高桥隧比山区高速公路建设及营运关键技术研究

来源：SCI期刊网 分类：建筑论文 时间：2022-04-13 09:50 热度：

　　[摘 要]随着交通强国战略的实施，我国西南地区高速公路已进入建设和运营关键时期，但由于地形地貌等限制，山区高速公路桥隧比极高，沿线地形复杂，项目设计、建设及运营过程中面临的技术问题突出，包括特长隧道设计和建设难度大、隧道管理设施布局复杂，隧道群运营及应急救援风险高，项目路线与沿线路生交织、冲突情况问题突出，项目交通工程沿线设施布设难度大 ;项目全线应急救援安全问题突出，现有救援体制难以满足运营安全需求 ;项目全线交通安全标志标线布设困难、与现有设计规范冲突等问题。因此，为了保障山区高速建设与运营安全，指导项目设计、建设与运营，本文对高桥隧比山区高速公路交通工程面临关键问题进行总结，并给出针对性解决措施，旨在为山区高速公路设计、建设及运营提供指导，以优化施工组织方案，合理安排施工工期，也可为同类工程提供技术指导。

　　[关键词]高桥隧比 ;山区高速公路 ;交通工程

　　1 引言

　　随着我国交通强国战略的实施，我国已进入高速公路建设与营运的关键时期，同时，随着“西部大开发”战略的实施，我国西南地区高速公路建设在全国名列前茅，投资、建设与运营里程都进入了一个前所未有的阶段。

　　据《交通运输部2019年交通运输行业发展统计公报》统计，截止2019年末，全国收费公路里程17.11万 km，占公路总里程501.25万 km 的3.4%。其中，高速公路14.28万 km，一级公路1.86万 km，二级公路0.87万 km，独立桥梁及隧道1024km，占比分别为83.5%、10.9%、5.1% 和0.6%。

　　全国收费公路里程比上年末净增加3022km。其中，高速公路净增加4954km，一级公路净减少1014km，二级公路净减少992km，独立桥梁及隧道净增加73km。

　　年末全国公路总里程501.25万 km，比上年增加16.60万公里。公路密度52.21km/ 百 km2 ，增加1.73km/ 百 km2 。公路养护里程495.31万 km，占公路总里程98.8%。

　　年末全国四级及以上等级公路里程469.87万 km，比上年增加23.29万 km，占公路总里程93.7%，提高1.6个百分点。二级及以上等级公路里程67.20万 km，增加2.42万 km，占公路总里程13.4%，占比与上年基本持平。高速公路里程 14.96万 km，增加0.70万 km ;高速公路车道里程66.94万 km，增加3.61万 km。国家高速公路里程10.86万 km，增加0.31 万 km。

　　年末国道里程36.61万 km，省道里程37.48万 km。农村公路里程420.05万 km，其中县道里程58.03万 km，乡道里程119.82万 km，村道里程242.20万 km。

　　年末全国公路桥梁87.83万座、6063.46万 m，比上年增加2.68万座、494.86万 m，其中特大桥梁5716座、1033.23 万 m，大桥108344座、2923.75万 m。全国公路隧道19067 处、1896.66万 m，增加1329处、173.05万 m，其中特长隧道 1175 处、521.75 万 m，长隧道 4784 处、826.31 万 m。全年完成公路建设投资21895亿元，比上年增长2.6%。其中，高速公路建设完成投资11504亿元，增长15.4% ;普通国省道建设完成投资4924亿元，下降10.3% ;农村公路建设完成投资4663亿元，下降6.5%。

　　其中，以云南山区高速公路建设为我国西南地区交通发展的典例，以云南省东北部昭通市为例，交通建设如火如荼。

　　鲁甸至巧家高速公路位于云南省滇东北地区，项目路线起于昭通市鲁甸县，接国高网 G7611都匀至香格里拉高速公路，止于昭通市巧家县，接云南省高速公路 S25昆明至巧家高速公路格勒至巧家段，是连接昭通市昭阳区、鲁甸县和巧家县的最便捷通道，也是云南省滇东北地区构建综合交通运输网络，主动融入和服务长江经济带国家发展战略的重要载体，对推动项目沿线经济社会发展意义重大。

