張 強(qiáng)

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

1 概述

在2016年6月的國(guó)家安全生產(chǎn)宣傳咨詢?nèi)丈?，時(shí)任交通運(yùn)輸部黨組書(shū)記、部長(zhǎng)的楊傳堂發(fā)表了“打造本質(zhì)安全、共享平安交通”的署名文章。在文章中指出：交通運(yùn)輸系統(tǒng)將以此次“安全生產(chǎn)月”活動(dòng)為契機(jī)，推動(dòng)交通企業(yè)以思想無(wú)懈怠、管理無(wú)空檔、設(shè)備無(wú)隱患、系統(tǒng)無(wú)阻塞為目標(biāo)，打造“以人為本、制度為重、科技為先、防治為主”的本質(zhì)安全理念，讓全社會(huì)共享平安交通。

隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)、中部崛起等一系列戰(zhàn)略的實(shí)施及綜合實(shí)力的不斷提升，現(xiàn)階段高速公路的建設(shè)重心已由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部平原微丘區(qū)逐步轉(zhuǎn)向地形地貌等自然條件更加復(fù)雜的中西部山嶺重丘區(qū)[1]。在山嶺區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了克服高程和控制工程規(guī)模，往往采用長(zhǎng)的陡坡和短的緩坡交替設(shè)計(jì)，形成所謂的“臺(tái)階式”連續(xù)的長(zhǎng)大下坡路段[2]。而在針對(duì)高速公路安全事故的調(diào)查研究分析中發(fā)現(xiàn)，山嶺區(qū)高速公路中連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段安全事故頻發(fā)，運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，面臨嚴(yán)峻的安全形勢(shì)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)在連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的運(yùn)營(yíng)安全方面開(kāi)展了大量研究，但大多是被動(dòng)的、滯后的，是運(yùn)營(yíng)期事故發(fā)生后如何加強(qiáng)安全措施等方面的研究，缺乏在設(shè)計(jì)階段針對(duì)線形指標(biāo)的研究。因此，有必要主動(dòng)、超前地介入，從設(shè)計(jì)階段就有針對(duì)性地開(kāi)展山嶺區(qū)高速公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段線形指標(biāo)選用研究，盡量消滅風(fēng)險(xiǎn)、消除隱患，營(yíng)造良好的山嶺區(qū)高速公路運(yùn)行服務(wù)環(huán)境[3]。

本文結(jié)合“靜興高速公路”這一典型的山嶺區(qū)高速公路設(shè)計(jì)實(shí)例，基于“本質(zhì)安全”理念，探討分析連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)的選用，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后類(lèi)似的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

2 長(zhǎng)大下坡路段縱斷面設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)

根據(jù)JTG B01—2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和JTG D20—2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》，指導(dǎo)和控制縱坡設(shè)計(jì)的指標(biāo)主要有最大縱坡坡度和連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡的平均縱坡兩個(gè)方面。較大的縱坡，較長(zhǎng)的下坡會(huì)使得行駛車(chē)輛存在制動(dòng)失靈的風(fēng)險(xiǎn)，為此，在山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)滿足規(guī)范的要求。具體見(jiàn)表1和表2。

表1 最大縱坡[4]

表2 連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡的平均坡度與連續(xù)坡長(zhǎng)[5]

相關(guān)研究表明，當(dāng)山區(qū)高速公路連續(xù)下坡的坡長(zhǎng)或坡度接近或超過(guò)表2中所列指標(biāo)時(shí)，行駛車(chē)輛為了減小風(fēng)險(xiǎn)，降低行車(chē)速度，就會(huì)頻繁剎車(chē)，從而造成車(chē)輛剎車(chē)轂的溫度升高。交通部科研所的研究表明，當(dāng)剎車(chē)轂溫度達(dá)到200℃時(shí)，車(chē)輛的制動(dòng)效能陡然衰減，當(dāng)溫度達(dá)到260℃時(shí)，制動(dòng)失效[6]，車(chē)輛受到重力、自身慣性等作用的影響，速度持續(xù)上升，存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求，“高速公路、一級(jí)公路連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡路段的平均坡度與坡長(zhǎng)不宜超過(guò)表2（平均坡度與連續(xù)坡長(zhǎng)）的規(guī)定；超過(guò)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行交通安全性評(píng)價(jià)，提出路段速度控制和通行管理方案，完善交通工程和安全設(shè)施，并論證增設(shè)貨車(chē)強(qiáng)制停車(chē)區(qū)?！盵5]為此，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，充分考慮項(xiàng)目區(qū)的地形、地質(zhì)情況，進(jìn)行反復(fù)的線形設(shè)計(jì)，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)丶皣?guó)內(nèi)類(lèi)似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，合理確定長(zhǎng)大下坡路段的平均縱坡。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

