公路隧道洞口雪害防治與安全保障協(xié)調(diào)性論文0406

1、公路隧道洞口冰雪防治與安全保障的協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)叢曉麗1,呂志越21.2.黑龍江省交通科學(xué)研究所摘要公路隧道洞口不僅是交通事故易發(fā)地段，而且在北方寒冷地區(qū)的冬季也容 易受到冰雪災(zāi)害的影響。為了避免或減輕雪害對(duì)隧道洞口路段的通行影響，同時(shí) 保障冰雪條件下的隧道洞口行車安全，從協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)理念出發(fā)，對(duì)隧道路段線形 設(shè)計(jì)、洞口形狀設(shè)計(jì)、隧道洞口的安全保障與冰雪防治措施等方面進(jìn)行探討，有 針對(duì)性的提出設(shè)計(jì)要點(diǎn)。隧道洞口冰雪防治安全保障協(xié)調(diào)性Coordination design of highway tunnel entrance for ice-snow prevention and securityCon

2、g XiaoliHeilongjiang Institute of Transportation ScienceAbstracts: Highway tunnel entrance is not only the traffic accident prone section, but also easily affected by the snow and ice disasters in the northern cold areas in winter. To avoid or reduce the snow damage on impact of tunnel entrance sect

3、ion, as well as to ensure the safety of tunnel entrance under snow and ice conditions, in the view of the concept of coordination design, this paper puts forward the specific outline of road design, including tunnel road alignment design, the entrance shape design, the tunnel entrance security of ic

4、e prevention and control measures and so on.Keywords: Tunnel entrance; ice and snow prevention; safety countermeasure; coordination引言近年來(lái)，隨著我國(guó)公路網(wǎng)尤其是高速公路網(wǎng)的持續(xù)快速發(fā)展，有越來(lái)越多的 公路隧道開通運(yùn)營(yíng)。在北方地區(qū)冬季，公路隧道洞口常常受大雪和路面結(jié)冰影響， 其一是容易造成冰雪災(zāi)害，其二是嚴(yán)重影響交通安全。針對(duì)公路雪害問題，在我 國(guó)交通運(yùn)輸部已頒布實(shí)施的公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范、公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范 和公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范等中已有相應(yīng)的考慮。針對(duì)隧道的運(yùn)營(yíng)

5、安全問題，我國(guó) 交通運(yùn)輸部、公安部等部門己頒布實(shí)施了公路隧道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范、火災(zāi) 自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范和公路隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)條件等，從原則上確 定了公路隧道相關(guān)的安全準(zhǔn)則。但在研究和實(shí)踐中，尚缺少對(duì)公路冰雪防治和安 全保障問題的統(tǒng)籌考慮，不利于公路設(shè)計(jì)要素間的有機(jī)融合、搭配和統(tǒng)一。1隧道洞口冰雪與安全特征1.1冰雪特征在我國(guó)北方地區(qū)，從10月份到來(lái)年4月份，道路受積雪、結(jié)冰影響嚴(yán)重。 在隧道洞口，由于風(fēng)流的湍積，積雪量更大，同時(shí)洞口光照不足，就更容易產(chǎn)生 結(jié)冰現(xiàn)象，對(duì)安全駕駛產(chǎn)生危害。降雪、吹雪等會(huì)導(dǎo)致道路交通環(huán)境能見度的急劇下降，會(huì)使駕駛員對(duì)交通環(huán) 境視認(rèn)性嚴(yán)重降低，當(dāng)能見度距離在30

