高速公路隧道洞口安全设施设计研究

侯 萌

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁 沈阳 110166)

1 概 述

2017年8月10日，陕西安康县境内京昆高速公路秦岭1号隧道，发生一起大客车碰撞隧道口的交通事故，造成36人死亡13人重伤，直接经济损失约3 533万元。调查报告认定“8.10”特大事故为一起生产安全责任事故，直接原因是驾驶者在休息不充分，处于严重疲劳状态下行驶，事故路段限制速度为60 km/h，鉴定结果显示司机在事故前速度已达到80～86 km/h，超过限速的33%～43%，这是发生这起事故的最大因素，需要赘述的间接原因为事故现场隧道洞口端墙及检修道端部未设置安全设施进行防护，路面视认效果不良，限速标志设计缺失等。笔者认为驾驶员的失误不应以生命付出为代价，最大限度地保证道路使用者的生命与财产安全是道路宽容设计的基本理念，公路设计应始终贯彻落实保护人的理念。

安全设施设计应做到主动引导与被动防护相结合，纵观全国高速公路隧道洞口，安全设施设计良莠不齐，隐患点层出不穷，本文将针对这种现状，优化隧道洞口安全设施设计，最大程度保障行车安全。

2 安全护栏设计

隧道洞口内外路面宽度有明显突变，这一情况在全国非常普遍，隧道洞口端墙及突起的检修道端部是最大的隐患点，隧道入口处护栏端部若直接延伸至隧道洞口端墙，端墙及检修道端部暴露在外，车辆极可能正面碰撞危险点，造成车毁人亡，若隧道外护栏渐变过渡至隧道洞口，那么端墙作为障碍物被隔离在护栏以外，将会很大程度降低发生事故的概率，减少事故的严重程度。护栏的类型、等级、长度、过渡段线形、渐变率这几点是影响隧道洞口护栏整体功能的关键因素。

混凝土护栏为刚性护栏，变形程度小，从安全角度考虑为首选，在隧道洞口处渐变段可设置混凝土护栏或采用混凝土护栏与钢护栏相结合的形式进行过渡，上一版《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2006)中，隧道洞口处护栏端头的设置侵占了隧道建筑限界，笔者认为端头在设计上既应做到不侵占隧道建筑限界C值，也应保证检修道端部不暴露在外，那么护栏应渐变过渡至隧道检修道端部，并与检修道侧立面齐平。《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTG D80-2006)之5.8.3条规定，“隧道洞口连接线路段路侧护栏防护等级应为SB级”。根据经验计算，隧道外标准段护栏渐变过渡至检修道端部横向宽度变化值最大为2 m，渐变率参照表1(摘自《公路交通安全设施设计细则》)执行，过渡段宜采用直线型，设计速度120 km/h对应的刚性护栏渐变率为1∶22，渐变段长度为44 m。但混凝土护栏也存在缺点，冬季风吹雪地区，混凝土护栏阻雪，不仅增加除雪难度更因易积雪影响行车安全。

表1 上游护栏端头外展斜率

波形梁护栏为半刚性护栏，变形程度大于混凝土护栏，可将洞口一节SB级波形梁护栏立柱由2 m间距变成1 m，以此减少其变形程度，从而增加护栏的碰撞能量。车辆轮胎易撞击隧道检修道侧立面，为避免绊阻带来的伤害，护栏板下设置矩形管摩擦梁，摩擦梁与立柱之间的连接件可采用槽钢替代六棱形防阻块，从而增加刚度。隧道外标准段护栏过渡到检修道端部横向宽度变化值最大为2 m，渐变率参照表1执行，过渡段宜采用直线型或抛物线型，设计速度120 km/h对应的半刚性护栏渐变率为1∶17，渐变段长度需要34 m。

这里渐变段长度并非洞口前设置护栏的总长度，以波形梁护栏为例，护栏的防护长度可参照图1执行。若护栏为独立段落，且假定高速公路设计速度为120 km/h，那么b1值可根据表2(摘自《公路交通安全设施设计细则》)，选取事故严重程度较高的情况为150 m。c1为端部结构的长度，若该路段为填方则为12 m，若为挖方，应根据挖方横断面土路肩外边缘至挖方坡底的横向宽度，按照渐变率计算出端部结构的长度，四车道及以上公路，b2=0.5b1，C2为下游护栏端部的长度，一般取12 m，这样对于独立段落护栏的防护长度可得。若洞口前连续设置护栏，最小防护长度b1可根据图1计算，b1=F/tan 5°，F是护栏面至障碍物外边缘距离，驶出角度是根据类似公路驶出路外事故调研获得，保守选用5°，可计算出b1值，中型货车碰撞A级波形梁护栏，变形范围长度为24 m，同样车型的车辆碰撞SB级波形梁护栏变形长度原则上应小于24 m，b1取值为24 m即可，设计上可分别计算出这两种方法的b1值，取两者最大值。

