忻阜高速綠色公路理念設(shè)計(jì)應(yīng)用

文/邱建冬

（作者單位：山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司）

“北隔長(zhǎng)城攬?jiān)扑罚辖缡瘞X通太原，西帶黃河望陜蒙，東臨太行連京冀”，忻州市位于山西省中北部，素有 “晉北鎖鑰”之稱，是山西省重要樞紐。忻州至阜平高速公路（忻州至長(zhǎng)城嶺段）起點(diǎn)位于忻州市北，與忻保高速相接，終點(diǎn)位于晉冀交界長(zhǎng)城嶺，與河北省保阜高速公路相接，全長(zhǎng) 124 公里，全線采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速 80公里。在科技的引領(lǐng)下建設(shè)者發(fā)揚(yáng)艱苦奮斗的精神，歷時(shí)短短兩年，于 2010 年 9 月實(shí)現(xiàn)通車。

忻阜高速的通車，打通了山西通向京津環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的咽喉，完善了山西省高速公路網(wǎng)布局，服務(wù)了 “西煤東輸” 的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，帶動(dòng)忻州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和世界著名佛教圣地五臺(tái)山的旅游發(fā)展，促進(jìn)了山西及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

忻州作為國(guó)家級(jí)貧困地級(jí)市，下轄的 12 個(gè)縣中有 11 個(gè)為國(guó)家級(jí)貧困縣。2014 年忻州市開(kāi)始響應(yīng)國(guó)家的精準(zhǔn)扶貧政策，利用忻阜高速得天獨(dú)厚的交通便利條件，積極發(fā)展經(jīng)濟(jì)，發(fā)展旅游事業(yè)，使得全市的貧困縣于 2019年順利脫貧。忻阜高速貫通后，由太原出發(fā)經(jīng)忻阜高速去往五臺(tái)山只有 200 公里。從北京至五臺(tái)山，時(shí)長(zhǎng)也大大減少。五臺(tái)山作為世界文化遺產(chǎn)，應(yīng)該讓更多的國(guó)內(nèi)外友人去了解它。忻阜高速公路的貫通，能夠更方便地推動(dòng)佛學(xué)文化的傳承，使五臺(tái)山的佛教文化更廣泛地傳向全世界。

忻阜高速公路橫貫五臺(tái)山，沿線溝壑縱橫、地質(zhì)復(fù)雜、工程建設(shè)難度大，同時(shí)生態(tài)和文物景觀保護(hù)的要求也很高，受到了國(guó)家有關(guān)部門的高度重視，被交通部確定為全國(guó)十大公路勘察設(shè)計(jì)典型示范工程之一。同時(shí)該高速公路是交通運(yùn)輸部確定的 “設(shè)計(jì)新理念典型示范工程”，項(xiàng)目穿越了數(shù)條河流與黃土區(qū)，黃土覆蓋分布廣泛，途經(jīng)數(shù)個(gè)長(zhǎng)大隧道，工程建設(shè)難度高；穿越平原區(qū)和山嶺區(qū)，路線走廊帶狹窄，耕地?cái)?shù)量有限，土地資源非常珍貴 ；沿線多次跨越清水河及其支流，對(duì)于水資源的保護(hù)及其周邊的生態(tài)環(huán)境尤為重要。本項(xiàng)目成功地克服了這些難點(diǎn)，巧妙地做到了佛教歷史文化與現(xiàn)代建設(shè)的完美融合，建設(shè)成為一條 “生態(tài)環(huán)保、低碳綠色、人文品質(zhì)” 的高速公路，這些成果均源于新理念的引進(jìn)與新技術(shù)、新材料的應(yīng)用。

科技創(chuàng)新，踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

針對(duì)資源綜合利用，生態(tài)環(huán)保等理念要求，參建各方聯(lián)合科研攻關(guān)，推廣了 20 項(xiàng)科技成果，實(shí)施了 2 項(xiàng)科研攻關(guān)，依靠科技進(jìn)步，立足自主創(chuàng)新，確立先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，采用先進(jìn)的工程技術(shù)，推動(dòng)了高速公路的工程技術(shù)的發(fā)展，為同類高速公路的建設(shè)提供了可靠的技術(shù)支撐。

在全國(guó)最大規(guī)模推廣使用廢胎膠粉橡膠瀝青技術(shù)。忻阜高速公路有 73 公里路面采用廢胎膠粉橡膠瀝青筑路技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的實(shí)體工程，共計(jì)使用了約 60 萬(wàn)條廢舊輪胎。與SBS 改性瀝青相比，節(jié)約工程投資 3500 萬(wàn)元，每年節(jié)約公路養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用480 萬(wàn)元。這種做法既提高了路面質(zhì)量、降低了路面行駛噪聲，又實(shí)現(xiàn)了廢物循環(huán)利用、保護(hù)了環(huán)境，達(dá)到多贏效果。

