新形勢下的生態(tài)公路設(shè)計理念與實現(xiàn)

戚洪峰

（浙江數(shù)智交院科技股份有限公司，杭州310000）

1 引言

近年來，我國公路交通網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達，但是，其在為人們出行提供便利的同時也不可避免地與周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了矛盾。如公路工程建設(shè)施工中，會在不同程度上破壞周邊土壤結(jié)構(gòu)、生物多樣性，增加水土流失隱患。再如，公路通行中，汽車尾氣會污染空氣，威脅周邊居民的身體健康等。為協(xié)調(diào)公路建設(shè)及運營與周邊生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，生態(tài)公路設(shè)計理念應(yīng)運而生，其以資源節(jié)約、環(huán)境保護為根本目標，從設(shè)計階段考慮公路建設(shè)對環(huán)境的影響，以生態(tài)技術(shù)、生態(tài)材料的應(yīng)用將公路建設(shè)對周邊環(huán)境的影響降至最低，進而實現(xiàn)公路及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2 生態(tài)公路設(shè)計理念概述

2.1 生態(tài)公路設(shè)計目標

生態(tài)公路設(shè)計目標是對生態(tài)公路內(nèi)涵與本質(zhì)的集中體現(xiàn)。從生態(tài)公路的概念來看，其是指在位置、結(jié)構(gòu)、施工工藝、施工材料等各個方面，以滿足公路基本功能為基礎(chǔ)，對周邊地質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)、生物多樣性等生態(tài)環(huán)境影響最小的公路。

作為生態(tài)公路設(shè)計的依據(jù)與價值導(dǎo)向，生態(tài)公路設(shè)計目標包括2方面：（1）生態(tài)公路設(shè)計應(yīng)滿足公路的交通運輸需求，既需要保證公路的服務(wù)水平與建設(shè)質(zhì)量，還需要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展情況，具有一定的超前性；（2）公路交通運輸功能的發(fā)揮不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，而是要采取有效的技術(shù)措施、工程措施、綠化措施、農(nóng)業(yè)措施等，最大限度地降低公路建設(shè)各個環(huán)節(jié)對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

2.2 生態(tài)公路設(shè)計理念

從生態(tài)公路的概念以及生態(tài)公路設(shè)計目標的角度，生態(tài)公路設(shè)計理念囊括5大方面的內(nèi)容：

1）以保護、恢復(fù)、自然及鄉(xiāng)土為核心的環(huán)保設(shè)計理念。在生態(tài)公路設(shè)計中，應(yīng)充分考慮公路所在地的生態(tài)環(huán)境情況、物種多樣性、植被覆蓋率、人文景觀及鄉(xiāng)土文化等因素，在遵循生態(tài)環(huán)境發(fā)展自然規(guī)律的基礎(chǔ)上進行公路設(shè)計，對于可能破壞環(huán)境的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要制訂相應(yīng)的保護措施，盡量減少公路建設(shè)對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

2）可持續(xù)發(fā)展理念。即在公路設(shè)計階段，深入領(lǐng)會經(jīng)濟發(fā)展、公路建設(shè)與自然資源三者之間的辯證關(guān)系，充分考慮自然生態(tài)環(huán)境的承載力，采用與環(huán)境科學(xué)相關(guān)的理論與方法，采取科學(xué)、適宜的污染控制措施等保護周邊環(huán)境，保證公路設(shè)計能夠促進經(jīng)濟發(fā)展、維持自然資源的永續(xù)性、提升公路質(zhì)量。

