髙速公路改扩建工程施工交通组织安全评价及关键技术措施

■陈友贤

（福建省交通规划设计院，福州 350004）

1 概述

福泉厦漳高速公路全长268.3km，是典型的具有沿海及山区高速公路扩建特点。全线以两侧拼宽为主，有单侧拼宽、单侧分离、单侧加宽以及交错拼宽，扩建型式复杂、多样，属目前国内已建成的高速公路改扩建工程中难度最大的项目。该项目对全线施工交通组织进行专项设计，重车不分流，除个别工点外，均保证四车道保通。由于项目所在区域不具备大规模分流条件，因此从勘察设计阶段开始就将高速公路“全程保四不分流”及“保安全、保畅通、保施工”作为改扩建施工交通组织的目标，并将该理念贯彻于设计、施工全过程，通过合理选择对现有道路交通的影响最少、施工组织最优和确保施工期安全畅通的方案，最终实现了改扩建方案与施工、交通组织的紧密结合。

2 施工期间交通组织设计基本原则

2.1 交通组织遵循的原则

⑴遵守边通车、边施工的原则。

⑵安全原则。

⑶畅通原则。

⑷确保施工进度原则。

⑸效益最佳原则。

2.2 施工组织遵循的原则

⑴两侧拼宽的路基工程（含软基处理、土方、涵洞通道接长）及桥梁基础、下部、上部（与老桥拼接部分除外）采用左右两侧多个作业面同时施工；

⑵与主线分离的路基和桥梁工程以及新建隧道等，施工时基本不影响现有道路的通行，可多个作业面同时进行；

⑶跨线桥、互通、隧道拓宽等工程结合交通组织需要分步实施；桥梁拼接和桥面铺装以及路面等需交替封闭半幅施工的路段，应做好交通组织，分步实施。

⑷路网分流、强化管理，降低交通组织难度。

3 改扩建期间的交通安全评价及对策

目前国内高速公路改扩建工程中对影响道路交通安全隐患的排查及处理措施越来越重视，尤其是对路侧交通安全设施拆除对行车安全的影响方面，这是新形势的要求，也是时代发展的趋势。因此改扩建期间道路交通安全评价及对策是施工交通组织研究的重点之一。

通过对福泉厦漳高速公路改扩建期间道路交通环境进行分析研究，影响行车安全的主要因素有：复杂的路面状况、路侧安全设施拆除以及道路两侧施工作业区的影响等，安全评价的主要结论及对策如下：

⑴路堑边坡及拼宽桥台基坑开挖

在路基施工阶段初期，路堑边坡及拼宽桥台基坑施工可能由于现场地质与设计差异较大导致边坡坡率、防护型式与现场不符、施工过程防护不及时、雨季冲刷渗透等原因，容易发生边坡滑塌。

对策措施：施工时要结合现场开挖暴露的实际地质情况，动态调整设计方案并适时变更防护方案。施工交通组织设计应注意对路堑边坡及拼宽桥台基坑施工路段设置提醒、限速等标志、标线，做好应急预案，同时注意核查施工图设计文件中边坡开挖过程的临时支护工艺、数量以及防护排架的设置等是否符合现场实际要求。

图1 挖方防护排架示意图

⑵交通安全设施拆除及临空面

在路基施工后期，新老路基拼接施工至路床附近时，需要拆除原来设在路侧附近的交通安全设施，对路面交通安全的影响比较大，主要体现在：路侧交通标志拆除，影响驾驶员及时获得路况信息；路面硬路肩被部分占用，导致建筑限界被压缩，道路通行能力亦受到影响。尤其是路基及桥梁拼接时，将在路侧产生临空面，对交通安全影响很大。比如路基拼接时，需要拆除旧波形护栏并挖除部分硬路肩，路面仅设置临时护栏，护栏安全等级达不到规范要求，存在较大安全隐患；桥梁拼接时，老桥防撞栏需要拆除，而且新老桥拼接前存在30～60cm左右空隙；如果过往车辆冲出行车道，冲到施工区域，会严重影响交通和施工安全。

