因如下:(1)在未修建匝道之前,古滑坡在原有应力作用下处于平衡状态。(2)匝道修建后,由于深挖路堑边坡在前缘形成临空面,同时降低了古滑坡前缘的抗滑力,改变了坡体的受力状态,进而促使古滑坡复活。(3)原坡面设置有锚索,使坡面得到加固,同时依靠边坡自稳能力,短期内可使边坡滑动变形情况得到一定控制,但锚索的长度未穿过古滑面,因此锚索对古滑面起不到锚固效果。(4)在暴雨等不利因素的影响下,使得岩土体强度降低,变形逐步累积,滑面逐步加深,超出锚索加固范围,致使锚索失效,最终形成整体性的滑动变形破坏。
5处治方案
目前常见的滑坡治理方法大致可以分为三大类[1-4]。第一类是降低水对滑坡的危害程度,即尽可能地把地表水消除掉,可采用“截”、“排”、“护”、“填”等措施;第二类是改善土体的本身力学强度,增大滑坡面间的抗滑力,尽可能减轻坡面重量加重坡脚压重的方法,或者设置挡墙的方式;第三种是改善滑体的性质,即采用锚杆、灌注水泥砂浆、砂井等措施,从而达到加固土体的效果,提高滑坡面的稳定性。结合本项目的现场实际情况,建议在坡前采用双排抗滑桩进行强支挡。根据滑坡推力情况综合分析,在滑坡左侧设置两排抗滑桩支挡,抗滑桩尺寸为1.6m×2.2m,桩长25~55m;在滑坡右侧及影响变形区设置2.0m×3.0m抗滑桩,桩长30~60m;抗滑桩间距均为4m,桩身采用C30混凝土浇筑。由于前缘急剧变形区存在多层浅层滑动面,在滑坡前缘采用加筋土反压,以提高滑坡抗滑力,同时防止边坡发生越顶变形。在滑坡后方进行减载,以到降低滑坡的下滑力。将急剧变形区的裂缝区进行翻挖压实。坡面排水,在滑坡区设置多级排水沟,排水沟尺寸为30cm×30cm,采用M10浆砌片石砌筑。同时,充分利用张拉凹槽Ⅰ,将张拉凹槽Ⅰ后缘坡面的地表水体引入张拉凹槽Ⅰ排离坡面,同时在前缘布置深层泄水孔。处治方案平面见图7。为了便于抗滑桩的施工,同时,提高滑坡前缘的抗滑力,需要在原一级边坡区域堆填一个施工平台,以便保障施工顺利、安全地进行。处治方案造价约为2455万元,反压回填约为207万,共计2662万元。目前滑坡变形得到有效控制,防护工程取得了圆满成功。
关键词:成渝高速;匝道景观;创意描述
Chengdu-Chongqing expressway ramp Yongchuan creative description of the landscape Avenue
Zhang Song-er
Chongqing Institute of Occupational construction, Chongqing 400039
Abstract: Chongqing highway construction is very rapid, "Ring 8 vertical" traffic shape. Landscape design in the road, there are some new thinking, new ideas. Such as the Chengdu-Chongqing Expressway, "the main road green, green on both sides of the hole and ramp landscaping" and "landscape three-stage" building copies, has become common practice in Chongqing. In this paper, Chengdu-Chongqing Expressway Yongchuan ramp as a design background, illustrated by way of analysis of the "ramp section of the landscape" design content.