3）以人為本及安全第一的設(shè)計理念。生態(tài)環(huán)境是由人、物、資源等要素構(gòu)成的有機結(jié)合體，不僅要注重生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)與保護，還需要樹立以人為本的理念，提升人們出行的舒適度與安全性。而以人為本以及安全第一設(shè)計理念的實現(xiàn)，需要依靠速度協(xié)調(diào)與景觀協(xié)調(diào)[1]。一方面，公路路線的設(shè)計需要充分考慮駕駛員的心理基礎(chǔ)，選擇表征動態(tài)的車速進行線形設(shè)計，保證路線要素與設(shè)計速度相符；另一方面，在景觀設(shè)計中，要注重因地制宜、回歸自然，盡量利用自然資源進行景觀設(shè)計，既可以實現(xiàn)公路景觀與自然生態(tài)的協(xié)調(diào)，又可以有效避免因違背自然規(guī)律導(dǎo)致的景觀后續(xù)維護困難的問題。

4）綠化美化設(shè)計。在選取公路建設(shè)材料及綠化植被時，需因地制宜，盡量選擇當(dāng)?shù)禺a(chǎn)量富、優(yōu)質(zhì)的材料，降低運輸及材料成本的同時，還可以大幅度節(jié)約公路建設(shè)資源。同時，采取適宜的方法進行邊坡綠化，確保建成綠色、生態(tài)、美觀的公路。

3 生態(tài)公路設(shè)計理念的路線設(shè)計

在公路設(shè)計階段，應(yīng)合理確定公路路線，節(jié)約公路占地面積，減少公路對生態(tài)環(huán)境的影響。基于生態(tài)公路設(shè)計理念的路線設(shè)計實現(xiàn)路徑如下：

1）以環(huán)境協(xié)調(diào)性調(diào)研結(jié)果為基礎(chǔ)，借助地理信息系統(tǒng)確定對周邊生態(tài)環(huán)境影響較小的公路路線走廊帶以及公路設(shè)計可能產(chǎn)生影響的區(qū)域。在此過程中，所確定的區(qū)域應(yīng)當(dāng)囊括不同設(shè)計方案中路線經(jīng)過的走廊帶，以及走廊帶附近所有環(huán)境敏感區(qū)域。

2）在上述設(shè)計步驟的基礎(chǔ)上，對公路與環(huán)境之間的關(guān)系及影響程度等進行評價，具體包括公路建設(shè)期間對環(huán)境的影響，以及公路運營期間對環(huán)境的影響。與此同時，請相關(guān)專家進行論證，借助地理信息系統(tǒng)形成包含4大要素的專題地圖：需要保護的區(qū)域及資源、區(qū)域水土保持情況（經(jīng)量化）、區(qū)域內(nèi)土地用途及土地功能劃分、區(qū)域內(nèi)土地資源利用情況以及土地規(guī)劃。

3）借助地理信息系統(tǒng)對區(qū)域空間環(huán)境敏感性進行分析，識別影響環(huán)境的關(guān)鍵性因素，按照各類因素的重要程度計算權(quán)重，在以上專題地圖中進行疊加，形成反映環(huán)境敏感性的決策圖。設(shè)計人員要綜合對比公路建設(shè)難度、成本等因素，以保持公路功能及安全性為基礎(chǔ)，選擇對環(huán)境影響最小的路線設(shè)計方案[2]。

4）對上述可行性路線設(shè)計方案進行對比優(yōu)選，選出與周邊生態(tài)環(huán)境最為協(xié)調(diào)的路線設(shè)計方案。在此過程中，設(shè)計人員應(yīng)樹立生態(tài)公路設(shè)計理念，在選擇合適路線的同時，結(jié)合路線對周邊環(huán)境的影響程度、破壞程度等提出改善生態(tài)環(huán)境的工程措施、農(nóng)業(yè)措施等，保證公路設(shè)計在功能性、安全性、經(jīng)濟性與生態(tài)性等各個方面達到高度統(tǒng)一與全面協(xié)調(diào)。