对策措施：施工交通组织设计应根据施工工序合理安排护栏拆除顺序。路侧护栏被拆除前，根据新拼路堤高度，可在土路肩处采用护肩，以便提前设置新护栏以策安全。路堤段拆除护栏的长度可按成型路段新护栏的施工进度来确定，每次拆除护栏长度不宜过长，要做到新护栏设置在前，旧护栏拆除在后（含桥梁），新护栏两侧长度应比要拆除的护栏适当增长，以便对道路行车起到安全防护作用。拆除旧护栏前，应根据设计及养护规范要求，设置水马、沙包防撞墙等临时安全设施。同时还应考虑在拆除期间要增加安全维护人员、夜间施工警告频闪等数量。

⑶互通及支线上跨桥改建

互通及支线上跨桥对高速公路交通安全影响较大，中墩施工将占用高速公路内侧行车道，另外互通匝道拆除重建，需要考虑维持通车和交通安全两方面的因素。

对策措施：①施工交通组织设计应考虑在互通匝道及支线上跨桥施工时设置防护棚和限高架，保证5.2m的安全净空，增加值班人员、夜间照明等设施，并进行专项交通标志设计。互通立交施工时，需改建匝道，交通组织设计应对互通保通进行专项设计，设置保通匝道和相应交通安全设施及标志、标志，增加安全维护人员、夜间施工照明数量，尤其要注意保通匝道的标准，同时不要遗漏收费广场的保通方案。②建议对上跨高速公路的桥梁进行桥型比选，可考虑采用增加桥跨、不设中墩的桥型方案,如采用钢箱跨越等。

⑷路面及桥梁拼接施工

老路路面受超高渐变路段横坡影响，超高缓和段需将老路路面挖除重建。因此本项目路面既有两侧施工，又有半幅封闭施工、半幅改临时对向行车，另外桥梁拼接亦在此阶段完成；受超高缓和段、桥梁构造物及路床验收段落不连续等因素影响，往往采用分段施工，部分路段穿插施工。此阶段对行车安全影响最大，原因如下：

①半幅施工、半幅对向行车的路段较多，如果仅采用临时隔离墩维持对向行车，无法满足车辆高速行驶的安全需要，且通行能力下降较多。另外若相应路段临时交通标志设置过少，对于不熟悉路况的驾驶员来说，车道的突然变化会影响驾驶安全。

②该阶段路侧护栏已拆除，路面施工环境比较复杂，对行车安全的影响最大。

③桥梁拼接时，四车道保通困难。

对策措施：针对各工点、作业区进行逐个专项设计，合理布置临时开口部位置，并统筹考虑前后路段交通标志、标线设置的协调性。临时设施的数量应考虑一定的损耗量。桥梁拼接时，应考虑与路面拼接同步实施，并尽可能采用维持四车道保通的拼接方案。

⑸夜间施工

高速公路改扩建工程工期紧，通常会在夜间施工。夜间施工由于光线昏暗，驾驶员对施工区段的标志标线辨识不清，极易发生事故。

对策措施：施工交通组织设计应对夜间施工提出要求，尤其是互通出入口、车道数变化段等路段要设置车载流动施工指示牌，做好夜间施工的管制方案。

4 四车道保通的关键技术措施

福泉厦漳高速公路穿越了福建省经济最发达的沿海地区，是贯穿福建南北的交通大动脉和主干道。由于本项目所在的运输通道内不具备大规模分流条件，根据施工交通组织总体方案，改扩建施工时主线基本维持双向四车道通行，不进行强制分流。路面拼接、桥梁横向拼接、支线上跨桥、互通立交等关键施工工序则在安全性评价的基础上针对四车道保通的要求进行专项技术设计。

4.1 主线桥梁上部构造横向拼接 （通车状态）

按国内早期高速公路扩建常规做法，接缝混凝土现浇施工后，在达到需要的强度前，车辆荷载不能作用在会引起位移的相位梁板上，车辆最好绕道行驶。但在交通流量大的情况下，存在以下问题：

⑴封闭单幅交通，另一幅改双向通行，不仅降低通行能力，而且易引起堵车和引发交通事故，保通压力大。

⑵由于车辆密度太大，封闭一幅交通至混凝土达到所需强度的时间不能太长，往往就要求浇筑纵缝的混凝土必须是高强、早强、早凝混凝土，这样拼接部位的混凝土容易产生裂缝，影响工程质量。

因此在近几年国内高速公路扩建工程中，采用通车状态下对新老桥进行拼接已成为新的趋势，并在具体工程实践中得到运用，如沪杭甬高速公路、福泉厦漳高速公路以及广深高速公路改扩建工程等。

