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摘要：山区高速公路连续长大下坡路段的安全设计十分重要，受山区复杂地形、地质条件的制约，局部路段存在不具备设置避险车道条件的情况。本文以G8513线九寨沟至绵阳段高速公路为例，浅谈山区高速公路条件受限路段的安全设计措施。
关键词：山区；高速公路；避险车道；紧急停车检修带
1项目背景与概述
G8513线九寨沟（甘川界）至绵阳段高速公路是阿坝州至成德绵以南地区以及甘肃和四川两省之间的一条南北向快速通道，连接着著名的九寨沟、黄龙寺等风景区，并与成都经都江堰、汶川、松潘至九寨沟高速公路共同构建四川省的黄金旅游线。项目区位于四川省北部至甘肃境一带，区域上整体以黄土梁为界，南北低，中部高。海拔以黄土梁最高，海拔为3300m。区内地貌整体属于呈中山～高中山地貌，沟谷地貌发育，地形切割强烈。本项目王朗至木座下行方向为一段长33.5km，平均纵坡-2.62%的连续长大下坡。受地形、地质条件控制，此段公路均以特长隧道接特大桥的形式通过。经温度预测模型分析，在制动鼓温度接近临界温度的路段，考虑设置避险车道。设计中在有条件的明线段内，设置了3处避险车道。而K89～K98段路线采用双回头U型隧道展线方案，布设了5.1km的福隆隧道与4.1km的柴呷哩隧道，两隧道之间通过272米的自一里大桥直接相连。根据温度预测模型分析结论，汽车在K91+320处制动鼓温度将达到250℃。按要求应在此段增设避险车道，而此段地形陡峭，地质复杂，控制因素较多，设置避险车道困难。
接下来将结合地形条件，研究福隆隧道和柴呷哩隧道之间的安全设计方案，经充分论证后，选取合理的设计方案，确保长大下坡路段运营安全。
2建设条件
福隆隧道出口与柴呷哩隧道进口段主线采用桥隧相连形式。福隆隧道长5092m，出口桩号为K94+368，柴呷哩隧道长4053m，进口桩号为K94+650，两隧道之间为自一里大桥，桥长272m。福隆隧道出口、柴呷哩隧道进口处山体均十分陡峭，地形、地质条件复杂。两山体之间的峡谷内分别布设有S205及火溪河。S205为三级沥青路，宽8.5米，火溪河河滩宽度在12-18米之间。此外，在柴呷哩隧道进口侧山体上，有一处220KV电力线与路线交叉。
福隆隧道与柴呷哩隧道段建设条件布局图
3福隆隧道与柴呷哩隧道段设置避险车道可行性论证
目前，国内尚无在隧道里设置避险车道的先例，而且在隧道里设置避险车道存在较高的安全隐患，造价高，不方便救援等缺点。因此，设计中仅考虑利用福隆隧道与柴呷哩隧道之间的明线段布设避险车道。
结合国内现有避险车道设置经验，受此段落内明线段长度、地形、地物等条件的制约，避险车道设计时应首选制动床型避险车道进行设计。
根据路线设计细则要求，避险车道制动坡床段材料铺筑厚度应为0.5～1.0m。按入口速度110km/h、坡床材料采用阻力系数最大的豆砾石来计算，上坡式制动坡床型避险车道需要的最小坡床长度为106米（坡床段纵坡采用20%）；平坡式需要的最小坡床长度为190.3米，下坡式需要的最小坡床长度更长。
由于福隆隧道出口与S205的距离为120米，且福隆隧道出口与柴呷哩隧道进口段主线最大填土高度为32米，柴呷哩隧道进口侧山体陡峭。受此段主线填土高度及两侧山体地形条件控制，此段避险车道只能以桥梁形式布设。而桥面上无法满足制动材料铺筑厚度的要求，且制动材料与桥面无法良好结合，达不到预期的制动效果。因此，以桥的形式布设避险车道需要的最小坡床长度要远大于正常铺筑制动材料时所需长度。所以，此区间不具备设置平坡式制动坡床型和下坡式制动坡床型避险车道的条件。
综上考虑，此段落内考虑布设上坡式制动坡床型避险车道，由于桥面无法按正常要求铺设制动材料，设计中考虑利用车辆自身重力抵消其动能从而达到制动的效果。
根据路线、桥梁相关设计规范要求，桥上纵坡不宜大于4%。因此，此段采用桥梁型式的上坡型避险车道，上坡段纵坡最大只能采用4%。经过计算，入口速度110km/h对应的避险车道长度需要1167米。此处避险车道平纵布设如下：