4 生態(tài)公路設(shè)計理念的路基設(shè)計

4.1 生態(tài)公路的邊坡設(shè)計

為了落實生態(tài)公路設(shè)計理念，路基邊坡設(shè)計既要保證邊坡保護及穩(wěn)固作用的發(fā)揮，又要遵循生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與景觀再造的原則。這就需要設(shè)計人員根據(jù)不同護坡形式采取適宜的設(shè)計方法：（1）無防護邊坡一般土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，如果其面積較大、邊坡平緩，可以通過圖案式、自然式設(shè)計提升路基邊坡的觀賞價值。其中，圖案式設(shè)計是指通過移栽袋苗、盆苗的形式形成對稱、符號化或標志性的美觀圖案；自然式設(shè)計則可以利用草皮或與周邊環(huán)境渾然一體的花卉、植被等改善路域景觀質(zhì)量。（2）針對具有防護工程的邊坡，如各類骨架型護坡坡面，應(yīng)在保證邊坡穩(wěn)定性的前提下，在骨架間隙內(nèi)合理設(shè)計植被的種類、高度、顏色等；再如，混凝土鉚噴火漿砌片石護墻邊坡，可在坡面上設(shè)計突出的混凝土花籃，以掛花籃的形式增強邊坡美觀程度。

4.2 生態(tài)公路的中央分隔帶設(shè)計

中央分隔帶的設(shè)計不僅要考慮綠化與美化效果，還需要具備防眩與視線引導(dǎo)的功能。根據(jù)視覺原理，車輛行駛速度會影響駕駛?cè)藛T視線與視軸中心的偏離程度，當(dāng)車速較高時，極有可能導(dǎo)致駕駛?cè)藛T的視線偏離視軸中心超過60°，此時，駕駛?cè)藛T的視野清晰度明顯下降，并可能出現(xiàn)眩暈情況。因此，設(shè)計人員需要保證中央分隔帶的植被高度在駕駛員視線高度之上。與此同時，在直線平坡地段，應(yīng)在中央分隔帶中線位置種植植被，在小半徑曲線路段，則需要在靠近曲線內(nèi)側(cè)車道的路緣帶處設(shè)計植被中線，以此發(fā)揮中央分隔帶的視線引導(dǎo)作用。此外，在設(shè)計植被類型時，需要考慮植被的適宜性與存活能力。

4.3 生態(tài)公路的排水系統(tǒng)設(shè)計

排水溝的設(shè)計需要充分考慮路側(cè)安全性、公路景觀維護需求等因素，部分路段可以設(shè)計縱向卵石排水溝、蝶形排水溝或生態(tài)砌磚筑排水溝。其中，生態(tài)砌磚筑排水溝具有滲水功能，且美觀性較強，能夠與周邊環(huán)境融為一體，建議在設(shè)計中將其設(shè)置在邊坡底部，結(jié)合土工布穩(wěn)定邊坡。邊溝的設(shè)計以矩形邊溝為主，為了避免車輛誤入，可將土路肩設(shè)計為弧線形，不僅可以使誤入的車輛有明顯的傾斜，而且在暴雨天氣下可以起到排水的作用。

5 生態(tài)公路的沿線構(gòu)造物設(shè)計

公路沿線構(gòu)造物設(shè)計主要包括立交區(qū)設(shè)計、橋梁設(shè)計以及隧道設(shè)計。

1）生態(tài)公路設(shè)計理念下，立交區(qū)設(shè)計需要綜合考慮位置、造型、坡面、景觀等因素。（1）與路線設(shè)計相似，立交區(qū)位置的選擇也需要對立交區(qū)與環(huán)境之間的關(guān)系、影響程度進行評估，根據(jù)不同區(qū)域的地形情況、地質(zhì)特征、物種多樣性、自然資源保護需求等合理確定立交區(qū)位置。（2）根據(jù)相交道路的交通運輸量、等級等確定立交等級與性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地形、地物等因素選擇立交造型及其他設(shè)計參數(shù)。（3）立交斷面，是指包圍匝道區(qū)域的橫斷面，需要綜合考慮匝道填土高度、地形及排水等因素。在填方時，可以采取坡面修飾措施，但需要注意坡面修飾所引起的高度變化。（4）立交景觀設(shè)計宜采取具有現(xiàn)代感的設(shè)計風(fēng)格，提升立交區(qū)的辨識度，在選擇植被時，可進行大膽配色，注意在彎道外側(cè)種植高的喬木，可以引導(dǎo)車輛行駛方向，并滿足駕駛員心理需求[3]。