⑴空心板拼接(图2）

采用专门的施工夹具，在新老梁板拼接位置形成体外刚性连接，使体内的湿接缝混凝土在浇筑过程中变形连续，以保证混凝土的施工质量。该夹具采用工字钢制作，横跨新老梁板，通过螺栓夹紧工字钢，使荷载得以传递。该拼接方式在沪杭甬、福泉厦漳高速公路扩建工程中推广使用。

图2 空心板拼接

图3 T 梁横隔梁拼接

⑵T梁拼接（图3)

福泉厦漳高速公路扩建工程在T梁拼接时，采用焊接拼接部分横隔板钢筋及湿接缝钢筋，浇筑湿接缝和横隔板补偿收缩混凝土。施工图设计建议半幅封闭、半幅改双向通行，在实施过程中大部分T梁桥在维持通车状态下拼接，但采用封闭硬路肩及外侧车道、限速、限重车等措施。

⑶减少新老桥差异沉降的具体措施：①设计方面：选取上连下不连的桥梁连接方式、老桥先加固后拼接、选择合适的接缝混凝土材料、采用嵌岩桩、加大桩长、控制桩底沉渣厚度、桩底灌浆等；②施工方面：新桥加载、交通管制、湿接缝暂缓施工、桥跨中间增加临时支撑、纵缝分段分时浇筑、接缝晚上施工等。

⑷新老桥拼接应尽量选择在车流量较少的夜间施工，施工时应封闭拼接侧的硬路肩，并进行限速，尽量减轻因车辆荷载作用引起的结构振动，保证拼接能取得良好的效果。拼接施工完成后，待湿接缝达到强度后需要二次观测新桥的沉降，并检查拼接部位有无异常情况，如出现裂缝等。对先行实施拼接桥梁取得经验应及时总结，在后续进行的拼接桥梁中推广。

4.2 支线上跨桥

（1）老路中央分隔带设墩方案

由于老路硬路肩小于3.5m，如果新建支线上跨桥在老路中央分隔带设墩，施工时需要封闭左右幅内侧车道，无法满足双向四车道通行。因此，需先行加宽两侧的路基，以维持四车道通行。

（2）老路中央分隔带不设墩方案

该方案支线采用加大跨径直接跨越老路，不在高速公路中央分隔带设中墩，上部可采用钢梁、现浇连续梁、转体施工等方案，但造价均较高。图4为支线上跨福泉高速公路采用悬浇连续梁的防护棚设置方案。

图4 主线下穿桥梁(中央分隔带不设桥墩)

4.3 路面拼接及老路路面处治

福泉厦漳扩建工程针对路面拼接缝位置与保通的关系，提出两套拼接方案：

（1）方案一：路面拼接缝位于第二车道中间

由于第一、二车道为小车道，第三、四车道为重车道，因此方案一将路面拼接缝设置第二车道中间，可避免重车直接作用于拼接缝附近，从而降低路面裂缝发生的几率。缺点为施工时单向主车道仅余单车道，施工保通压力大。

图5 新老路面拼接方案图 （一）

（2）方案二：路面拼接缝位于第三车道中间方案二主要是从施工保通出发，将拼接缝移至硬路肩中间，可保证单向双车道通行。缺点为路面拼接缝位于扩建后重车道（第三车道）上。

图6 新老路面拼接方案图 （二）

福泉厦漳扩建工程采用第二方案，即路面拼接缝位于第三车道中间，并加强路面拼接处的工艺，从而减轻施工保通的压力。

路面施工对高速公路通行影响较大，从四车道保通考虑，如果老路路面无需拆除，一般将两侧新建路面拼接到位，再根据老路路面处治方案，选择是否需要分幅处治。因此老路路面是否拆除重建，是路面交通组织方案的关键，建议将路面施工的交通组织分为一般路段和特殊路段路面两种交通组织方式。

⑴一般路段交通组织：原老路四车道限速行驶，两侧新建路面修建到位，如老路路面需要处治，视路面病害情况，选择是否采用分幅施工的方案。

⑵特殊路段交通组织：特殊路段是指老路需要超高横坡调整、增加横向排水管以及路况差需要拆除重建的路段。交通组织方案采用先铺筑临时保通路面，再进行分幅施工，以实现四车道保通。