Keywords: Sichuan Expressway; ramp landscape; creative description
被誉为重庆市西大门的古都永川,以其坚实的步伐走过了1200余年。在漫长的历史文明进程中,她始终伴随着重庆发展而壮大。所以,永川又常被称为重庆城市建设的“晴雨表”,重庆形象打造的“窗口地区”,“重庆景观建设示范区”,“主城向区域性中心城市演变示范高地”…等等。
做为永川区形象工程之一的成渝高速公路永川匝道口入城6.6公里段,以其连接城区七个交通“节点”的区位优势,为永川城市景观形象的建设,提出了“境界”般的要求。此“境界”,即需主题鲜明,精雕细琢;又赋予诗情画意,精神享受。王国维《人间词话》:“夫境界之呈现于吾心而见于外物者,皆须臾之物。惟诗人能以此须臾之物,镌诸不朽之文字,使读者自得之。”换言之,应以“富有诗意的主题思想精雕细刻地塑造地表,配置花木,经营建筑,…从而创作一个理想的自然趣味的境界”①的手段来描绘其景观内涵。
1.绿荫写意,笔墨传情
以“轻练飘逸,优美曲线”著称的成渝高速公路,在进入永川城区6.6公里处画出了一道美丽动人的景观弧线(图一)。在该弧线“意境”编排上,景观设计师首选话题就是:如何将自然巧妙引入,构成“云水相忘之乐”之景?如何通过艺术编排使城市干道在这七个节点上“赋予韵律,创造诗意”?
通过现场踏勘、分析、景观构想与多方案比对等,认为:该段景观大道序列设计宜采取“写意诗画落笔酌,外师造化得心源”、“绿荫写意,笔墨传情”的手法,进行总体艺术构图。即将整体节奏韵律有机地编排为“漫步云端、田园牧歌、桂山秋月、茶润九州、竹韵悠扬、职教情怀、财富魔方”等七个构景层次(表一)。各个功能区即独立成景,又彼此有机相连。
图1匝道景观大道总平面图
2.图画龙凤,漫步云端
成渝高速公路永川段匝道口,为双向互通式立交桥结构类型,其绿地形态在构图上虽有所分隔,但整体上却仍为一体。为了柔和与烘托立交桥优美线条,在绿化设计手法上采取了“龙凤呈祥,虚实相生”的构图技巧,使匝道总体空间突出“图画龙凤,漫步云端”的景观功效。车行绿荫画龙凤,漫步云端天地间。
图2 漫步云端景观设计方案
在植物配置设计上,采取“外高内低,模纹色块构图与疏林草坪相结合”的手法。即在靠近立交桥部分,配置“天竺桂树阵、香樟树阵、毛白杨树阵以及竹林阵”等,构成边缘外景梯度(图三)。在树阵内侧模拟“龙凤呈祥”图案采用诸如红继木、红叶石楠、南天竹、金叶女贞、黄金叶、柳叶十大功劳、栀子、蚊母等色块植物进行艺术配图。其余为疏林草坪。总体上创造出“处身于境,视境于心。莹然掌中,然后用思,了然境象,故得形似。搜求于象,心入于境,神会于物,因心而得”②之意境。
图3 桥-树-云三者关系图
3.田园牧歌,思与境谐
在永川匝道口南侧第一“节点”长约1.0公里的成渝高速公路两侧,按“于森林之中渗透田园文化”的设想要求,融入了贝多芬《田园交响乐》图画的构景设计理念。通过植物语汇技巧,创造出一幅“田园牧歌,思与境谐”的意境(图四)。
图4 田园交响乐
在景观规划设计上,采取“划段配置,起伏跌宕”的手法。如将宽约10米的绿化隔离带设计成香樟、红叶李、黄花槐阵列段,段落与段落之间体现简洁韵律效果;于道路两侧步行区则将坐憩点与行道树、园林小品、植物模纹色块等进行艺术编排,整体构成“意贵乎远,不静不远也;境贵乎深,不曲不深也”③之意境。
4.桂山秋月,因借得体
成渝高速公路在下匝道进入永川1.6公里处即为桂子山区域,那里丘山连绵,桂花飘香。永川八景之一的“桂山秋月”景,便指于此(图五)。
图5 桂山秋月
“巧于因借”为此景最佳设计手段,远借桂山“脱形写影,浓绿婆娑,秋月红彩”;近借桂山“色香俱佳,古木繁花,丹桂飘香”。通过“借景之术”,表现出感性的意象在视觉空间的艺术化境界。在“意境“的创造上,美学家宗白华曾说过:“中国园林艺术在这方面有特殊的表现,它是理解中国民族的美感特点的一个重要领域。”在植物配置手法上,强调“三个层次”的艺术配置。即:上木――丹桂、金桂、银桂等;下木佛顶珠桂花、植物色块艺术配置;地被――草坪等。
【关键词】高速公路隧道;复杂围岩;贯通;综合治理设计
Introduction to the highway tunnel in the complex geology of surrounding rock of governance
Chen da sheng
1 Shantou Dahao Municipal Construction Co.Ltd,Shantou 515000, China;
Abstract: The design and construction of the highway tunnel breakthrough was expounded and summarized with Yong Lan highway in the typical geology of surrounding rock, the results shows that: Surrounding rock is stable and the control effect is remarkable with this on the design and construction, providing valuable experience for the subsequent similar engineering design and construction.