靜樂(lè)豐潤(rùn)至興縣黑峪口高速公路是陜煤、蒙煤東運(yùn)的一條大動(dòng)脈，是山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃“四縱十五橫三十三環(huán)”中第五橫的重要組成部分。它的建設(shè)將大大改善沿線地區(qū)交通環(huán)境，對(duì)省道S313忻黑線起到分流作用，有效緩解岢嵐縣、興縣、嵐縣、臨縣、豐潤(rùn)鎮(zhèn)及婁煩境內(nèi)S218岢大線、S252嵐古線、S217嵐馬線和G209的通行壓力。項(xiàng)目整體呈東西走向，起點(diǎn)位于靜樂(lè)縣豐潤(rùn)鎮(zhèn)，東接太佳高速，終點(diǎn)位于陜西省榆林市神木縣馬鎮(zhèn)，與陜西省神盤(pán)一級(jí)公路對(duì)接，全長(zhǎng)約93.691 km，按照雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，整體式路基寬度為25.5 m。項(xiàng)目區(qū)位于山西省西部，路線走廊帶內(nèi)最高點(diǎn)位于大萬(wàn)山山頂，標(biāo)高2 190.00 m，最低點(diǎn)位于黃河，標(biāo)高766.38 m，最大相對(duì)高差達(dá)1 423.62 m。巨大的高差給項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了諸多的挑戰(zhàn)，不可避免地存在多處連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段。

3.2 典型連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段縱斷面設(shè)計(jì)情況

由于受到項(xiàng)目沿線地形地貌等條件的限制，路線在大萬(wàn)山前后K27+090—K45+970段（路段1）及K45+970—K67+400段（路段2），設(shè)置了連續(xù)的長(zhǎng)大下坡。其中路段1為克服393 m高差，采用了平均縱坡為2.08%，長(zhǎng)18.8 km的連續(xù)下坡；路線穿越大萬(wàn)山后，路段2為克服460 m高差，采用了平均縱坡為2.15%，長(zhǎng)度為21.43 km的連續(xù)下坡，平面和縱斷面示意圖分別見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 長(zhǎng)大縱坡路段平面示意圖

圖2 長(zhǎng)大縱坡路段縱斷面示意圖

3.2.1 路段1（K45+970—K27+090段）

該路段采用控制坡差和坡長(zhǎng)的陡緩坡相結(jié)合的方式，進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)（具體見(jiàn)表3）。路段最大高差達(dá)393 m，平均縱坡2.08%，其中最大縱坡3.8%，對(duì)應(yīng)坡長(zhǎng)805 m；最小縱坡1.5%，對(duì)應(yīng)坡長(zhǎng)1 670 m，滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）的要求。經(jīng)檢查，該路段平均縱坡不超2.5%，滿足表2中高差和坡長(zhǎng)的要求。在設(shè)計(jì)中采用了較小坡差的陡緩坡組合的連續(xù)下坡的設(shè)計(jì)方式，在一個(gè)陡、緩坡組合單元內(nèi)，前后坡差控制在0.8%～1.5%左右，且陡、緩坡的坡長(zhǎng)均衡布置，相差不大。采用此種縱坡設(shè)計(jì)方法，能夠有效避免長(zhǎng)陡坡接短緩坡時(shí)，駕駛員視距誤差造成的超速行駛，以及長(zhǎng)緩坡接短陡坡時(shí)車(chē)速過(guò)快引起的交通事故。