（1）平面：避险车道从福隆隧道出口处最外侧行车道中心以5°角偏出，起点桩号为K0+000，终点桩号为K1+207，其中K0+040～K1+207段为制动段，长1167米。
避险车道平面布置图
（2）纵断：避险车道起点段与主线-2.49纵坡顺接后，设置1167米4%上坡的制动段。
（3）存在的问题：
1）避险车道K0+390-K1+207段需以隧道的形式挖洞进入山体，隧道段长817米。以隧道的形式设置避险车道在全国范围内尚无首例，且存在极大安全隐患。如果失控车辆为油气罐车或者其他易燃易爆物品车辆，在进入避险车道隧道段一旦发生着火或者爆炸的情况，将会带来巨大损失。
2）救援时需采用吊车等超大规格的车辆，在隧道内不具备吊车进去施救的空间。
3）此处避险车道以340米桥接817米隧道的形式进行布设，造价十分昂贵。
如果要避免避险车道以隧洞形式进入山体，失控车辆要在明线范围内停止，即避险车道的终点应为K0+375。K0+40～K0+375段为制动段，长335米，通过计算，失控车辆在335米长度内要利用势能抵消其动能从而达到制动目的，需要的最小纵坡为13.797%。由于制动坡床段为桥梁，纵坡不满足规范要求。
综上所述，K99+084处的地形条件无法满足正常设置避险车道的要求。在此处设置避险车道存在非常大的安全隐患，且花费巨大，弊大于利。因此，设计中考虑通过其他安全设计方案来保证此路段的运营安全。
4福隆隧道与柴呷哩隧道段安全设计具体措施
（1）加强交安设计
1）在下坡前设置连续长大纵坡醒目标志和语音广播，给司机警醒，做好通过连续长大下坡的充分准备，尽可能的消除安全隐患。
2）在福隆隧道临近出口至柴呷哩隧道进口区间内，设置减速振荡标线，达到强制减速的目的，以提高车辆行驶的安全性。
（2）增大隧道临时停车区长度
对处在长大纵坡段落内的福隆隧道、柴呷哩隧道临时停车区的长度由规范要求的50米加长至100米，增强临时停车能力和提升应急效果。
（3）在自一里大桥增设紧急停车检修带
设计中考虑在福隆隧道出口与柴呷哩隧道进口之间增设一处紧急停车检修带，为制动鼓温度较高的车辆提供停车降温检修区域。
1）布设情况
紧急停车检修带位于自一里大桥下行线外侧，起终点桩号为K94+380～K94+640，其中K94+380～K94+480、K94+540～K94+640为渐变段，渐变段长各为100米。K94+480～K94+540段为紧急停车检修带有效长度，长60米。紧急停车检修带宽度为5米。具体布设如下图：
紧急停车检修带布置大样图
2）具体措施
① 紧急停车检修带外侧护栏全部采用SS级防撞护栏，提高防撞等级及护栏高度。
② 在紧急停车检修带防撞护栏内侧悬挂废弃轮胎，缓冲失控车辆对护栏的冲撞，尽可能的降低对车辆造成的损坏。
③ 设计中对整座大桥外侧整体加宽5米，紧急停车检修带起、终点渐变段外侧各有一处三角区。在大桩号渐变段外侧三角区增设砂桶、废轮胎护栏、阻拦索、防撞桶等防撞设施，对失控车辆起到一定的保护及阻拦作用。
5结论
综合来说，连续长大下坡路段应分别从下坡前、下坡路段、下坡后三个区段来加强安全设计。首先应在下坡前区段内通过醒目的交安措施提前给司机警醒，做好通过连续长大下坡的充分准备。然后，按照规范要求在下坡路段合适位置设置避险车道。不具备设置避险车道条件的路段，可通过设置振荡标线辅助车辆减速，并且增设紧急停车检修区，给车辆提供停车、降温、检修场所。最后，在下坡后区段应结合停车区等服务设施设置车辆检修场所。通过以上具体的安全设计措施，基本上可以消除长大下坡段的安全隐患，最大程度减轻事故严重程度、减少事故损失，保证运营安全。
论文作者:卢谦,刘志涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
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