Keywords: Highway tunnel;Complex surrounding rock;Cut-through;Comprehensive treatment and design
1、引言
观音岭隧道位于蓝山县岭脚村境内,隧址区属中低山地貌,地形起伏较大,山体自然坡度20~45°。原设计有一条逆断层F25,与隧道相交为ZK129+491处,断裂走向北东,倾向北西,倾角约55°,破碎带宽度约15m。其下盘地层为泥盆系中统棋子桥组(D2q)炭质灰岩、灰岩、泥灰岩,岩层产状为262°∠41°,上盘地层为泥盆系中统跳马涧组(D2t)砂岩,岩层产状为210°~250°∠28°~54°。施工中监控量测,根据断层两盘岩层出露分析F25断裂破碎带位于出口以南约300m左右位置ZK129+700,断层南西盘上面覆盖的红黄色土底下是灰岩。
隧道左线进口端上台阶掌子面掘进到ZK129+935,出口端上台阶掌子面到ZK129+951.5,剩余16.5m未贯通。该段下部为含泥质灰岩(设计为泥灰岩),岩溶构造极其发育,充填物为饱和水粘土夹大块石,上部为坡积块(碎)石土层、无自稳能力,安全风险突出,掘进难度相当大,几乎是寸步难行。
出口端上台阶施工面从ZK130+043起进入坡积层流泥区,从2010年9月起通过各种措施(停停打打)才施工到目前掌子面(+951.5);进口端上台阶施工面从今年8月底在ZK129+904起即进入岩溶发育区,已发生过3次100m3以上的流泥,总流泥量超过1000m3。虽已采取堵塞填充措施,前不久在ZK129+935(埋深为55m)地表发现陷穴,直径约5m、深2-3m,周边直径约10m环形开裂,洞内初期支护ZK129+918-+931段开裂,具体见图1。
2、围岩综合治理设计方案
此段贯通是整个隧道的重点和难点,为了保证顺利贯通,设计院、监测单位、业主公司、监理、施工方一起现场察看,通过监测数据、现场地质描述等相关资料,确定综合治理设计方案如下:
1、对地表陷坑及时作好防排水措施,对塌坑覆盖并在四周开挖截排水沟引排水,避免雨水进入塌坑内,四周施作安全防护栏,待洞内安全通过后再行回填。
2、对进出口两端掌子面采用喷射C25砼及时进行封闭兼作注浆止浆墙。
3、对目前已开裂ZK129+918-+924段增设护拱,护拱采用I20a工字钢,间距60cm,φ20连接钢筋环向间距1m,每榀打设φ22*3m砂浆锚杆8根锁脚。护拱间满喷C25砼20cm厚,对已增设护拱段(ZK129+924-+935)进行喷厚20cmC25砼加强支护。并对开裂段落相关部位周边围岩打管注浆固结,采用φ42钢花管长3m,间距1.5m,压力1MPa。
4、施作帷幕注浆:考虑打孔、下管难度,分别从进出口两端掌子面进行帷幕注浆,帷幕注浆方案如下:
(1)、帷幕注浆采用φ89×6mm钢花管,呈放射状布置。在拱部外周边4m范围形成加固圈,钢管布置见示意图。1#孔完成再打2#孔。每打好一孔,下管完成即行注浆,不得打多孔后再注浆。
(2)帷幕注浆范围为拱部150°范围。
(3)同号管管口间距100cm,1#、2#管口布置在紧贴初支拱架下缘的同一半径上。
(4)帷幕注浆浆液采用水灰比1:1-1:1.5水泥浆,要求注浆压力3MPa。
5、帷幕注浆完成后,亦从两端掌子面施作洞内管棚,管棚方案如下:
(1)、管棚采用φ108×6mm钢花管,各长12m。
(2)、管棚钢管环向间距30cm,拱部120°范围施作。
(3)、管棚按要求做简易套拱的导向管,长2m;简易套拱设I20a工字钢2榀,喷砼厚50cm。
3、帷幕注浆施工方法
综合治理方案中的帷幕注浆加固周边围岩尤为重要,因此,这里介绍帷幕注浆施工方法。
帷幕注浆加固围岩的施工工艺流程如下:
施工准备 测量布孔 钻孔至设计深度 安设注浆管 安装注浆系统 注浆 注浆效果检查。
帷幕注浆施工方法如下:
1、施工准备:
(1)、按设计横断面要求,提前将洞室扩挖完成;
