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(1.岳陽市公路橋梁基建總公司，湖南 岳陽 414000；2.湖南通達建設工程咨詢監(jiān)理有限公司，湖南 岳陽 414000)

高速公路建設中為了節(jié)約土地和減少征地拆遷量，在條件許可的路段可將高速公路做成長達幾公里乃至十幾公里的高架橋形式，與地面公路結合起來，形成上下兩層的立體交通體系[1-3]。近年，這種形式被廣泛采用，例如成都-雙流機場高速公路(圖1左)、杭徽高速公路(圖1右)等。

因為這種立體交通體系的上下兩層空間均有大量的高速行駛車輛，不論哪層空間發(fā)生問題，都可能影響另一層空間的行駛安全。與傳統(tǒng)的地面高速公路相比，這種雙層立體交通體系存在一些獨特的風險和安全問題，需予以重視。

1 上層橋梁病害影響

上層高架橋的橋梁病害可能對下層公路產生危害，橋梁上部結構的常見病害有鉸縫混凝土脫落、滲水、鈣化，局部伴有鐘乳狀懸掛物；梁板受損、混凝土崩落；鋼筋外露、銹蝕；梁板錯臺；梁板裂縫等。橋梁下部結構的主要病害有蓋梁滲水、鈣化；擋塊開裂；鋼筋外露銹蝕；蓋梁懸臂端和立柱出現(xiàn)裂縫等。

這些橋梁病害中，凡是能產生脫落殘渣的病害，都可能對下方道路的行車安全產生嚴重威脅。比如高架橋的主梁底部或者蓋梁、擋塊等部位因病害而崩落的混凝土殘塊，或者滲水鈣化產生的鐘乳狀懸掛物崩落，便可能擊中下方行駛車輛。若下方公路的車輛行駛速度較高，則這些殘塊擊中車輛時將會產生非常嚴重的傷害，這種情況有點類似航空器在飛行過程中遭到飛鳥撞擊。

這種傷害事故已有發(fā)生的實例：2009年6月，某高速公路高架橋的一個蓋梁上墜落的混凝土殘塊，擊中了橋下公路上行駛的轎車，釀成事故，幸未造成人員傷亡(見圖2)。

此外，高架橋主梁或者蓋梁的滲水和漏水，對下層公路的路面也會產生侵蝕，長期的滲水可能破壞其路面結構。

圖2 高架橋混凝土殘塊擊中橋下轎車

2 交通事故影響

高速公路高架橋的上層橋梁發(fā)生安全事故，比如車輛墜落等，對下層公路可能也會產生影響和危害。反過來，下層公路發(fā)生安全事故，比如車輛撞擊橋墩、火災等，情況嚴重時，對上層高速公路也會產生危害。國內外的既有高架橋上已經發(fā)生過多起此類事故。

例如2007年2月，日本東京附近一條雙層高速公路上，上層車輛發(fā)生交通事故，沖出護欄翻倒，導致上下兩層交通同時受到影響(見圖3左)。又例如2007年4月，美國加州舊金山通往奧克蘭的高速公路高架橋上一輛油罐車撞到路標起火燃燒，高溫導致主梁內的鋼構件變形熔化，隨后混凝土梁體發(fā)生斷裂坍塌，導致上下兩層高速公路同時中斷(見圖3右)，長達250 m的高架橋路段受到破壞，修復時間需幾個月，造成嚴重的交通問題，使美國最繁忙的交通樞紐之一陷入癱瘓。

由于存在這種上層車輛沖出高架橋落入下層公路的安全隱患，因此從安全方面考慮，卡車和大客車等大型或重載車輛應盡量避免上高架高速公路，而盡量在下層公路上行使。這就要求在交通組織方式上進行優(yōu)化，可以將輕載和重載車輛進行分流，分層行駛。

為防止下層公路的車輛撞擊橋墩而產生的災害，高架高速公路的橋墩需要做專門的防撞設計研究。高架高速公路的上層橋梁還應全線均設置防拋網，以防上層橋梁上的拋擲物對下層公路行車安全產生危害。這種危害與上層橋梁病害產生脫落殘渣的危害程度是等同的。

3 冰雪災害影響

與傳統(tǒng)的地面高速公路相比，高架高速公路與地面公路相結合的立體交通體系更容易受到冰雪災害的影響。對于上層的高架橋，因為不直接與地表相接，得不到地溫作用，背腹受凍，因此嚴冬季節(jié)極易發(fā)生橋面冰凍，容易造成事故或經常封道，這一點在2008年中國南方特大冰災中已有大量實例。而對于高架橋下層的公路，在冬季雨雪天氣時，橋下公路路面因受上層橋梁的大面積陰影遮擋(見圖1)，陽光照射不到或光照時間過短，路面冰雪往往不易融化，造成封道；或者光照區(qū)域不均，造成有的車道無冰雪，有的車道有冰雪的問題。由于下層也是等級公路，車輛行駛速度快，因此車輛在受到路面干擾時極易發(fā)生事故。因此高架高速公路需要加強沿線監(jiān)控措施和管理措施，積極主動地提前采取融雪、除冰、撒沙防滑等安全措施。

