環(huán)保型公路路基設計方法研究

張 波

中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081

1 環(huán)保型公路路基設計理念及設計原則

1.1 設計理念

基于環(huán)境保護原則對公路路基進行設計應當重視道路本身與外部環(huán)境之間的和諧關系，秉持“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放”的設計理念，確保公路路基建設期間能盡可能地節(jié)約資源、減少污染、降低工程成本，并建設以質量優(yōu)良為前提，以生態(tài)環(huán)保為關鍵特征的公路工程。環(huán)保型公路路基設計應重點關注以下幾方面內容[1]：第一，強調全生命周期，即環(huán)境保護的理念應貫穿至公路立項、勘察設計、施工、運營、養(yǎng)護等各個階段；第二，在路線方案比選階段就要重視節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護，避免路基出現(xiàn)高填深挖現(xiàn)象，盡量做到土石方平衡；第三，公路路基邊坡防護應選擇與自然環(huán)境相協(xié)調的生態(tài)防護形式。

1.2 設計原則

（1）預防為主原則。環(huán)境保護設計內容應納入公路總體設計，路基設計應結合自然地形、地貌，充分重視水土流失、生態(tài)破壞等環(huán)保問題，最大限度地減少環(huán)境損害問題的發(fā)生，以更好地體現(xiàn)路基工程建設價值與環(huán)保特性。

（2）保護優(yōu)先原則。環(huán)保型公路路基設計應當把生態(tài)保護放在優(yōu)先位置，在生態(tài)利益和其他利益發(fā)生沖突時，優(yōu)先考慮生態(tài)利益，工程建設應滿足生態(tài)可持續(xù)性的要求。

（3）因地制宜原則。路基設計期間，工程人員必須深入現(xiàn)場詳細勘查地質條件，充分了解工程所在地的自然環(huán)境、地形特征及水文條件，制訂經濟合理又環(huán)保的路基設計方案，以確保路基穩(wěn)定性，提高沿線資源利用率。

（4）加強綠化原則。路基應留出適當?shù)木G化空間，在邊坡平臺、護坡道等位置布置一定的綠化帶或景觀植物，這樣不僅可以提高公路的美觀度，還能緩解駕駛人員的疲勞感，并減輕水土流失，提高邊坡的穩(wěn)定性，達到環(huán)保、防護、美化的多重目標。

2 環(huán)保型公路路基設計方法

2.1 路基整體方案環(huán)保設計

從環(huán)境保護的角度考慮，高路堤及深路塹對自然景觀和道路沿線植被破壞較大。公路路基設計時應對路基填方高度、挖方高度進行合理的控制，對于高填深挖路段，應采用加大橋隧比例的方案，減少高路堤和深路塹對自然景觀和植被的破壞。當路基填高大于20m，挖深大于30m時，應進行橋隧替代方案的論證[2]。

2.2 路基構造物環(huán)保設計

公路路基構造物設計應體現(xiàn)與自然環(huán)境協(xié)調和就地取材的原則。

（1）路基防護工程環(huán)保設計。路基防護應盡量避免使用高大混凝土或漿砌工程防護結構物，在滿足功能和條件許可的前提下，路堤、路塹邊坡優(yōu)先采用生態(tài)防護工程或圬工防護工程與生態(tài)防護相結合的設計方案。生態(tài)防護的主要功能是防止邊坡受到水流沖刷發(fā)生破壞，公路路基邊坡常用的生態(tài)防護措施有直接噴播綠化防護、挖溝植草綠化防護、三維網噴播綠化防護、客土噴播綠化防護、土工格室綠化防護、植生混凝土防護等。圬工防護工程與生態(tài)防護相結合可實現(xiàn)防護與綠化的兼顧，常用的圬工防護工程與生態(tài)防護相結合的措施有植被混凝土防護、骨架植被防護、階梯式護面墻等[3]。路基設計中應根據工程結構穩(wěn)定性及環(huán)保要求選用合適的路基防護措施。

若必須采用圬工擋墻及圬工邊坡防護，可在邊坡底部、邊坡馬道、擋墻底部等位置設置種植槽，槽內種植攀緣植物營造邊坡綠墻，或在擋墻、邊坡頂部種植垂枝植物對防護工程進行綠化（見圖1）。