(2)、施作止浆墙。对进出口两端掌子面采用喷射C25砼及时进行作止浆墙。护拱亦作为帷幕注浆钻孔的导向墙,护拱内埋设前后两榀工字钢架。
(3)、根据设备施工要求,先将洞渣回填至要求高度,然后平整夯实,作为钻孔施工平台,满足钻机施工需要。
2、测量布孔
根据设计图孔位、钻孔参数,用全站仪放出掌子面轮廓线,沿轮廓线外延40cm处放出钻孔位置,并用油漆标定。
3、钻孔
选用全液压钻机开孔,安孔口管。注浆孔开孔直径不小于130mm,终孔直径不小于89mm。
调整钻杆的仰角和水平角,移动钻机,将钻头对准所标孔位。将棱镜放在钻杆的尾端,用全站仪检查钻杆的姿态并调整。
根据探孔预测结果,决定是否采用孔口管。对探孔预测水压较高(P≥1.0MPa),且水量较大(Q≥20m3/h)的区域,采用孔口管注浆,否则采用止浆塞止浆方式注浆。
钻孔按先外圈,后内圈的顺序进行。内圈钻孔可参照外圈钻孔的顺序,后序孔可检查前序孔的注浆效果。逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数,另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求,即可进行下一圈孔的钻进,减少钻孔的工作量,加快施工进度。钻孔时,还要严格作好钻孔记录,包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。
4、安设注浆管
注浆管长度较长,施工过程中将注浆管分节打进,分节长度6m。,前后管节采用丝扣连接方式。注浆管在专用的管床上加工好丝扣,导管四周钻设孔径10mm注浆孔,管头焊成锥形,便于入孔。
注浆管采用钻机直接顶进。钻机钻杆和注浆管连接采用专门加工的钻头。
5、制浆
选用叶片式搅拌机作为制浆设备,采用立式电动机和摆线针轮式减速器,用支架倒立于储浆桶上,通过联轴节将动力直接传给搅拌轴。为了方便吸浆,在储浆桶外侧设两个以上取浆口,以保证大流量注浆时浆液的供应。
根据选定浆液的配比参数拌好浆液,其中水泥浆拌好后用1×1mm 网筛过滤,放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌,确保浆液均匀。
6、注浆准备
注浆管路联接,通过压水检查注浆管路的密封性,同时冲洗岩石裂隙,扩大浆液通路,增加浆液冲塞的密实性。
7、浆液的确定
当注浆孔涌水量在30~200L/min 范围内,选用凝胶时间为4~6min 的浆液;当注浆孔涌水量大于200L/min,选用凝胶时间为3~4min的浆液。
8、注浆顺序
先注内圈后外圈,同一圈孔间隔施工。
9、注浆速度
当钻孔涌水量≥50L/min 时,注入速度80~150L/min;当涌水量≤50L/min时,注入速度35~80L/min。
10、注浆结束标准
单孔结束标准:注浆压力逐步升高至设计终压,并继续注浆10min以上;注浆结束时的进浆量小于20L/min;检查孔涌水量小于0.2L/m・min;检查孔钻取岩芯,浆液充填饱满。
全段结束标准:所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏浆现象;浆液有效注入范围大于设计值。
11、异常情况处理
若钻孔过程中,遇见突泥情况,立即停钻,拔出钻杆,安装孔口管及高压阀,进行注浆。
当注浆压力突然增高,则停止注浆,检查管路是否堵塞。
当进浆量很大,压力长时间不升高,则调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,以使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间,以便凝胶;有时也可以进行间歇式注浆,但停注时间不能超过浆液凝胶时间。
12、超前预注浆施工注意事项
全孔一次性注浆时,直接将注浆管路接在孔口管上,在孔口处利用孔口管进行全孔注浆施工。