6、m以下時(shí)，車輛速度應(yīng)控制在20km/h以 下；此外，雪后能見度的降低，光線的明暗變化也會(huì) 對(duì)駕駛員的情緒，判斷能 力等造成一定的影響。1.2交通安全特征隧道建筑地形多為山地，隧道入口路段坡道、彎道較多，通常為交通事故多 發(fā)地段。在我國(guó)北方地區(qū)的冬季，一些公路隧道洞口由于風(fēng)流的湍積作用，常常堆有 一層厚厚的冰雪，當(dāng)車輛行駛在其上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生類似橋頭跳車的現(xiàn)象，又由于 冰雪的存在嚴(yán)重的降低了路面的附著系數(shù)，容易發(fā)生側(cè)滑等安全事故。而許多重 載的貨車往往為了保證長(zhǎng)時(shí)間剎車時(shí)的安全性，多采用淋水裝置，由于洞內(nèi)外的 溫差，隧道洞口也容易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，車輛由公路路段駛?cè)胨淼?，容易發(fā)生打滑 造成剎車系統(tǒng)失靈

7、，產(chǎn)生安全隱患。當(dāng)隧道出入洞口存有積雪時(shí)，夜晚由于積雪 的反射作用，會(huì)導(dǎo)致駕駛員在隧道洞口產(chǎn)生視覺不適應(yīng)性，因此隧道洞口處比隧 道內(nèi)更容易發(fā)生交通事故。特別在西部多山地區(qū)，地形復(fù)雜，公路隧道的設(shè)計(jì)有時(shí)候不能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)， 此時(shí)駕駛員不能很快對(duì)隧道有個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，反應(yīng)遲鈍，容易引發(fā)隧道交通事故。例如，2008年2月17日，因公路隧道口內(nèi)的路面表層結(jié)冰，16輛大、中、小型 車輛在行駛到連霍高速青土峴隧道內(nèi)時(shí)發(fā)生車輛連撞事故，導(dǎo)致該路段半幅交通 癱瘓”4小時(shí)，可見隧道路段不僅是交通事故的易發(fā)路段，而且隧道內(nèi)交通事故往 往后果嚴(yán)重。2設(shè)計(jì)理念與原則隧道洞口處的道路與交通設(shè)計(jì)，應(yīng)從用路者的角度同時(shí)考慮雪

8、害防治和安全 保障的需要，應(yīng)從隧道線形設(shè)計(jì)、除雪防雪及加強(qiáng)隧道洞口的安全保障措施等多 角度進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而降低隧道洞口段冬季養(yǎng)護(hù)成本，同時(shí)提高隧道洞口行車 安全。從冰雪防治與洞口安全保障的協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)角度出發(fā)，應(yīng)考慮以下原則：（1）先考慮解決冰雪問題，再考慮解決安全保障問題。（2）盡量做到每一個(gè)設(shè)計(jì)要素同時(shí)兼顧兩方面的需求。（3）冰雪防治，以防為主，防治結(jié)合。（4）安全保障以警示駕駛員安全行車、規(guī)范駕駛行為為主。（5）洞口線形設(shè)計(jì)、安全設(shè)施要與洞口周邊景觀相協(xié)調(diào)。3優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1路段線形及走向路線通過(guò)山地、丘陵時(shí)，應(yīng)盡量利用四面通風(fēng)的開闊地、臺(tái)地、隴崗等有利 地形。對(duì)于可能嚴(yán)重積雪的地段，

9、應(yīng)注意避讓，當(dāng)必須通過(guò)時(shí)，則應(yīng)在設(shè)計(jì)中采取 相應(yīng)的雪害防治措施，如有可能時(shí)，應(yīng)盡量使路線走向與風(fēng)雪流的主導(dǎo)方向平行 或交角小于30度1（1）平曲線半徑當(dāng)隧道進(jìn)口位于平曲線路段，一般情況下不會(huì)對(duì)行車速度產(chǎn)生影響，但在冰 雪條件下，曲線路段較直線路段的隧道洞口更容易產(chǎn)生積雪，風(fēng)雪流在經(jīng)過(guò)道路 時(shí)，經(jīng)一側(cè)隧道洞壁的阻擋，沉積下來(lái)，形成突起的風(fēng)雪堆，容易對(duì)車輛的行駛 造成安全隱患。因此，無(wú)論從雪害防治還是安全保障的角度，隧道口平曲線半徑 不宜過(guò)大。（2）隧道洞口縱坡坡度隨著洞口縱坡坡度由正變負(fù)，車輛的平均速度是呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)?？v坡 坡度越大越容易形成積雪結(jié)冰現(xiàn)象，車輛速度就會(huì)明顯增大，容易產(chǎn)生打滑