　　项目沿线地处高地震烈度区，山高谷深，地质破损，坡陡弯急，交通出行服务水平低，加之雨季滑坡、泥石流等地质灾害频发，交通中断现象时有发生，严重制约昭阳、鲁甸、巧家三地之间的经济联系。受交通条件的制约，昭阳区、鲁甸县和巧家县的经济发展水平较为落后，沿线丰富的旅游资源和矿产资源难以得到有效的开发，资源优势难以转化为经济优势。

　　鲁甸至巧家高速公路项目拟按双向四车道高速公路标准建设，设计速度80km/h，路基宽度为25.5m。连接线采用三级公路标准建设，设计速度40km/h、路基宽度为8.5m。项目推荐方案建设里程约70.357km，全部位于昭通市境内，桥隧总长64.95km，占路线全长92.31%。项目主线共设隧道 21座，长57245m，其中特长隧道8座，长39470m ;长隧道 8座，长14265m ;中隧道4座，长3040m ;短隧道1座，长 470m。

　　鲁巧高速公路桥隧比极高，沿线地形复杂，项目设计、建设及运营过程中面临的技术问题突出，尤其是特长隧道设计和建设难度大、隧道管理设施布局复杂，隧道群运营及应急救援风险高，项目路线与沿线路生交织、冲突情况问题突出。主要包括项目交通工程沿线设施布设难度大 ;项目全线应急救援安全问题突出，现有救援体制难以满足运营安全需求 ;项目全线交通安全标志标线布设困难、与现有设计规范冲突等问题。

　　因此，为了保障鲁巧高速建设与运营安全，指导项目设计、建设与运营，需要针对以上问题展开专题研究，旨在为鲁巧高速设计、建设及运营提供指导，优化施工组织方案，合理安排施工工期，也可为同类工程提供技术指导。因此，本文从交通工程角度出发，总结高桥隧比山区高速公路建设与运营中面临的关键技术问题，并给出具体解决措施和策略，对解决山区高速公路沿线交通工程设施布设、全线应急安全救援及全线交安布设问题，具有重要的现实意义和工程指导作用。同时，也为指导山区高速品质工程、绿色示范工程建设，为发展公路交通绿色、环保、安全、运营应用等方面均具有重要的研究意义和价值。

　　2 面临问题

　　项目在设计、施工及运营中面临的技术问题，主要包括以下几方面。

　　2.1 高速公路交通工程沿线设施布设问题

　　(1)由于鲁巧高速公路桥隧占比大，沿线地形复杂，导致交通工程沿线设施，如隧道变电所、隧道管理所、消防泵房、服务区等设施布设困难，且设计及建设方案与现有公路交通工程推荐标准及规范存在冲突;同时，隧道供配电系统、隧道现场管理及运营风险高。

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　　(2)由于隧道变电所在洞外选址难度大，导致全线多处变电所均需设置于隧道洞内，此时隧道供电方式面临以下问题 ：若在隧道内设置柴油发电机，极易对隧道洞内变电所的空气质量环境造成极大影响(烟尘易聚集)，增大了变电所内的通风排烟难度;如不采用隧道洞内布设柴油发电机方案，则需利用外部电网提供双回路电源，工程造价高，项目全线供电难度急剧增加。

　　(3)从经济和供电可靠性考虑，现有隧道供电方式存在造价高、施工难度大、对外部电网(双电源)要求高(需保证10KV 两路独立电源)，建设及运营成本高。

　　2.2 高速公路全线应急救援问题

　　(1)由于鲁巧高速公路桥隧占比大，沿线地形复杂，全线应急救援安全问题突出，现有救援体制难以满足该项目安全运营需求，需优化现有救援体制，合理分配救援力量，研发新设备。

　　(2)由于鲁巧高速公路地形限制，沿线部分特长隧道出入口难以设置隧管所，因此部分隧管所选址离隧道出入口较远，与现有设计规范冲突 ;同时，为了提升特长隧道救援品质，考虑在隧道入口设置救援站，加强救援力量，但救援站救援力量配备，与隧道管理所的联动策略、救援时间亟需进一步研究。