4、检测效果
由图3时态曲线图可知,经综合治理施工后,ZK129+940断面洞顶沉降和水平收敛7天内下降明显,7天后下降速度明显减弱,符合规范要求,说明围岩已基本稳定,综合治理效果明显。
5、结语
永蓝高速公路观音岭隧道ZK129+935~ZK129+951.5段根据综合治理设计方案,施工单位科学组织,精心施工,顺利贯通,从后续监控量测结果来看,围岩已稳定,治理效果显著,经济及社会效果明显。
高速公路隧道断面大,围岩变化较大,较多隧道由于围岩地质原因,贯通卡在了复杂围岩段。因此,贯通段的设计与施工,是高速公路隧道建设中的一个重点和难点。对于此类复杂围岩地段的贯通设计进行研究,施工进行总结,找出一套经济合理、行之有效的实施方案显得尤为重要。此复杂围岩段贯通的综合治理设计与施工的成功,为工程项目的顺利竣工验收和运营提供了保障,也为后续的类似工程施工提供了借鉴参考意义。
参考文献
[1]黄成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2006.
[2]蒋树屏,黄伦海,胡学兵. 超大断面公路隧道的设计与研究[J]. 地下空间与工程学报. 2005(01)
[3]黄伦海. 双洞八车道公路隧道施工方案研究[J]. 公路. 2005(09)
关键词:收费站、安全、整治
中图分类号:U417文献标识码: A
Abstract: the safety is not only people's life and health security, also is the basis of enterprise survival and development, but also the prerequisite of economic development and social stability. \"Point more line length\" is an important characteristic of the highway, toll station is the most decentralized \"dot\", from the existing highway survey, in addition to the part of the highway hub interchange between, about 80% are set on the interchange ramp toll station, each toll is a for the foundation of the construction, its safety is particularly important.
Keywords: toll station, safety and regulation
一、项目概况
泉州至三明高速公路一条纵贯福建东南沿海和西部山区的南北快速大通道,是福建省高速公路网布局规划中“三纵八横”的重要组成部分。泉州至三明高速公路泉州境内起于同三高速公路泉州牛山虎头附近的苏塘 ,经常春、南安、金淘、码头、永春、蓬壶、桂洋、下洋,三明境内起于大田县与永春县交界的石门格隧道,经大田、永安、恭川,终于三明北互通,与北京至福州高速公路三明连接线相接,全长约261.39km。全线路线为山岭重丘区地形。2009年3月,泉(州)三(明)高速公路泉州段通车,至此泉三高速全线建成通车。
泉州至永春按六车道高速公路标准建设,计算行车速度100km/和,路基宽度33.5m;永春至石门格隧道按高速公路4车道标准建设,计算行车速度80km/h,路基宽度24.5m。
蓬壶互通式立交位于泉州至三明高速公路泉州市境内永春县蓬壶镇溪前村附近,交叉桩号K78+106.082,立交形式为单喇叭,与省道S206相连接,为永春县的蓬壶镇和达埔镇等城镇及省道206的车辆上下高速提供交通转换。
二、安全整治的必要性
