基于绿色生态理念的沙漠腹地高速公路分离式路基中央隔离设施设置.pdf

总653期2023年第23期（8月 中）收稿日期：2023-03-02作者简介：潘宝宁（1990），男，宁夏银川人，工程师，研究方向为公路交通安全设施设计。基于绿色生态理念的沙漠腹地高速公路分离式路基中央隔离设施设置潘宝宁（宁夏公路勘察设计院有限责任公司，宁夏 银川 750000）摘要：针对沙漠腹地高速公路分离式路基中间宽度大于12 m路段隔离设施设置的问题，以穿越腾格里沙漠腹地的乌玛高速宁夏境某段工程为依托，通过对项目沿线地形地貌、边坡坡率、防护原则、路线指标、分幅路基中间宽度、行车净区、交通量、交通事故等因素综合分析，确定设置隔离设施的必要性，并对各种隔离设施适用性进行对比，选取缆索隔离栏并设置于分幅路基中间作为此工程沙漠分离式路基隔离方案。实践证明，该方案既满足行车安全净区要求，又符合规范要求，并且践行了绿色生态公路理念。关键词：沙漠腹地；分离式路基；缆索隔离栏；隔离设施中图分类号：U417.1文献标识码：A0 引言现行规范要求高速公路整体式路基中央分隔带宽度小于12 m应设置中央分隔带护栏，对于采用分离式路基且左右幅路基间距大于12 m时，未明确要求必须设置护栏，故早期修建的较多工程未设置护栏或其他隔离设施。鉴于此，本文以乌海玛沁公路（宁夏境）某段工程为例，对公路线形、运行速度、中央分隔带的宽度、交通量及车型构成、交通事故等因素综合论证分析后，选用缆索隔离栏作为本工程路段隔离方案，既适应沿线自然环境，又方便交通管理、能保障行车安全，可为今后此类项目提供参考。1 工程概况乌海玛沁公路（宁夏境）某段工程按双向4车道高速公路标准建设，设计速度采用100 km/h，整体式路基宽度为26 m。本工程约18 km穿越腾格里沙漠腹地，设计中在此路段设置分离式路基，分幅路基宽度13 m=左侧土路肩0.75 m+左侧硬路肩1 m+行车道23.75 m+右侧硬路肩（含路缘带）3 m+右侧土路肩0.75 m，左右幅路基横向间距为16 m。腾格里沙漠自然环境恶劣，天然植被覆盖率低，风大、沙大。本工程为减少路面覆沙现象，遵循“阻沙先行、固沙为主、固阻结合”的固沙原则，结合风积沙特性在行车方向右侧填方路段采用14坡率，挖方段采用15坡率，左右幅路基之间设置平坡并压覆一层卵砾石，降低公路建设对风沙流动的阻碍，从而减少风沙对公路项目的风蚀、填埋及其他危害。1.1 公路线形指标本工程总体地势平缓，为尽可能减少对沿线自然环境的影响，不破坏已经稳定的生态环境，在项目选线阶段，选择避绕高大沙丘，将路线平面指标整体加高，采用较大圆曲线半径，并注重前后曲线衔接的连续性及均衡性，满足平纵组合设计要求。为避免小偏角，在穿越哑口或横向沙梁时，尽可能垂直通过，以减小沙害，保证行车安全。项目路段最大纵坡为3.6/720 m，最小纵坡为 0.3，最小坡长为 700 m，平曲线最小半径为 2 500 m/1 处，最小竖曲线半径凸形为14 000/1 处，沿线地势相对平缓，线形较好，视距开阔，行车舒适性较好。从运营安全方面考虑，设计中结合运行速度与行车安全，对全线的线形指标进行优化，避免长直线、小偏角等不利线形的使用；结合安全设施设置，提高道路的行车安全性及舒适性，充分体现以人为本的设计理念。路线途经绿洲、戈壁，横贯腾格里沙漠腹地，在沙漠地段分南北两区建设了停车休息观光区2处，同时配套廊架、凉亭和生态卫生间供旅客驻足赏景，实现了路与沙的和谐、路与景的融合、人与景的交汇。1.2 防护方案在一般整体式路基段中央分隔带分设波形梁，沙漠分离式路基段左右幅路基横向间距为16 m。根据规范查表可知，填方路段计算净区为9 m，实际净区应为外侧车行道边缘线开始，向公路外侧延伸的平缓、无障碍区域的有效宽度，包括硬路肩、土路肩及可利用的边坡。据此，左右幅行车道间实际净区宽度为19.5 m（计算净区9 m要求），分离式路基按照路侧护栏原则，20交通世界TRANSPOWORLD净区宽度满足要求，不设置护栏符合规范要求1。