　　(3)由于隧道管理所布设位置与现行设计规范冲突，亟需明确其距离隧道出口或入口距离、消防力量的配备。

　　2.3 高速全线交通安全标志、标线布设困难

　　(1)由于鲁巧高速公路桥隧占比大，路线选址困难，存在立交减速车道延伸至隧道内、交安标志、标线按现有规范难以实施等问题。

　　(2)由于鲁巧高速公路的地形限制，收费站建设存在出入车流平面交叉，极易对驾驶员行车安全造成不利影响 ;同时，现有规范标准未曾明确车流交叉下的交通安全标志、标线及交通疏导方案，提升鲁巧高速公路运营品质亟需解决以上问题。

　　3 解决思路及途径

　　3.1 高速公路交通工程沿线设施优化布设

　　(1)搭建隧道供配电服务器集群网络，通过现场试验，评估放射式、环网供电等不同供电方式的响应速度、通信能力，结合经济型和可靠性，明确适用于鲁巧高速公路的最优供电方式 ;

　　(2)通过现场调研、多方案比选，优化鲁巧高速公路全线变电所的布设方案，同时考虑工程造价、运营节能的需求，提出鲁巧高速公路优化布设方案。

　　(3)以供电安全及节能为目标，对比分析单隧道及隧道群供电方案，造价高，给出鲁巧高速沿线隧道群供电区段的划分方法，给出具体供电方案。

　　(4)针对变电所设置位置的限制，利用 BIM 技术建立隧道变电所数字信息模型，利用物联网、边缘计算等信息化技术构建多变电所联动平台，实现变电站无人值守，提升检修效率及隧道运营安全。

　　3.2 高速公路全线应急救援

　　(1)分析现有救援机制的不足，结合鲁巧高速公路建设及运营需求，利用高性能服务器开展应急救援、逃生数值模拟，优化现有应急救援机制。

　　(2)调研分析国内外现有救援配置，以最小救援时间为目标，研究鲁巧高速公路沿线最佳救援配置方案及不同事故工况下的全线救援联动机制。

　　(3)针对鲁巧高速公路的救援需求，明确救援最佳人员配备 ;利用大数据、数据挖掘等新技术评价各种事故风险状态，研发救援新设备。

　　(4)针对增设救援站问题，研究救援站布设位置、隧道管理所的联动策略、救援力量配置及救援时间。

　　3.3 高速公路全线交通安全标志、标线布设方案

　　(1)调研分析国内外山区高桥隧比高速公路交通安全标志、标线布设方案，结合鲁巧高速公路建设及运营实际情况，研究基于驾驶安全的最佳交通安全标志、标线布设方案，形成山区高桥隧比高速公路交通安全标志、标线布设指南。

　　(2)对比分析不同收费站车道引导方案，量化分析出入车流平面交叉对驾驶员行车安全影响，优化收费站建设方案，提升驾驶安全 ;研究车流交叉下的交通安全标志、标线及交通疏导方案，提升鲁巧高速公路运营品质。

　　4 结论

　　本文从高桥隧比山区高速公路规划设计、建设运营需求考虑，以典型项目云南省鲁甸至巧家高速公路为例，分析总结了高桥隧比山区高速公路建设与营运中交通工程面临的关键技术难点，包括高速公路交通工程沿线设施布设、高速公路全线应急救援与高速公路全线交通安全标志、标线布设等问题，并给出了以上问题的解决思路及途径，可为鲁巧高速以及今后高桥隧比山区高速公路建设与营运提供技术参考。——论文作者：付宪聪

　　参考文献

　　[1] 交通运输部 .2019 年交通运输行业发展统计公报 [N]. 中国交通报，2020-05-12(002).

　　[2] 陈文 . 山区高速高桥隧比路段应急交通与救援关键技术研究 [D]. 重庆 ：重庆交通大学，2019.

　　[3] 倪娜 . 山区高速公路隧道密集段交通特性及安全保障技术研究 [D]. 西安 ：长安大学，2017.

　　[4] 段萌萌，唐伯明，刘唐志，等 . 基于多元非线性回归的高桥隧比高速公路事故预测模型 [J]. 公路工程，2018，43(6)：126-130.

　　[5] 袁飞云，王剑波 . 雅康高速长下坡高桥隧比路段交通安全设施优化设计研究 [J]. 交通科技，2018，290(5)：114-117.

文章名称：高桥隧比山区高速公路建设及营运关键技术研究

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