1、事故情况分析
蓬壶互通收费广场从2009年-2013年8月,因刹车失灵或刹车不及时造成的事故共有51起,事故情况分析如下:
(1)年分布情况
(2)事故车型
(3)事故形态
从事故形态可以看出所有失控车辆均对收费广场内的车辆或者收费设施造成损坏,主要表现为追尾、冲撞栏杆、冲撞收费岛和冲撞收费亭。
从事故情况来看,蓬壶互通收费广场存在安全隐患,为了保障驾驶员和收费站工作人员的安全,需要对该路段进行安全整治。
2、线形指标情况
现状A匝道连续下坡,坡长260m、坡度为-4.3%的下坡接坡长353.75m、坡度-2%的下坡,互通收费站位于-2%的下坡段,距离-4.3%的下坡段只有40m,陡下坡距离收费站太近,导致安全事故频发。
A匝道出口方向
三、整治方案
(一)方案一:维持现有收费站,在A匝道右侧加宽一个车道,辅以安全设施的改善。
1、增加车道
A匝道出口AK0+565-AK0+855右侧增设一个3.5m宽出口车道(如下图),改造长度325m(含收费渐变段)。
方案一A匝道横断面图
方案一互通改造平面图
2、交通工程措施
在A匝道变坡点前设置收费站距离预告标志,在A匝道和C匝道设置纵向减速标线和限速标志,控制车辆的运行速度。
3、设置“紧急车道”
收费站双向岛设置“紧急车道”并加设加长安全岛,以预留给失控车辆闯亭子。
方案一优点:工程量小,施工在改造过程中此互通立交可进行局部车道封闭施工。缺点:此方案主要是对事故多发点进行改善和控制,其根本未消除事故隐患。
(二)方案二:对A、C、D匝道进行彻底改造 ,将收费站原-4.3%下坡降至-3%。
改善A匝道AK0+365.45-AK0+894.95段纵坡,主要是对收费站前-4.3%的陡坡进行优化(如下图),将陡坡降至-3%。A匝道的纵坡调整将影响C、D匝道纵坡。原C匝道平纵线形均好,由于A匝道纵坡调整,C匝道势必进行相应的调整,调整后纵坡大约为3.3%(满足公路路线设计规范11.3.4规定);原D匝道为4.6%的上坡,由于A匝道的调整将使D匝道此上坡坡度更大,坡度大约为6.4%,不满足公路路线设计规范11.3.4规定,必须调整D匝道平面线形。
优点:平纵面指标均好,符合《公路路线设计规范》,从根本上消除陡下坡紧接收费站带来的事故隐患。
缺点:A匝道需要下挖路基长度529.53m,C匝道需要下挖路基长度309.55m,D匝道重新布线,重新做路基长度357.82m。工程量大,互通立交正常运营需要设置临时便道进行交通转换。
方案二匝道横断面图
方案二互通改造平面图
方案二互通A匝道纵断面图
四、工程估算
关键词:互通式立交 立交选型 交通条件
1、立体交叉的设计交通量与通行能力
道路立体交叉的主要目的是为了提高交叉路口的通行能力,减少交叉时交通的干扰,从而保证道路交叉处的交通安全与快速通行。因此,相交道路的交通流量和交叉口的通行能力是立交选型考虑的主要因素。
1.1设计交通量
规划布置立体交叉时,不仅要满足近期交通量的要求,还要考虑远景交通量的发展。立交交通量分为最大小时交通量和高峰小时交通量。最大小时交通量所选定的是不同时间内出现的最大交通量的组合;高峰小时交通量是某一特定高峰小时的流量,对高速公路来说一般不考虑高峰小时交通量。
立体交叉型式、匝道车道数以及其它几何构造,均应根据估算的远期交通量而确定。一般考虑三个因素:相交道路的直行交通量、转弯车辆的交通量、机动车中各种车型的比例。
1.2匝道通行能力
立交通行能力主要指匝道上的通行能力,立交的整体运行中只要有某一条匝道的通行能力不能满足这个方向交通量的要求,就会影响或干扰整个立交的正常运行。
匝道设计通行能力,由匝道与主线连接部分的通行能力、匝道本身的通行能力和匝道与辅道连接部分的通行能力中的最小数值决定。通常匝道与主线连接部分的通行能力同匝道本身的通行能力相比是很小的,所以匝道通行能力可以说是由匝道终点的通行能力决定的。
2、立交设计车速
