公路工程改扩建中安全技术设计研究

王芳

当前公路工程改扩建的实施，一般均采取边通行、边修建的方式来完成项目的建设工作。低等级公路提级改造为一级公路的技术特点给工程建设与运营安全保障带来巨大挑战，这些技术特点可以归纳为以下两大方面：

1 边施工边通行影响改建工程施工阶段通行安全与效率

对于采取边通行、边修建的方式来完成的扩幅改建工程，施工阶段既有改建道路的工程车辆，又有本地或过境的车辆，交通冲突点较多，交通组织相对较复杂，无疑会为交通顺畅、安全通行带来问题。

从目前已经开展的改建工程看，存在两种问题：一种是由于车道压缩，冲突点增多，引起路段通行能力不足，可能会造成长时间或分时段的交通拥堵问题，第二种是由于车道变窄，变少，冲突点增多，引起驾驶员不安全驾驶行为增多，造成通行交通及通行交通闯入作业区的交通事故发生概率增大问题。

解决施工作业过程中的通行效率和安全问题，都需要公路养护施工作业区交通组织和安全技术。但我国在公路养护施工作业区交通组织和安全技术研究起步较晚，目前尚未形成完善的针对不同等级公路的技术体系。2009年颁布的交通部行业标准《公路养护安全作业规程》（JTG H10-2009）虽然对养护施工区的关键参数进行了定义，但这些定义主要以理论推导为基础，并单纯从保障交通安全的角度得出，对道路通行效率的考虑较少，而且并没有针对各等级公路特点进行专门的研究和规定。

所以针对改扩建工程交通特点，开展施工过程交通组织及安全保障技术研究，对保障车辆顺利通过施工作业路段，避免发生交通拥堵，并保障施工养护作业人员的安全，有着重要的研究价值和社会、经济效益。

2 改扩建公路运营期安全保障面临挑战

2.1 我国一级公路普遍存在突出的交通安全问题

我国一级公路的交通安全水平显著低于其他等级公路。表1给出了2011年我国各等级公路交通事故情况，从中可以看出一级公路的事故率分别是高速公路、二级公路、三级公路和四级公路的1.37、2.05、4.88和78倍，另外一级公路的死亡率、受伤率也明显高于其它等级公路。因此，相对其他等级而言，一级是最危险的公路等级。

以往研究表明，一级公路作为仅次于高速公路的高等级公路，其线形设计指标普遍较高，主线运行速度也普遍较快，平交口多，不完全封闭导致的接入频繁、横向干扰严重等特征是导致上述问题的主要原因。

2.2 一级公路特点为其安全保障提出了更高要求

一级公路与乡镇的接入点多采用平面交叉的方式。平面交叉口是各流向车辆和行人集中交汇、通过和转换方向的节点。不同交通流向、不同交通方式之间的相互干扰，不但会使交叉口处的通行能力降低，同时也很容易发生交通事故。对于改建后的一级公路而言，由于主线设计速度较高，车辆运行速度快，如果不对出入口进行严格控制、不对交叉口进行合理渠化，必将引发更严重的交通冲突。

接入口管理方面，由于公路设计缺乏操作细则，设计人员无法准确把握接入口控制标准，造成公路接入口控制不严格，加之公路路域的城镇化进程较快，公路两侧开发强度增大，区域经济的活跃促使城市功能强化。当地政府和居民在“路通财旺”的指导思想下，使公路两侧的土地联片开发，横交道路和路边产业迅速发展，公路两侧的生产、生活、服务设施聚集，对公路接入口的需求迅速增加。这使得公路主线的通行能力和服务水平下降很快，交通运行质量也难尽人意，达不到预期的设计目标，更无法满足日益增长的交通需求。部分接入口的接入位置不合理、视距严重不良等现象较多，容易诱发交通事故。

鉴于一级公路的运行特性，升级改造后必然面临如何有效提高其交通安全水平和运行效率的问题，因此，迫切需要在公路设计和建设过程中，预先进行一级公路安全设计，提出合理的出入控制标准和科学的交叉口渠化管理方法，从而提高开通后的安全运营水平。

2.3 新老路差异沉降技术是工程中的重点和难点问题

国内外相关工程表明，旧路拓宽引起的路基差异沉降处理不好将对公路的使用寿命与使用品质产生直接的影响，甚至出现路面开裂等早期损坏。这些路面病害造成路面平整度不良、局部积水、路面摩阻系数下降等问题，如果不能在建设阶段采取措施预防或在运营阶段及时处置，将成为行车安全隐患。

2.4 重载运输特点考验改扩建项目路面的耐久性

从全国范围看，随着重载、渠化交通成为现代货运特征，加上我国极端高温及高温持续时间每每创下纪录，沥青路面的抗流动变形能力不足问题日益显露；调查表明，车辙已经成为我国80%沥青路面大中修的原因，多条高速公路在通车5～8年就不得不进行路面翻修，经济损失和社会影响都很大。

按照道路工程工期安排，一般是上半年路基施工、下半年基层和面层的施工，沥青混合料面层会有一部分是在秋冬低温季节施工。所谓低温施工，是与现行施工规范中对沥青混合料铺筑时气温要求大于10℃相对而言，一般是指气温低于10℃条件下进行的沥青混合料施工。此时，沥青混合料与周围环境的温差很大，混合料的热量散失很快；低温季节常常伴随着风速也比较大，从而更加快了沥青混合料温度的下降。

目前热拌沥青混合料在低温季节施工时，一般都会采用提高沥青混合料的拌和温度的方式来保证路面质量。例如有文献报道，普通沥青混合料拌和温度不宜低于170℃，改性沥青混合料不宜低于185℃。这样做一般认为会提高路面的压实效果，但是实际实施过程中不但消耗大量燃料、成倍产生沥青烟等有害气体，而且更重要的常常使瀝青在施工时就严重老化，对最终沥青路面的路用性能产生不利影响。

2.5 绿色交通发展对废旧材料资源化利用和环保施工提出了更高的要求

公路改扩建施工过程中将产生大量的废旧材料，废旧材料如何处理，如何减少施工对环境的影响，是工程中需要解决的重要问题。

废旧沥青路面再生利用有利于保障道路网巨额国有资产安全和投资效益发挥，也是发展循环经济，走环境友好和资源节约型交通发展之路的必然要求，同时也是实现道路交通产业结构优化升级的客观需要。废旧沥青路面的再生利用在欧美发达国家已是普及技术。我国大多数省区市都或多或少地使用了沥青路面再生技术。但是，我国废旧沥青路面再生始终没有成为道路工程主流技术，目前工程规模应用非常有限，且存在冷再生路用性能需要提升、厂拌热再生废料利用率低、废旧材料应用较少等问题。

围绕《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》提出的“在重点行业和重点城市建立循环经济的技术发展模式，为建设资源节约型和环境友好型社会提供科技支撑”总体目标，针对交通基础设施固体废弃物综合利用以及“减量化、资源化、生态化”需求，全面提升道路工程这一体量最大的人工工程所具备的固体废弃物资源化能力和效率，从道路工程自身废弃物的循环利用、道路工程节能降耗两个方面入手，对废旧沥青材料资源化综合利用技术集成示范，有助于推动交通运输行业资源循环利用和产业结构升级，有助于全社会资源的综合利用、环境保护和经济社会可持续发展。

2.6 施工噪声对周边人民生产生活影响较大

唐曹公路沿线城镇化发展较快，改建工程的施工带来的噪声严重影响沿线人民的生产生活。为此，有必要开展能够降低施工噪声影响的施工技术。