2）公路橋梁設(shè)計包括橋型、線形、景觀等設(shè)計。在設(shè)計中，既要保證橋梁的穩(wěn)定性、堅固性以及橋梁與公路過渡段的自然性，還需要注重橋梁色彩、機理以及景觀元素與周邊生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，在保證橋梁通行安全性的基礎(chǔ)上，適當(dāng)融合鄉(xiāng)土文化、地域文化特色，使橋梁達到美觀、文化底蘊深厚、色彩與地域文化相呼應(yīng)的效果。

3）生態(tài)公路設(shè)計理念下，公路隧道的設(shè)計要注重美學(xué)、生態(tài)學(xué)及力學(xué)特性的統(tǒng)一。在保證隧道安全性、穩(wěn)固性基礎(chǔ)上重視洞口位置的設(shè)計，例如，以醒目的顏色、標志等突出洞口的輪廓，提醒駕駛員安全出入隧道；再如，在洞口處栽種由高到低的樹木，形成強烈的視覺沖擊。

6 生態(tài)公路設(shè)計理念的其他設(shè)施設(shè)計

除上述設(shè)計要素，生態(tài)公路設(shè)計還包括標識及指示牌設(shè)計、護欄及道牙設(shè)計、取土坑及棄土場設(shè)計等。

1）在公路標識牌及指示牌設(shè)計中，設(shè)計人員需要考慮其具體功能，盡量增加其明視度。例如，黃色背景，黑色字的明視度較高；而綠色背景，紅色字色的明視度則較低，設(shè)計人員還需要參考相應(yīng)資料予以選擇。同時，在信息表達上，盡量以直觀、簡潔的符號及圖形為主，必要時可以用文字輔助說明、解釋與強調(diào)。

2）護欄可以避免車輛沖出道路，降低安全事故發(fā)生概率，而護欄設(shè)計要避免固定化、模式化，需要考慮駕駛員行駛的舒適度，盡量減少網(wǎng)格式護欄設(shè)計，消除護欄對駕駛員造成的束縛感，可以采用飽和度低的色彩涂飾裝護欄，線條可適當(dāng)柔和，以形成別樣的視覺效果。公路的人行道設(shè)計，要保證高度和諧統(tǒng)一，如果建設(shè)材料充裕，可以選擇本地天然石材鋪設(shè)道牙。

3）公路建設(shè)過程中，取土坑、棄土場會對周邊地質(zhì)、環(huán)境、植被等造成不同程度的影響，因此，在取土坑、棄土場的設(shè)計中，需要遵循保持水土、保護環(huán)境、環(huán)境恢復(fù)的原則。如將取土坑設(shè)計為魚塘形式，不僅可獲得經(jīng)濟效益，還可以減少填埋作業(yè)量。再如，針對棄土場，可選擇豆科植物予以綠化，主要原因在于豆科植物根系發(fā)達，尤其是固氮根瘤菌，可以起到肥沃土壤的作用，有助于恢復(fù)已經(jīng)遭到破壞的土壤。

7 結(jié)語

新形勢背景下，公路生態(tài)設(shè)計已經(jīng)成為公路設(shè)計中不可分割的組成部分。生態(tài)公路設(shè)計理念強調(diào)環(huán)境保護、資源節(jié)約、安全協(xié)調(diào)、綠色美觀，因此，在公路設(shè)計中，需要遵循因地制宜、可持續(xù)發(fā)展的原則，保證公路功能性、美觀性、經(jīng)濟性、生態(tài)性、安全性高度統(tǒng)一，及時采取合理措施來修復(fù)遭到破壞的生態(tài)環(huán)境，并以工程措施、農(nóng)業(yè)措施、綠化措施等提升公路設(shè)計的生態(tài)效益。