确定立交设计车速,关系到立交的几何形状、各组成部分的尺寸和视距、超高等因素。合理确定匝道设计车速是充分发挥匝道功能的关键因素之一。立交设计车速包括直行车速、转弯车速。
2.1立交直行车速
立交直行车速是沿相交道路主线直行的车速,为保证直行车辆快速通行,一般此车速应接近路段上的设计车速。
2.2立交转弯车速
立交转弯车速是确定匝道车速的重要依据。匝道上的车速与匝道上的通行能力互相制约,匝道上的车速一般不宜大于一条车道的最大通行能力的车速。我国道路上重型车占有较大比例,依据我国国情通常最大通行能力相应的车速为40~50 km/h。
互通式立交的匝道车速与立交的型式有密切关系。根据拟定的互通式立交型式,就可以大致决定不同的匝道设计速度。反之确定了匝道设计车速,互通式立交的型式也就确定了。
3、相交道路等级及立交等级
国内外对互通式立交等级划分遵循的原则有所不同,但都是考虑连接道路的设计车速、交通量等因素。对于主线设计车速与设计服务水平均较高的区段,其各种要素如线形、主要构造物及设施内容等都要满足相应较高水平,以保证公路较高的安全性与舒适性。立交等级划分主要是以主线设计车速及出入交通量为基准,同时协调考虑服务水平与出入交通量。
总结国外资料,日本立体交叉设计规范规定,公路互通式立交根据连接道路的等级分为高速公路之间的立交、高速公路与一般公路之间的立交。
高速公路之间的互通式立交等级是按所连接的那条公路的设计车速及立交通车使用10年后的设计交通量进行划分。一般互通式立体交叉,根据高速公路主线设计车速和互通式立交通车开始10年后的出入交通量进行等级划分。
对于Ⅲ级一般互通式立交,允许匝道相互平面交叉,采用如平面Y型等简易型的互通式立交,其判断条件原则上概括为以下两条:
(1)由于降低规格而节省的工程费用,应该超过因服务水平降低导致增加交通运营费用的损失;
(2)交通的基本安全不因功能降低而受到威胁。
这两点最终是根据交通量大小来判断。如果交通量小,则因为服务水平降低产生的损失也小,在平面交叉上的交通接触危险也小。
我国的互通式立交分级与日本有所不同,一般按下列原则分为三级:
(1)高速公路相互交叉、高速公路与一级公路交叉、一级公路相互交叉等属于一级互通式立体交叉。
(2)高速公路与汽车专用二级公路或一般公路之间的交叉,以及高速公路与其它等级公路交叉而且该立交建成使用后10年的平均日交通量大于10 000辆者,属于二级互通式立交。
(3)高速公路与其它等级公路交叉而且该立交建成使用后第10年的年平均日交通量小于10 000辆者,以及一般公路相交叉等,属于三级互通式立体交叉。
4、立交的服务水平
服务水平是描述交通流之间的运行条件及其对汽车驾驶员和旅客感觉的一种质量测定标准,其反映的要素是速度、行驶时间、驾驶自由度、交通间断、舒适、方便以及安全等。
以美国资料,按交通设施的服务水平,分为A~F 6个等级。A级服务水平代表不受限制的行驶。B级服务水平是指主线上的车流是通畅稳定的,分流车辆运行没有多大扰动。C级服务水平指高速公路上车辆的速度不会下降太多,但边车道和驶入匝道上的车辆都必须调整各自速度来完成顺利合流。在立交规划中,原则上不采用D级以下服务水平,一般取C级以上。高速公路立交原则上采用B级以上服务水平,即使在用地特别紧张、流量大的环城高速公路上一般也不能低于C级。因此,服务水平等级不同,互通式立交型式也应不同。
5、立交位置的确定
在道路网的规划原则下,道路立体交叉的位置确定应根据具体交通条件及技术经济条件,保证主线的功能而布置。因此在确定具置时,主线交通量的分散和吸引的作用、保证交通运行中的必要条件、立体交叉的间隔等因素都需考虑。
立体交叉的位置选择,除考虑立交点的交通性质与交通量分配外,还应考虑立交所处位置的地形、地物条件,立交周围道路的衔接及立体交叉的主线等条件。由此可见,立交位置的确定也是影响立交选型的重要因素。
参考文献:
[1]张飘.影响高速公路互通式立交选型的条件.公路,2005,(05)