考虑到路线平纵指标较好，线形平缓、视距良好、视野开阔，沿线自然环境丰富多变，驾驶体验好不宜造成视觉疲劳，根据本项目交通量预测结果（见表1、表2），且建成初年交通量相对低，交通组成中多为小客车，因此，为落实本项目绿色生态建设理念，避免设置隔离护栏影响沙漠腹地公路路面风吹沙风向导致护栏处积沙，影响行车安全，同时避免过度防护，设计时在沙漠分离式路基宽中央分隔带宽度大于12 m路段未设置中央分隔带隔离设施。表1 迎水桥互通红卫枢纽互通交通量预测结果（按照折算数计算）单位：pcu/d2019年12 8512020年11 6282025年17 6952030年22 9442035年27 7322038年32 585注：数据来源于乌海玛沁公路（宁夏境）某段工程可行性研究报告。表2 车型比例结构预测结果（按照自然数计算）（%）年份201920202025203020352038小客车51.5253.0457.6560.4563.7466.10大客车4.945.125.666.056.436.85小货车15.4314.6112.1410.589.648.08中货车9.779.127.085.543.953.43大货车8.127.697.086.805.684.89拖挂/集装箱10.2210.4210.3910.5810.5610.65合计1001001001001001002 沙漠分离式路基段运营状况2.1 交通量及交通组成本工程已于2021年年底建成通车，案例路段主线交通观测站尚未联网，故参考宁夏交投高速公路管理有限公司公路安全设施和交通秩序管理精细化提升（中卫事业部乌玛高速K350K374段）排查评估报告（以下简称排查评估报告）2中迎水桥收费站出入口半年内交通量数据进行分析。根据交通量及车型比例调查结果，客1和货3、货6占比较大，主要通行车辆中总质量大于25 t的车辆所占比例大于20%。该路段主要通行小型客车及大型、特大型货车，货车占比相对较高。经调查，由于此路段前方存在黄河大桥施工作业区，交通管制后车辆被迫绕行至此路段，导致交通量激增；待前方桥梁施工完成后，交通量略有回落，目前统计的交通量数据不具代表性。表3 运营阶段迎水桥收费站交通量及车型占比（按照自然数计算）交通量/（pcu/d）车型占比（%）客18 17232.02客2410.16客3490.19客4190.08货11 4355.62货23201.25货36 83526.78货42180.85货5220.09货68 41332.962.2 事故分析参考排查评估报告，由于该路段为新建路段，通车时间不足半年，通车以来无交通事故发生，未进行过护栏更换。但该路段中央分隔带未设置护栏，部分车辆在中央分隔带处违规掉头现象较为严重，中央分隔带内压覆卵砾石未铺设路面，车辆掉头时陷入中央分隔带，从而引发救援的现象时有发生。本路段事故主要诱因是部分驾驶员不遵守交通规则，安全文明意识薄弱，在高速公路违法掉头引发事故，路段通车以来未发生因路侧未设置防撞护栏而引起的事故。因此，治理违法掉头是降低本路段事故发生概率的重点，在加强交通执法的同时，可设置隔离设施。3 隔离设施设置方案3.1 隔离设施设置必要性通过合理的公路工程设计将驶出路外的事故影响降至最低，消除那些可能产生致命后果的因素。设置护栏只是降低驶出路外事故后果的方法或手段之一，并且护栏并不是设置得越多越好、强度越高越好，因为护栏本身也是一种障碍物，只有驶出路外车辆碰撞障碍物与碰撞护栏相比后果更严重，才考虑设置护栏。本工程中央分隔带左右幅行车道间实际净区宽度为19.5 m，满足要求（计算净区宽度要求为9 m）3-4。本路段线形指标较好，沿线地势相对平坦，左右幅路基中间带采用风积沙填筑并压覆卵砾石，具有一定的消能缓冲作用，分幅路基行车方向左侧除已设置护栏防护的标志立柱、监控灯杆外再无其他障碍物，即便车辆失控驶冲出路外也有19.5 m宽纠偏空间驶回正常道路或陷入宽中分带。经分析车辆驶出路外碰撞护栏的后果不一定比不设置护栏的后果轻，未连续设置中央分隔带护栏也符合现行规范要求。由相关数据可知，此路段虽未发生过由于未设置防撞护栏而导致的事故，但发生过由于未设置中央隔离设施导致车辆违章掉头而引发的救援事故。为避免车辆违章掉头，方便执法管理，保障行车安全，在沙漠分离式路基段设置隔离设施是非常必要的。