4.4 隧道

隧道扩建方案与地形、地质、施工难度以及路线总体设计等因素有关，一般情况下，高速公路隧道在扩建工程中均采用单洞单向通行。除双洞均原洞扩建外，其余隧道扩建方案均可在新建隧洞的基础上，与老洞组成双向四车道保通。从保通实施过程的难度分析，两侧分离的隧道扩建方案在施工交通组织上压力最小，容易实施，并可保证四车道通行。

4.5 增设高速公路主线桥

为满足高速公路两侧城乡经济日益增长的需要，可利用高速公路改扩建有利时机，增设高速公路主线桥以解决高速公路两侧的通行问题。鉴于主线新建桥梁施工中不能中断交通，建议采用以下技术措施进行交通组织：

⑴设置专项保通道路衔接桥梁两端主线路基，高速公路车辆利用保通道路绕行，新增桥梁则可采用封闭施工的方案。

⑵新桥拼新桥方案：在高速公路两侧新建桥梁，两侧桥梁净宽应大于7.5m，以满足四车道通行需要。新桥断面可占用老路硬路肩，施工时应加强临时防护。在两侧新桥建成后，进行交通转换，之后新建内侧桥梁，桥梁拼接采用新桥拼新桥。桥下路基可留至桥梁建成后再开挖。

4.6 互通立交

互通立交不仅是路网的节点，亦是扩建工程最重要的环节，互通立交改扩建实施成功与否，直接影响保通目标的实现，可谓“牵一发而动全身”。因此，互通改扩建方案在方案构思时就应充分考虑施工交通组织实施的可行性，并将施工交通组织贯穿设计始终。如保通匝道的标准、保通匝道的平纵面线形应与现有匝道以及实施匝道衔接，以保证交通的顺利转换。收费站方案，尤其是收费棚和收费岛的改建应满足正常运营的需要，并能应对节假日等突发情况。

⑴设专项保通匝道

一般情况下，互通立交改扩建均应考虑设置保通匝道，即互通立交在改扩建期间，应通过保通匝道、临时收费岛等，维持正常运营。

⑵邻近互通交替封闭

对交通量较少的相邻互通、特殊施工要求的互通或缩短工期等情况，在区间分流条件较好、路网衔接便捷、绕行距离可接受的前提下，可考虑将相邻互通按匝道流向交替封闭，以简化施工方案，并可加快施工进度。

⑶交通量非常少或保通代价较大的互通，经论证可采用互通全封闭的施工方案。

4.7 路桥横向衔接临时保通

本项目在莆田段长距离软基路段采用新建高架桥的单侧分离扩建方案，老路相应路段在改造成整体式断面的同时，还应根据规划要求，在多处路段进行路改桥，其施工安排在交通转换到新建的高架桥后进行。但施工中受征迁影响，高架桥未能按时间节点贯通。因此考虑在路改桥的前后设置双向四车道的保通道路与高架桥横向衔接，以保证交通按时转换。

鉴于交通转换路段范围淤泥层厚约20～25m，上覆素填土1～3m，工程方案处理应以路基方案要安全、可靠，确保主线桥梁安全，路桥衔接处不出现过大的差异沉降，便于施工为原则。具体路段分别采用以下方案：

⑴桩基挡土墙加复合地基处理方案

对软基硬壳层较薄的路段，路桥衔接处采取桩基挡土墙进行支挡，并可减少路桥衔接处的差异沉降。老路边坡至桥路结合处保通道路范围内的地基处理则采用小直径钻孔灌注桩复合地基。

⑵气泡混合轻质土处理方案

由于气泡混合轻质土具有容重比一般土体小，而强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体，固化后的自立性好，便于施工，边坡坡率灵活，被广泛地用于软土地基上的路堤填筑、道路加宽及台背填土等。鉴于桩基挡土墙加复合地基方案中的挡墙桩基持力层埋置较深，施工工期长，因此在实施时对软基硬壳层在3m左右的路段，采用气泡混合轻质土方案以缩短工期。

图7 路桥横向衔接处断面图

图8 路桥横向衔接处平面图

5 结语

由于“边通车、边施工”是目前我国高速公路改扩建工程的常规模式，因此要求设计和施工都应将施工交通组织作为工程方案及实施的关键环节。本文依托福泉厦漳高速公路扩建工程，对高速公路改扩建工程的施工交通组织进行深入研究，在总结国内外已有研究成果的基础上，提出相应的施工交通组织原则、方案及技术措施，并在施工中得到成功实施，其成果可为其他高速公路改扩建工程提供参考。

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