4 地震災害影響

1995年日本阪神大地震中許多高架高速公路倒塌(圖4)，阪神高速神戶線高架橋的倒塌長度達635 m，嚴重影響了搶險救災。日本人總結高架橋遭受破壞的原因有4條[4]：①地震烈度遠遠超過設計標準；②橋的基礎太軟；③為追求美觀而大量采用獨柱橋墩，安全系數(shù)低、不穩(wěn)定，造成大范圍墩柱破壞而導致落梁；④架在空中，當然不如在地面穩(wěn)定，如果不是把高速公路架到空中，也就無所謂跨塌。雖然日本因國土狹小不得不建高架，但地震對高架高速公路的影響結果表明，倘若不是萬不得已，還是穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)匕迅咚俟沸拊诘孛嫔虾谩?/p>

圖4 日本阪神地震中跨塌的高架橋堵塞下層道路

美國1971年圣·費爾南多6.4級地震，1987年惠蒂爾5.9級地震，都對很多高架橋產生了嚴重破壞。尤其是1989年洛馬普利塔7.1級地震中，加州大部分高架橋都受到了不同程度破壞，1994年北嶺6.7級地震中高架橋的破壞直接導致舊金山海灣地區(qū)6條高速公路關閉，經濟損失慘重。

綜合日本和美國的教訓可看出，高架高速公路比傳統(tǒng)的地面高速公路更容易受到地震的影響。而且上層高架橋一旦跨塌、落梁，便會堵塞下層公路，上下兩條公路可能同時喪失通行能力，等于將地震對公路交通的危害結果放大了2倍。即便高架高速公路的主梁只是發(fā)生移位，未跨塌，但是為了安全起見，下層道路一般也需暫時封閉，依然會影響通行能力。因此，高架高速公路的抗震設防等級宜適當提高1～2級。并且應重點加強橋墩的強度，盡量避免采用獨柱式橋墩。

5 光環(huán)境影響

高架高速公路對光環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在高架橋下方的公路、高架橋兩側的綠地及農作物。

因為高架高速公路一般至少為雙向四車道，當采用整體式結構時，橋寬一般達到25 m以上。過大的橋寬會對下層高速公路的采光產生較大影響。由于上層高架橋的遮擋，下層既有高速公路的光線變的比較昏暗，可能導致司機無法看清中、遠距離的交通標志。尤其在強日照條件下，亮、暗反差會加劇，使高架高速公路下產生類似隧道的視覺效應，見圖5左，可能導致司機下意識地減慢車速，從而降低通行能力。

為減少光環(huán)境的負面影響，應將高架橋底適當抬高，也可將左右兩幅橋的主梁縮窄，從而使橋寬減小，并在中間出現(xiàn)一個較寬的空隙，有利于下層公路的采光，避免產生隧道視覺效應。但這種方法會使高架橋中間空出一段蓋梁，影響美觀。

高架橋采用分離式結構的時候，因為每幅橋的橋寬相對較窄，在兩車道時橋寬一般為12.75 m，而且兩幅橋之間距離相對較大，因此對下層道路的采光影響相對較小，這非常有利于下層道路的行車安全，見圖5右。

但分離式高架橋可能會遮擋住沿線邊側土地上的綠地和農作物的陽光。如果兩側土地是民用住宅或者商業(yè)用地時，這種陰影還會對沿線居民房屋的采光和商業(yè)用地的價值產生嚴重影響。

為減少對下層道路交通標志的影響、為了利于下層道路采光，高架橋底部應盡可能抬高，但高架橋的高度越高，橋梁在道路邊側產生的陰影范圍也就越大，這兩者是矛盾的，因此在擬定具體建設方案時應權衡利弊，找出最優(yōu)高度。

6 結論

采用高架式高速公路與地面公路相結合的立體交通體系，能有效節(jié)約土地，減少征地拆遷量，但同時也存在一些特有的不利因素和負面影響。除了本文探討的一些因素影響外，在具體工程建設中還會有其他的諸多因素。例如未來的新建高速公路、鐵路、高壓輸電線路等在穿越本線路時可能遇到困難。類似的問題需要在具體的工程建設方案擬定時，結合各地的實際情況，做進一步規(guī)劃和專門研究，綜合考慮、權衡利弊。

高架高速公路至下層公路的凈高不宜過低，以免對下層公路的光環(huán)境、交通標志的視認性產生干擾。高架橋上部結構宜盡量簡潔、并保證施工質量，嚴防因各種橋梁病害產生的墜落物危害下層公路的行車安全。高架橋的橋墩應格外考慮地震影響、下層公路上的車輛撞擊影響等不利因素，配筋宜適當加強，并做專門的驗算。高架橋采用連續(xù)結構時，每聯(lián)長度也不宜過長。

[1] 陳海君,何為,曾懷武,等.浙江省高架式高速公路適用性研究[R].杭州:浙江省交通規(guī)劃設計研究院,2008.

[2] 過沛淵.美國比洛克西I-110高架公路橋[J].國外橋梁,1992(3):19-27.

[3] 張士全.發(fā)展高架高速走可持續(xù)發(fā)展之路[J].華東公路,2005(3):94-96.

[4] 單修政,徐世芳.高架路橋的震害、震害原因及抗震措施[J].災害學,2000,15(4):55-60.