圖1 路基防護工程環(huán)保設計示意圖

（2）路基排水工程環(huán)保設計。路基設計時需重點關注對環(huán)境影響較大的邊溝、排水溝、截水溝等地表排水設施。路基邊溝常用的斷面形式有三角形、淺蝶形、矩形、梯形等[4]。傳統(tǒng)的公路地面排水設施多采用圬工砌筑，可考慮在排水設施周邊采用植草種樹等綠化措施進行遮掩，綠化措施應與路基填挖方邊坡統(tǒng)一考慮，并做到與周邊自然環(huán)境相協(xié)調。因傳統(tǒng)圬工邊溝對自然生態(tài)造成破壞，在滿足排水功能的基礎上，應優(yōu)先考慮采用與沿線地形、地貌和自然環(huán)境相協(xié)調的生態(tài)邊溝。生態(tài)邊溝采用立體式多層排水組合方式，底部排水、頂部綠化，邊溝同時滿足排水和生態(tài)環(huán)保的要求。生態(tài)邊溝的主要形式有雙側柔化淺蝶形、雙側柔化U形、單側柔化L形、單側硬化形、埋管+生態(tài)明溝形[5]。

2.3 路基棄方利用設計

山區(qū)公路受地形地貌等因素影響，路基挖方常多于填方。路基設計人員可從以下角度出發(fā)，實現(xiàn)挖余土石方的有效利用。

（1）將路基填方邊坡與山體之間的區(qū)域填平，可避免路基內側積水，減少涵洞設置，同時可以消化路基土石方，填平區(qū)域根據需要進行綠化或復耕（見圖2）。（2）路基外側地形較緩時，可放緩填方邊坡坡率，邊坡采用噴播植草綠化。（3）挖方石料除滿足填方要求外，也可作為路基防護工程、排水工程的片石料來源。（4）路基開挖剝離的表土可應用于復耕、植被恢復，也可用于其他區(qū)域的土地整治。

圖2 路基棄方利用設計示意圖

2.4 棄土場環(huán)保設計

棄土場選址應充分考慮節(jié)約用地，原則上不占良田、堰塘等農用設施，宜選擇水量較小的荒溝、凹地、沖溝等處，同時應考慮棄土完畢后的棄土場綠化及土地的再利用。具備耕種條件的棄土場應考慮復耕，不具備耕種條件的應對裸露邊坡及棄土場平臺采用噴播植草、間植喬木和灌木等方式進行綠化，以盡快恢復生態(tài)環(huán)境[6]。為了避免水流沖刷棄土場引起水土流失和環(huán)境破壞，棄土場必須設置完善的截排水實施將水流引出棄土場范圍以外，再利用天然溝渠或人工排灌渠排出。

2.5 路基邊坡綠化設計

路基邊坡分為土質邊坡和巖質邊坡，綠化方案隨著邊坡坡度、邊坡高度、巖土體性質等因素的變化而變化。其中，土質邊坡綠化主要目的是減輕坡面沖刷，確保公路的正常運營。如果土坡高度較矮，可選擇種植適應能力強、耐旱、低矮的草坪固土護坡，并在護坡道種植矮小灌木類植物來美化環(huán)境。如果土坡高度較大，應選擇不同植物種類（高低組合）來綠化坡面；巖質邊坡可根據其分級特點來選擇蕨類或者藤本植物綠化破面，并確保綠化具有空間層次感（見圖 3）。

圖3 公路路基邊坡綠化示意圖

3 結論

在分析環(huán)保型公路路基設計理念和設計原則的基礎上，文章從路基整體方案、路基構造物、路基棄方利用、棄土場、邊坡綠化等方面探討了公路路基的設計方法，主要得出以下結論：（1）公路設計時應協(xié)調路基本身與外部環(huán)境的關系，堅持預防為主、保護優(yōu)先、因地制宜、加強綠化等原則。（2）路基工程應盡可能考慮采用生態(tài)防護措施，路基排水優(yōu)先考慮采用生態(tài)邊溝。（3）填方路段可利用路基內側填平或放緩填方邊坡坡率等方式消耗棄方，以實現(xiàn)挖余土石方的有效利用。（4）棄土場選址應充分考慮節(jié)約用地，同時應綜合考慮棄土完畢后的棄土場綠化及土地的再利用。（5）路基邊坡綠化方案應根據邊坡坡度、高度，巖土體性質合理選用，同時要做到與自然景觀相融合。