表3 路段1縱坡、豎曲線表

該路段雖然能夠滿足規(guī)范要求，但是存在連續(xù)長(zhǎng)下坡的情況，可能會(huì)增加連續(xù)下坡路段機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)失效引起事故的概率，對(duì)該路段進(jìn)行運(yùn)行速度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。從檢查結(jié)果可以看出，該路段大貨車(chē)運(yùn)行速度差小于20 km/h，運(yùn)行速度梯度小于10 km/h·100 m-1，說(shuō)明采用控制坡差和坡長(zhǎng)的陡緩坡相結(jié)合的方式，能夠較好地控制該長(zhǎng)大下坡路段線形的連續(xù)性，但為了保障項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)安全，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，除采用了多方案比選外，同時(shí)采用了多種方式保障行車(chē)安全。

表4 路段1大貨車(chē)運(yùn)行速度表（左幅下坡）

首先該路段縱坡設(shè)計(jì)采用控制坡差和坡長(zhǎng)的陡緩坡組合，避免采用4%+2.5%極限坡組合以及陡坡接長(zhǎng)緩坡的不利于行車(chē)安全的組合；其次在該長(zhǎng)下坡路段采用消能型護(hù)欄，能夠保證車(chē)輛萬(wàn)一剎車(chē)失效后，盡快減速停車(chē)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，在該路段加密危險(xiǎn)路段警示標(biāo)志，增設(shè)振蕩、防滑、突起等類(lèi)型多樣的交通標(biāo)線，加強(qiáng)交安設(shè)施的設(shè)計(jì)。

3.2.2 路段2（K45+970-K67+400段）

該路段依然采用控制坡差和坡長(zhǎng)的陡緩坡相結(jié)合的方式（見(jiàn)表5），進(jìn)行該路段的縱斷面設(shè)計(jì)。該路段全長(zhǎng)21.43 km，最大高差460 m，平均縱坡2.15%，其中最大縱坡4.0%，對(duì)應(yīng)坡長(zhǎng)705 m；最小縱坡1%，對(duì)應(yīng)坡長(zhǎng)730 m，滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）的要求；經(jīng)檢查，該路段平均縱坡不超2.5%，滿足規(guī)范表2的要求。在設(shè)計(jì)中采用了較小坡差的陡緩坡組合的連續(xù)下坡的設(shè)計(jì)方式，在一個(gè)陡、緩坡組合單元內(nèi)，前后坡差控制在0.7%～1.5%左右，并且避免長(zhǎng)緩坡接短陡坡的線形組合。

表5 路段2縱坡、豎曲線表（右幅下坡）

與路段1相同，該路段雖然能夠滿足規(guī)范要求，但是仍存在連續(xù)長(zhǎng)下坡，造成機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)失效引起的風(fēng)險(xiǎn)，為此對(duì)該路段進(jìn)行運(yùn)行速度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。從檢查結(jié)果可以看出，該路段大貨車(chē)運(yùn)行速度差小于20 km/h，運(yùn)行速度梯度小于10 km/h·100 m-1，說(shuō)明該長(zhǎng)大下坡路段線形具有良好的連續(xù)性。

表6 路段2大貨車(chē)運(yùn)行速度表（右幅下坡）

為保障項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)安全，在設(shè)計(jì)階段，該項(xiàng)目除了采用上述方法，加強(qiáng)縱斷面指標(biāo)比選，采用運(yùn)行速度對(duì)路線指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)外，還加強(qiáng)交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)，如在隧道出口路段采用消能護(hù)欄，設(shè)置專(zhuān)用減速帶等。此外，在K52+000處還設(shè)置了一處停車(chē)區(qū)，將連續(xù)下坡路段強(qiáng)制分段，以期實(shí)現(xiàn)非連續(xù)長(zhǎng)下坡，在停車(chē)區(qū)內(nèi)配備有降溫池，供大貨車(chē)加水降溫，降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

