隧道平纵线形研究

第二章山区公路隧道设计标准的安全性分析及建议

2.1 概述

近年来，我国隧道拥有量急剧增加，尤其值得关注的是特长隧道的数量呈现大量增长趋势，截止2010年，特长隧道数量由2005年的43座增加已经到265座，合计1138km。特别，6km以上的超长隧道已不鲜见。我国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。2005年至2010年间，隧道年平均增长达712km，年平均增加865处。

随着7918网的实施，高速公路隧道向山区拓展，特长隧道、超长隧道的的纵坡和线形问题与行车安全密切相关，由此带来的安全问题不容忽视。公路隧道设计规范（JTG D70-2004）规定的“隧道纵坡不应小于0.3%，一般情况下不应大于3%”是否适应山区6km以上特长公路隧道尤其值得研究，随着特长隧道长度的不断增长，设计规范4.3.4款“隧道内的纵坡形式，一般宜采用单向坡；地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡”是否需要修订？关系隧道行车安全的另一个问题是隧道洞口平面线形的合理布置，山区公路隧道受地形、地质条件的限制，制约因素更多、更复杂，不仅仅要考虑线形问题，也应考虑避免隧道洞口高边坡和隧道两洞之间的净距以及展线难易。

图2.1-1 2005～2010年全国隧道数量统计图

（单位：座）图2.1-2 2005～2010年全国隧道数量统计图

（单位：km）

我国公路隧道的拥有量已经突破5122.6km，隧道特殊的行车环境，其行车安全性问题值得研究。高速公路隧道洞口交通事故原因具有多样性、复杂性的特点。需要通过对高速公路隧道洞口交通事故特征的调查，以人、车、路和周围环境体系分析隧道洞口交通安全的设计影响因素，有利于提出隧道洞口交通安全性的合理对策。

据统计，浙江省某高速路2004年1月～2005年1月，共发生各类交通事故263起，其中与隧道有关的交通事故为96起，而发生在隧道洞口的交通事故就有58起，约占全线事故总数的22%。所以，寻找影响隧道洞口交通安全因素，提出隧道洞口安全性的解决对策，具有重要意义。

造成交通事故的原因极其复杂，从总体上来看，主要归结于人、车、路和环境。根据《京珠高速公路韶关段隧道群交通运行环境评价研究》研究成果，隧道交通事故具体原因大致分为10类，其中制动失效、紧急避让不及而碰撞的事故占总数的34%，与人有关的事故率高达64%。

常见的设计缺陷有：直线路段过长（尤其是超长隧道），驾驶员因沿途景观单调，产生驾驶疲劳；弯道和凸形竖曲线半径过小，驾驶员的行车视距变小，视盲区增大；道路坡度（纵坡）过大；用短直线连接两个同向曲线；道路路面的附着系数过低等。

影响隧道行车安全的非几何线形因素有：

(1) 隧道洞内外光线亮度不同的影响。在车辆由隧道外进洞的过程中发生交通事故较多，主要是由于隧道洞内外的光线亮度差异大，明暗度变化过于急骤，驾驶人员视觉功能不适应，车辆在高速进入隧道过程产生“黑洞”现象，本能地过猛踩刹车，产生“甩尾”，造成方向失控，发生撞击隧道壁或前后车辆追尾的事故。而车辆由隧道内出洞口过程发生交通事故较少，主要是由于车辆在隧道内的运行速度相对低些，出洞过程行驶条件逐渐转好的缘故。

(2) 隧道洞内光线差、能见度低的影响。隧道洞内光线比较差，加之烟雾浓度高，使能见度降低，是诱发隧道内交通事故的主要原因。驾驶人员在环境单调的隧道内行驶时，由于光线差、能见度低，容易出现判断失误，造成追尾或侧向相碰的交通事故。同时，车辆在隧道洞内超车现象还较普遍，增加了交通事故发生的可能性。

(3) 隧道洞内湿度大、尘埃多，路面摩擦系数降低。隧道洞内由于是相对封闭的特殊环境，得不到雨水冲洗、阳光的暴晒，油渍和尘埃附着在路面上，由于洞内湿度大，降低了路面的摩擦系数，增大了交通事故发生概率。

2.2交通事故特点

调查和相关研究结果表明，我国公路交通事故具有以下特点：

◆发生事故的车型以大型货车为主，小客车次之；交通流中的小客车和大型客货车以及集装箱车的比重逐年增长。

◆发生交通事故的原因以机械故障或失控、疲劳驾驶或酒后驾驶、紧急避让、爆胎为

主；

◆事故多发生在5：00～7：00和16：00～17：00之间，与隧道早、晚高峰时间段基本吻合，表明事故多发生于交通量较大的时间段；

◆隧道出入口附近交通事故发生率较高，已认定的交通事故多发点（段）中有相当部分在隧道出入口附近。

◆国内外的事故资料都表明：下坡路段的事故发生频率明显高于上坡路段，特别是长大下坡路段。重型载重车辆的快速行驶更易引发重大恶性交通事故。根据下坡路段的事故原因分析，超过半数的肇事车辆是由于制动失效引起的。

由上表可见，隧道长度超过12km，平均纵坡达到2.5%时存在连续长陡下坡问题。因此，隧道长度≥12km时，从车辆行驶安全和隧道施工排水需要考虑，设人字坡更为有利。《公路隧道设计规范》4.3.4款“隧道内的纵坡形式，一般宜采用单向坡；地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡”已经不适应特长隧道越来越多、越来越长的现实。

2.2 隧道平面线形

隧道安全运营问题集中反映在隧道洞口。调查发现，隧道引线路段发生的安全事故频率明显高于洞内，事故率约占隧道事故的1/3。隧道洞内发生的安全事故以超载、超速、超限、疲劳驾驶、隧道内违规超车为主。隧道洞口事故多发的原因是隧道洞口内外光线的急剧变化以及行车宽度、视距和行车环境的改变。

研究表明，车辆穿越隧道时由于隧道内外环境的不同，驾驶员将会做出相应的调

整，大致可分为三个阶段：隧道前调整期（L

T ）、隧道中适应期（L

Z

）和隧道末调整期（L

M

）。

大型车和小型车的典型三阶段示意图见2.2-1和2.2-2。

图2.2-1 大型车辆隧道内外速度变化

图2.2-2 小型车辆隧道内外速度变化

由于在这一阶段驾驶员的驾驶行为会发生较大的变化，与洞内运行相比，从安全方面来说不利于行车安全。视距不足再加上速度过快是隧道事故发生的主要原因。

从以上的调查结果不难发现，对于设计速度约为60km/h的大型车司机在进洞口260m的位置开始调整速度；对于设计速度80km/h的小型车司机在进洞口260m的位置开始调整速度。可见对应于不同的设计时速，进洞前需要调整速度的距离越长。在隧道线形设计时应满足在调整其之前驾驶员应能发现前方的洞口。

《公路工程技术标准》（JTG B01 2003）规定：隧道洞口内侧不小于3秒设计速度行程长度与洞口外侧不小于3秒设计速度行程长度范围内的平纵线形应一致。《公路隧道设计规范》4.3.5规定隧道洞外连接线应与隧道线形相协调，并符合以下规定：

1 隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的平面线形应一致。

2 隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的纵面线形应一致，有条件时宜取5s设计速度行程。