10、操作 失靈的現(xiàn)象，對(duì)駕駛員行車安全造成危害。公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：公路隧道的 縱坡不小于0.3%，且不大于3%。所以，路線縱坡要盡量設(shè)緩，最大縱坡不宜大于7%,路拱不宜大于2%,彎道的 超高橫坡度不宜大于4%2。（3）線形的綜合影響綜上分析，一般情況下，隧道洞口銜接處平直線較曲線更為安全。冰雪條件 下，曲線路面更容易形成積雪堆積，且車輛下坡更容易受冰雪影響，速度難以控 制，因此在隧道進(jìn)口段應(yīng)盡量避免小半徑平曲線與陡坡的組合，尤其是彎下坡3。對(duì)于橫斷面而言，應(yīng)盡量少設(shè)路塹，多設(shè)填方。設(shè)置路塹時(shí)，淺路塹可考慮 放緩邊坡，把路基敞開；一般路塹則須考慮結(jié)合地形采用儲(chǔ)雪場(chǎng)、整修內(nèi)側(cè)山坡 等防雪措施，同時(shí)

11、采用淺邊溝以降低路側(cè)危險(xiǎn)性。在有條件的地方，應(yīng)盡可能將 路堤迎風(fēng)面的邊坡放緩，使其沿主導(dǎo)風(fēng)向的坡度降低。3.2隧道洞口形狀隧道洞口是隧道設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，洞口設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)隧道的 安全運(yùn)營(yíng)。北方地區(qū)的隧道洞口的設(shè)計(jì)除了一般隧道洞口設(shè)計(jì)的考慮因素（如地 質(zhì)地層、地下水、降雨等）外，還要考慮到冰雪氣候。在選擇隧道洞口位置時(shí)， 要盡量保持洞口平緩，避免形成高邊坡和高仰坡。隧道洞口盡量與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng) 向呈正交關(guān)系，若不能做到正交，則應(yīng)盡量增大隧道洞口與主導(dǎo)風(fēng)向的角度，并 做好防冰雪措施，避免形成積雪。3.3隧道洞口安全保障措施（1）交通標(biāo)志及標(biāo)線由于隧道內(nèi)交通條件相對(duì)露天路段比較差，因此宜在隧

12、道入口處設(shè)置限速標(biāo) 志、禁止超車標(biāo)志及車燈開啟標(biāo)志，在隧道洞口上設(shè)置醒目橫幅如洞口路滑，洞 口有積雪，或減速慢行。在隧道出口處設(shè)置出口距離預(yù)告標(biāo)志。在極易產(chǎn)生超速和事故的隧道路段，可采取主動(dòng)安全措施。如在洞口設(shè)立可 變情報(bào)信息板、速度即時(shí)測(cè)速系統(tǒng)等，以提醒駕駛員注意行車安全。（2）優(yōu)化護(hù)欄端頭對(duì)于全路塹式的隧道洞口，在道路兩側(cè)可設(shè)置路基波形梁護(hù)欄，其端頭與隧 道洞口合理過(guò)渡。受冰雪影響較大的隧道洞口，可以采用鋼筋混凝土護(hù)欄相連接， 并在道路兩側(cè)設(shè)置防撞桶或充填式活動(dòng)護(hù)欄，當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)，盡可能的減少 由碰撞產(chǎn)生的能量，從而減輕對(duì)駕駛員的傷害。（3）隧道照明隧道照明要同時(shí)考慮白天和夜間的變化，