4 長(zhǎng)大下坡路段設(shè)計(jì)的安全保障措施

綜合上述兩處長(zhǎng)大下坡路段的設(shè)計(jì)，從“本質(zhì)安全”理念角度分析，在山嶺區(qū)高速公路長(zhǎng)大下坡路段的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要加強(qiáng)路線平、縱面指標(biāo)的論證比選，充分結(jié)合地形、地貌、地質(zhì)、氣象等條件，合理展線，減緩平均縱坡，控制長(zhǎng)大縱坡段落，通過(guò)設(shè)置多個(gè)緩坡，將連續(xù)的長(zhǎng)大下坡路段切割，力爭(zhēng)做到長(zhǎng)大下坡路段平均坡度緩、連續(xù)坡段短，主動(dòng)提高行車(chē)安全性。此外，還應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)如下的安全保障措施。

4.1 增設(shè)交通安全設(shè)施

a）在長(zhǎng)大下坡路段增設(shè)停車(chē)區(qū)，提供降溫池、加水服務(wù)等，供大型車(chē)輛停車(chē)檢修、剎車(chē)轂降溫。

b）加密各類(lèi)誘導(dǎo)、提示、警告標(biāo)志，提醒駕駛?cè)思凶⒁饬?，全身心投入、?yīng)對(duì)長(zhǎng)大下坡路段。

c）廣泛采用防滑、突起、振蕩等形式多樣的標(biāo)線。

d）架設(shè)無(wú)死角、全覆蓋的電子監(jiān)控與測(cè)速設(shè)備，嚴(yán)禁車(chē)輛超速行駛，杜絕各類(lèi)違規(guī)、違章的危險(xiǎn)駕駛行為。

4.2 加強(qiáng)駕駛員、車(chē)輛的安全服務(wù)與管理水平

a）加強(qiáng)針對(duì)駕駛員的安全教育，使其充分認(rèn)識(shí)長(zhǎng)大下坡路段行駛的危險(xiǎn)性，做到心中有底、腳下不慌，杜絕疲勞駕駛、杜絕超載超限，安全上路，平安到家。

b）在需要路段嚴(yán)格執(zhí)行分車(chē)型、分車(chē)道行駛的管控手段。采取大型車(chē)輛、小型車(chē)輛分道行駛的措施，有效避免不同速度車(chē)輛間的交叉干擾，并針對(duì)不同的車(chē)道采取有區(qū)別的限速措施，提升高速公路行駛安全性與通行效率。

4.3 建立健全完備的應(yīng)急救援保障體系

在運(yùn)營(yíng)階段，業(yè)主部門(mén)應(yīng)聯(lián)合高速交警、道路管養(yǎng)部門(mén)等，設(shè)立救援中心、部署專(zhuān)業(yè)設(shè)備，建立完備的報(bào)警、接警、出警、醫(yī)療、清障、消防等聯(lián)動(dòng)應(yīng)急體系，一旦出現(xiàn)緊急情況，第一時(shí)間快速反應(yīng)，避免二次事故與區(qū)域性大規(guī)模擁堵的發(fā)生，力爭(zhēng)將損失降到最低。

5 結(jié)語(yǔ)

在山嶺區(qū)高速公路工程中，連續(xù)的長(zhǎng)大下坡路段確實(shí)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。車(chē)輛行駛于該路段時(shí)，頻繁地、長(zhǎng)時(shí)間地過(guò)度使用剎車(chē)，極易使剎車(chē)轂過(guò)熱失靈，造成車(chē)輛失控，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的交通事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。

基于“本質(zhì)安全”理念，著重強(qiáng)調(diào)“以人為本、制度為重、科技為先、防治為主”的核心思想，通過(guò)對(duì)“靜興高速公路”典型的連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)程的分析研究，建議在山區(qū)公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，做好縱坡陡、緩坡相結(jié)合時(shí)坡差和坡長(zhǎng)的控制，結(jié)合地形地貌、合理運(yùn)用線形指標(biāo)，合理展線，控制長(zhǎng)大縱坡段落數(shù)量，減緩坡度、減短坡長(zhǎng)；此外，還應(yīng)通過(guò)加強(qiáng)交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)、加強(qiáng)后期運(yùn)營(yíng)階段的安全服務(wù)與管理水平，建立健全完備的應(yīng)急救援保障體系等措施與手段，全力提升山嶺區(qū)高速公路長(zhǎng)大下坡路段的安全系數(shù)，確保運(yùn)營(yíng)安全，為類(lèi)似項(xiàng)目在安全設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)階段的管理提供參考。