图1 护栏防护长度示意图

表2 b1取值

桥梁距离隧道较近路段，桥梁防撞墙直接延伸至隧道口端墙，没有做任何的渐变过渡，洞口摆放数个防撞桶是目前省内外隧道入口的现状，考虑到已建成的混凝土护栏难以拆除，若新建混凝土护栏则可能会对桥梁结构造成很大程度的破坏，从减小破坏桥梁结构和方便维修的角度考虑，建议桥接隧道路段洞口前采用市场上技术成熟的护栏过渡段定型产品，结构形式不限，但必须满足以下要求，首先护栏防护等级为SB级(四级)，须通过国家交通安全设施质量监督检验中心小型客车、大型货车和中型客车的SB级实车碰撞试验，满足《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)相关要求，护栏必须具有合格的检测报告，方可用于本工程；其次，护栏端部应与检修道端侧立面、桥梁防撞墙迎撞面之间实现平滑过渡对接或连接，过渡对接或连接部分处理应满足现行规范要求，最后护栏安装和使用必须符合产品使用说明、《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)和《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)，图2为应用于辽宁省高速公路隧道洞口安全设施改造工程的隧道洞口前护栏过渡段定型产品。

图2 辽宁省护栏端部与隧道洞壁、桥梁防撞墙搭接处理图

两个隧道间距不足百米路段，建议护栏不进行渐变过渡。若采用过渡方式存在安全隐患，驶出隧道的车辆因明暗洞效存在视距不足的情况，而应急车道内刚起步的车辆速度较低，两者易发生追尾，所以前隧道出口护栏与后隧道入口护栏设置为直线型设置是最优方案，既能保证不满足停车视距的硬路肩内禁止停车，又将检修道及端墙隔离在护栏以外。可采用如下施工方案：护栏立柱全部打入在硬路肩上，位于路面内的钢护栏立柱可采用先机械钻孔后打入施工方式，立柱周边与路面间隙采用撼砂回填的工艺再用乳化沥青封堵，防止雨水渗入。

出洞口端护栏可采用与隧道侧壁搭接方式进行处理，钢护栏呈直线型由隧道内渐变过渡至主线路基标准段，出洞口端护栏也可直接延伸至隧道洞口端墙，两种方案从安全角度和施工可操作性上都可行。

3 轮廓标设计

高速公路要求全线设置轮廓标，直线路段设置间距不应超过50 m，曲线路段根据曲线半径大小确定设置间距。隧道洞口路段，尤其是入口处护栏渐变段，考虑因素不仅仅只是曲线半径，还应加强对驾驶人的提醒，可以将轮廓标间距加密到最小值8 m为宜。

4 标志标线设计

高速公路隧道外右侧硬路肩宽度为2.5 m或3 m，隧道内右侧路缘带一般为0.5 m，隧道内外路面宽度不一致，应在隧道入口前设置不小于3 s设计速度行程长度的过渡段，且过渡段的最小长度不应小于50 m，所以将隧道入口前50 m硬路肩上施划导流线，作为宽度不一致的过渡段。同时，驾驶人驶入、驶出隧道的过程会产生“黑白洞效应”，产生的这种盲区对于驾驶人心理会产生影响，驾驶人在经历该过程中一定不能发生变换车道的驾驶行为，所以在隧道前后一定距离内的同向车行道分界线设置为实线，并配套设置禁止超车标志和解除禁止超车标志。不可变换车道的长度与3 s设计速度行程长度、视觉恢复时间、隧道洞口加强段照明强度、行车环境气候等相关，根据规定隧道入口前至少150 m、出口后至少100 m作为不可变换车道的长度。驾驶人在黑白洞效应范围的多会发生刹车行为，为增加路面摩擦力，隧道洞口内外可采用彩色防滑标线，同时从视觉色彩上加强对驾驶人的警惕。

5 结束语

高速公路隧道洞口为交通事故的高发地，需要从设计源头进行风险规避。本文从护栏的类型、等级、长度、过渡段线形、渐变率和交通标志标线等方面，提出了主动引导与被动防护相结合的设计方案，最大限度地保障了驾驶者的生命及财产安全。