提出了隧道棄渣綜合利用技術(shù)。忻阜高速公路依托交通運(yùn)輸部科技示范工程對(duì)高速公路隧道棄渣綜合利用技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)隧道棄渣進(jìn)行分類后，將隧道棄渣廣泛用于圬工砌筑（防護(hù)、排水工程、涵洞砌筑）、路基填筑（軟地基處理、仰拱回填、橋背回填等）、筑路材料再加工（碎石、機(jī)制砂等）等多個(gè)方面，共利用隧道棄渣 162.4 萬(wàn)立方米。

首次在高速公路的建設(shè)中大規(guī)模推廣使用機(jī)制砂技術(shù)。忻阜高速公路成功利用機(jī)制砂技術(shù)將隧道棄渣應(yīng)用于工程建設(shè)中，實(shí)際利用隧道棄渣生產(chǎn)砂石約 36萬(wàn)立方米，加工生產(chǎn)機(jī)制砂約 12萬(wàn)立方米，減少棄渣占用耕地 50多畝，節(jié)約工程投資 1080 萬(wàn)元。此做法既滿足了資源的循環(huán)利用，又實(shí)現(xiàn)了棄渣的零堆放，大大避免了鳳凰嶺一帶次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，最大限度地保護(hù)了周圍生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，提高了資源利用率。同時(shí)在國(guó)內(nèi)機(jī)制砂混凝土應(yīng)用研究成果的基礎(chǔ)上，制定了《忻阜高速公路用機(jī)制砂混凝土應(yīng)用技術(shù)指南》，為同類高速公路采用機(jī)制砂技術(shù)提供了技術(shù)支持。

同時(shí)制定出了棄渣綜合利用工作流程圖，確定隧道棄渣綜合利用范圍。提出了本項(xiàng)目隧道棄渣路基填筑施工參數(shù)和質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)，編制了隧道棄渣綜合利用技術(shù)指南，為同類隧道的設(shè)計(jì)和施工提供了技術(shù)參考。

理念創(chuàng)新，以人為本貫穿始終

本項(xiàng)目將低碳環(huán)保的理念貫徹到高速公路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程中，對(duì)緩解高速公路沿線自然資源緊缺，保護(hù)生態(tài)自然環(huán)境起到重大的作用。同時(shí)，也對(duì)高速公路節(jié)能減排，建設(shè)綠色低碳公路，起到積極的促進(jìn)與推動(dòng)作用。

應(yīng)用設(shè)計(jì)新理念，節(jié)約耕地，保護(hù)環(huán)境。忻阜高速公路K0+000—K39+600 段位于忻定盆地，這個(gè)地區(qū)農(nóng)田灌溉渠網(wǎng)密布，人口密度較大，人均耕地面積較少。根據(jù)公路設(shè)計(jì)新理念，對(duì)跨越人口密集的地區(qū)采用了合理低路堤方案，路基平均填土高為 2.5 米，減少占用耕地 180 畝。減少路基填土近 90 萬(wàn)立方米，節(jié)約了工程投資近 800 萬(wàn)元，取得了良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

精心布線，高架橋與山谷自然環(huán)境融為一體。忻阜高速公路沿古峪溝布線，與忻臺(tái)公路走向基本一致，忻臺(tái)公路左側(cè)為臥虎山，左側(cè)的路基挖方邊坡較陡，右側(cè)為基巖出露的條狀沖溝，走廊狹窄，線位布設(shè)極其困難。設(shè)計(jì)時(shí)本著水土保持的原則，精心設(shè)計(jì)、合理布線，采用高架橋的形式跨越古峪溝，避免了對(duì)山體穩(wěn)定性的破壞。

應(yīng)用了路側(cè)安全設(shè)計(jì)理念與方法。忻阜高速公路作為我國(guó)綜合應(yīng)用路側(cè)安全設(shè)計(jì)理念與方法的示范路，采用了新型的路側(cè)安全防護(hù)形式，包括屬于路側(cè)事故主動(dòng)預(yù)防性質(zhì)的新型可解體消能桿柱交通標(biāo)志、新型細(xì)桿多柱式桿柱交通標(biāo)志、新型肩章式太陽(yáng)能主動(dòng)發(fā)光誘導(dǎo)設(shè)施、新型光帶式主動(dòng)發(fā)光誘導(dǎo)設(shè)施和新型護(hù)欄柱帽等 ；屬于降低路側(cè)事故嚴(yán)重性的新型纜索護(hù)欄、新型轉(zhuǎn)動(dòng)護(hù)欄、新型預(yù)鍍鋅合金鍍層波形梁鋼護(hù)欄、新型可導(dǎo)向防撞墊、新型吸能式波形梁護(hù)欄端頭、新型波形梁護(hù)欄上游端頭和新型橋梁混凝土護(hù)欄與路側(cè)波形梁護(hù)欄過(guò)渡段等。