3.2 隔离设施形式隔离设施主要用来分隔双向或同向交通、机动车和非机动车、车辆和行人等，通常不具有防撞能力，便于移动，不作为护栏使用。常用形式有水马、隔离墩、不生根的预制钢筋混凝土、隔离栏、绿化带等，也可以是具有一定防撞性能的半刚性护栏、刚性护栏、柔性护栏等。考虑到本路段沿线自然环境条件及道路运营状况，所选隔离设施既要兼具隔离效果和美观性，又要具备21总653期2023年第23期（8月 中）通透性，不阻沙、不积雪，同时最好有一定的视线诱导和防撞功能。其他隔离如绿化带、城市京式隔离栏、隔离墩等相比之下不适用于沙漠路段，根据其他类似工程项目建设经验（图 1为银百高速宁夏境某路段），沙漠地区设置波形梁护栏存在阻风积沙现象，后期清理工作繁琐，尤其乌玛高速此路段位于腾格里沙漠腹地，每年春季风沙大，已通车整体式路基部分路段已出现风积沙上路现象，给日常养护工作带来不便。乌玛高速此路段沿线自然景观优美，从美观性、通透性方面考虑，缆索护栏更加绿色环保，且不会引起积沙，相比之下柔性缆索隔离栏更适用本工程路段。3.3 隔离设施设置位置乌玛高速沙漠分离式路基中央分隔带灯杆、标志立柱、监控测速设施等障碍物处已设置护栏防护，未设置护栏路段再无其他障碍物。本路段设置缆索隔离栏主要目的是阻止车辆违法掉头，起隔离作用，可不考虑其防撞能力，从节约资源、节省造价方面考虑，拟在宽中央分隔带中间设置一道缆索隔离栏。隔离设施通常设置于分离式路基行车方向左侧土路肩，若在两幅路基宽中央分隔带中间设置隔离设施，实际净区宽度为9.75 m计算净区9 m，净区宽度满足要求。因此，在左右幅分离式路基中间设置一道缆索隔离栏，既能节省造价，又能更好地与沿线优美自然景观融合，并且符合相关规范要求，契合本项目绿色环保沙漠公路设计理念。4 结束语本文以乌玛高速某段工程为例，对沙漠腹地高速公路分幅路基中分带宽度大于12m路段隔离设施设置进行了研究，通过对沿线自然环境、路线指标、交通量及交通事故等进行综合论证分析，认为此类路段可不设置中央分隔带护栏，但设置隔离设施是有必要的。波形梁护栏、混凝土护栏存在阻风积沙现象，为贯彻绿色生态公路设计理念，采用通透性好、景观效果强，并且具有一定防撞能力的缆索隔离栏作为本项目路段隔离设施。本项目践行了绿色低碳生态环保的公路安全设施精细化设计理念，可为类似工程隔离设施的设置提供参考。参考文献：1 中交第一公路勘察设计研究院有限公司.公路路线设计规范：JTG D202017S.北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.2 北京中交华安科技有限公司.宁夏交投高速公路管理有限公司公路安全设施和交通秩序管理精细化提升（中卫事业部乌玛高速K350K374段）排查评估报告R.北京：北京中交华安科技有限公司，2022.3 交通运输部公路科学研究院.公路交通安全设施设计细则：JTG/T D812017S.北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.4 交通运输部公路科学研究院.公路交通安全设施设计规范：JTG D812017S.北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.图1 银百高速宁夏境某路段隔离设施设置情况（上接第19页）参考文献：1 沈守鸿.既有挡土墙加固加高设计与稳定性分析J.福建建筑，2019（5）：45-49.2 陈裔皓.黄土高边坡治理中的稳定性分析与措施研究以西安某小区边坡加固为例J.住宅与房地产，2019（33）：219-220.3 覃冬梅.强降水下高路堤边坡稳定性分析及加固设计J.西部交通科技，2020（9）：50-53.4 杜忠原，葛忻声，仝飞.不同降雨条件下高边坡的稳定性分析J.科学技术与工程，2021，21（30）：13039-13045.5 黄明奎，马璐.极端降雨对边坡土体强度的影响及其稳定性分析J.灾害学，2021，36（3）：6-9.6 余兵.降雨入渗条件下堤防边坡的稳定性分析J.安徽水利水电职业技术学院学报，2020，20（3）：10-13.7 次仁拉姆.不同降雨入渗条件下预应力锚索加固边坡稳定性分析J.矿冶工程，2020，40（4）：28-31，37.22