13、也要分區(qū)段考慮入口、中間和出口 等不同區(qū)段的變化6。隧道照明除了要考慮白天黑夜變化，還要考慮季節(jié)和氣候的變化，在北方地 區(qū)冬季隧道洞口會(huì)存有積雪或結(jié)冰現(xiàn)象，當(dāng)車輛前燈照射在路面上容易產(chǎn)生反 射，反而看不清道路狀況，所以冬天隧道洞口照明亮度要適當(dāng)加以調(diào)整。3.4隧道洞口冰雪防治措施（1）隧道洞口防雪措施隧道洞口常用的防雪方法有防雪柵、防雪林等。防雪柵能引起大部分雪粒在 柵欄前的沉積，在迎風(fēng)面形成雪堤，部分雪粒越過(guò)柵欄頂部，在柵欄后的弱風(fēng)區(qū) 內(nèi)雪粒沉積。防雪柵位置不宜設(shè)置太靠近路肩，如若面積足夠大，可在其上印 刷交通安全提示語(yǔ)、或警告交通標(biāo)志。防雪林的樹木選擇要與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)，樹木耐寒性強(qiáng)，生命

14、力旺盛且易于 撫育管理。同時(shí)，樹木栽植要整齊，要同隧道洞口銜接協(xié)調(diào)，要能發(fā)揮出一定 的視線誘導(dǎo)作用。（2）隧道洞口除雪方法若采用人工除雪（見圖1）會(huì)影響交通通行及行車安全，因而多用機(jī)械除雪 （見圖2）和化學(xué)除雪，但是在道路封閉的條件下，人工除雪法應(yīng)用較多。機(jī)械除雪法常用專用除雪車，這種除雪方法效率高且不會(huì)影響道路通行，能 夠快速的除去大部分冰雪，但由于路面上未清除的薄雪在車輛碾壓過(guò)程中容易形 成堅(jiān)實(shí)的冰層，無(wú)法從根本上解決路面抗滑問題。化學(xué)融雪法是將融雪劑灑在路面上，利用融雪劑在低溫下溶解度較好的特 性，降低冰雪的蒸汽壓，從而使整個(gè)溶液的冰點(diǎn)降低。常見的融雪劑有氯化鈉、 氯化鉀、氯化鎂等，其中

15、氯化鈉應(yīng)用最為廣泛。熱融化法是在隧道洞口鋪設(shè)一定深度的管道或?qū)щ娧b置，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)方 式來(lái)達(dá)到除雪化冰的效果。熱融化法是一種環(huán)保、安全無(wú)腐蝕，具有較好的融雪 效果的方法，但此種方法初期投資高，能源利用率相對(duì)較低94結(jié)論綜合以上論述，在積雪地區(qū)，特別是風(fēng)吹雪嚴(yán)重的地區(qū)，若路線設(shè)計(jì)與配套措 施不當(dāng)，則會(huì)造成很大的后患，給公路養(yǎng)護(hù)與交通保暢工作帶來(lái)困難，為此寒冷地 區(qū)公路隧道洞口的雪害防治與安全保障協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)要點(diǎn)歸納如下：（1）隧道洞口在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保持平直和減緩坡度。（2）隧道洞口盡量與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向正交，這樣有利于減少冰雪堆積。（3）在隧道洞口設(shè)置相應(yīng)的交通標(biāo)志、標(biāo)線，并優(yōu)化隧道洞口的護(hù)欄端頭，減 少因交通事故造成的人身和車輛損害。受冰雪影響較大的地區(qū)，在設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)應(yīng)考慮冰雪因素的影響，在洞內(nèi)加強(qiáng)照明，洞口處減弱照明。視不同情況(經(jīng)濟(jì)成本、可行性等)采用不同防雪、除雪方法，最大限度 減少洞口積雪結(jié)冰現(xiàn)象，同時(shí)保障行車安全。參考文獻(xiàn)李陸軍.淺談山區(qū)公路雪害及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)J.中小企業(yè)管理與科技,2008.張威偉.隧道口及公路防風(fēng)雪研究D.武漢理工大學(xué)，2006.鄔洪波，周榮貴等.高速公路隧道進(jìn)口段的安全評(píng)價(jià)技術(shù)J.公