根據(jù)實(shí)際調(diào)查結(jié)果，各項(xiàng)路側(cè)安全防護(hù)設(shè)施應(yīng)用效果良好，較好地解決了相應(yīng)的路側(cè)安全技術(shù)難點(diǎn)，據(jù)調(diào)查，通車 10年多來(lái)，每年能減少重大交通事故 10 余起，為安全出行保駕護(hù)航。

應(yīng)用了高速公路路域生態(tài)工程技術(shù)。通過(guò)高速公路路域生態(tài)工程技術(shù)的推廣應(yīng)用，減少了土壤侵蝕，有效地保持了水土，改善和調(diào)節(jié)了小氣候環(huán)境，為高等植物定植打下了良好的基礎(chǔ) ；減緩了太陽(yáng)輻射，降低了行車噪聲，對(duì)行車舒適性起到良好的保障作用。

成功解決了鳳凰嶺特長(zhǎng)隧道的偏壓、溶洞、斷層、涌水、高地應(yīng)力等技術(shù)難題。忻阜高速公路對(duì)鳳凰嶺特長(zhǎng)隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，利用有限元數(shù)值模擬的方法，對(duì)鳳凰嶺隧道偏壓區(qū)域施工過(guò)程的圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出鳳凰嶺隧道偏壓淺埋隧道的斜交（或者虛擬正交）進(jìn)洞的施工技術(shù)，提出淺埋隧道零開(kāi)挖的結(jié)構(gòu)新形式，給出其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和施工技術(shù)工序、工藝，成功解決了鳳凰嶺隧道存在的偏壓、溶洞、斷層、涌水、高地應(yīng)力等這些工程技術(shù)難題。

提出適合鳳凰嶺公路隧道施工斜交偏壓隧道進(jìn)洞技術(shù)方案 ；提出了兩種新型直接進(jìn)洞技術(shù) ；研發(fā)了公路隧道不良地質(zhì)災(zāi)害處治對(duì)策系統(tǒng)，保證鳳凰嶺隧道建設(shè)的順利進(jìn)行和質(zhì)量安全，該系統(tǒng)在長(zhǎng)城嶺隧道施工涌水災(zāi)害的治理中得到應(yīng)用，為長(zhǎng)城嶺隧道涌水災(zāi)害的處治措施和方法提供了參考資源。

創(chuàng)新提出并應(yīng)用了高速公路重載交通路面修筑技術(shù)。忻阜高速公路為重點(diǎn)解決重載交通下高溫、高寒山區(qū)高速公路連續(xù)長(zhǎng)大縱坡路段瀝青路面的高溫車轍、低溫裂縫問(wèn)題，開(kāi)展了PR PLAST.S 改性瀝青混合料技術(shù)性能研究，對(duì)路面二、三合同段連續(xù)上坡路段共 45.5 公里采用了 PR 改性瀝青路面。根治了長(zhǎng)大縱坡路段車轍 “頑癥”，提高忻阜高速公路路面使用性能，延長(zhǎng)路面壽命和路段的運(yùn)營(yíng)水平。與SBS 改性瀝青路面相比，路面使用壽命可提高 5 年以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

融合佛教人文，展五臺(tái)圣境風(fēng)采

作為連接世界文化遺產(chǎn)——五臺(tái)山佛教圣地的旅游通道，對(duì)環(huán)境景觀、部分隧道洞口和服務(wù)區(qū)進(jìn)行了統(tǒng)一的環(huán)境美學(xué)設(shè)計(jì)，使公路構(gòu)造物（如服務(wù)停車區(qū)、收費(fèi)站、管養(yǎng)區(qū)）巧妙與佛教文化相融合，營(yíng)造了古香古色、優(yōu)美宜人、與環(huán)境和諧的公路景觀。

通過(guò)沿線河流的防護(hù)和綠化工程，構(gòu)筑亮麗的河岸景觀，使邊坡穩(wěn)定一勞永逸，且養(yǎng)護(hù)成本低。充分考慮道路綠化的后期養(yǎng)護(hù)，盡力降低養(yǎng)護(hù)成本。應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理，使植物自然更新，最終達(dá)到穩(wěn)定的道路綠化景觀效果。

中國(guó)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)代，習(xí)近平同志指出 “綠水青山就是金山銀山”，倡導(dǎo)綠色發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展，尊重自然，保護(hù)自然，堅(jiān)持人與自然和諧共生。忻阜高速公路完美地契合了這一發(fā)展的理念，設(shè)計(jì)時(shí)布線與環(huán)境融為一體，路段采用低路堤，減少對(duì)耕地的占用，施工時(shí)采用新的低碳環(huán)保技術(shù)和材料，減少了對(duì)環(huán)境的污染，創(chuàng)建了一條綠色生態(tài)公路。