綠色公路設(shè)計(jì)理念在高速公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李勝

（中鐵長(zhǎng)江交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，重慶 401121）

1 綠色公路設(shè)計(jì)理念分析

綠色公路設(shè)計(jì)理念是從節(jié)能減排、綠色環(huán)保的角度出發(fā)，基于道路全壽命周期的能耗與碳排放情況，以綠色低碳為指標(biāo)評(píng)價(jià)，提高設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理的科學(xué)性和合理性，指導(dǎo)具體工作的開(kāi)展。基于綠色公路設(shè)計(jì)理念的高速公路設(shè)計(jì)，需要注重資源節(jié)約、低碳節(jié)能、控制污染、技術(shù)創(chuàng)新、效率提升、服務(wù)品質(zhì)、監(jiān)督管理等方面的內(nèi)容。節(jié)約集約利用土地資源和通道線位資源，充分利用原有工程設(shè)施，積極采用本地材料，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和垃圾的減量化處理。同時(shí)，要減少傳統(tǒng)能源的消耗量，加強(qiáng)可再生能源的利用，加大污染防治力度，做好揚(yáng)塵、污水、噪聲等重點(diǎn)污染項(xiàng)目的管理，提升科技創(chuàng)新力度，充分利用信息化、智能化技術(shù)，提高高速公路設(shè)計(jì)水平，保證設(shè)計(jì)方案優(yōu)化比選效率和質(zhì)量，并為綠色施工技術(shù)的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)[1]。

2 綠色公路設(shè)計(jì)理念在高速公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 道路選線綠色設(shè)計(jì)

2.1.1 合理利用資源

科學(xué)合理地利用已有線路通道資源，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，要減少對(duì)其他道路的干擾，并預(yù)留改擴(kuò)建發(fā)展空間；積極征詢道路管理部門(mén)的意見(jiàn)，統(tǒng)籌考慮道路規(guī)劃分布情況及既有道路改擴(kuò)建需求；為地方公路未來(lái)發(fā)展提供便利，合理確定道路互通等級(jí)，緊湊布設(shè)互通式立交。從集約節(jié)約利用資源的角度出發(fā)，高速公路路線設(shè)計(jì)要充分利用區(qū)域建設(shè)資源，有利于施工機(jī)械、建筑材料等資源的優(yōu)化配置，在滿足交通通行需求的情況下，降低建設(shè)資源采購(gòu)運(yùn)輸成本。土地資源也是道路選線需要著重考慮的資源條件，在平原地區(qū)，高速公路路線設(shè)計(jì)要降低對(duì)耕地資源、生產(chǎn)生活的影響，避開(kāi)高產(chǎn)良田，盡量選擇荒地，能夠以最短路線連接控制節(jié)點(diǎn)；同時(shí)，降低路基填土高度、減少借方量也是重要設(shè)計(jì)因素，在山區(qū)路線設(shè)計(jì)時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性的分析，根據(jù)地形地貌特征，分段選擇不同的路線形式，降低工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，充分順應(yīng)地形地貌，維護(hù)土體平衡，同樣還要注意耕地資源保護(hù)，減少耕地占用量，將余方棄置用于土地開(kāi)發(fā)、復(fù)墾等方面。

2.1.2 做好方案比選

高速公路選線設(shè)計(jì)需要采用先進(jìn)技術(shù)手段，對(duì)路線方案進(jìn)行深入研究，經(jīng)過(guò)多方案論證比選，選擇最優(yōu)路線方案。影響高速公路選線設(shè)計(jì)的因素有很多，包括公路性質(zhì)、交通量、行車速度、地形、地貌、地質(zhì)、社會(huì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、能源消耗等。路線方案比選是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在可行性研究階段，需要確定公路路線走廊帶，明確路線方案的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以及基本路線走向和主要控制點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)細(xì)部控制點(diǎn)進(jìn)行方案比選，最后進(jìn)行局部線位的優(yōu)化和論證。每個(gè)階段需要考慮的重點(diǎn)有所不同，在方案比選時(shí)，要按照相關(guān)原則嚴(yán)格選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，變量安全評(píng)價(jià)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)、節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)、技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)、環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)、示范性評(píng)價(jià)指標(biāo)等各方面。采用分級(jí)結(jié)構(gòu)表明指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)，比如，節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)屬于一級(jí)指標(biāo)，應(yīng)包括建設(shè)期能耗、運(yùn)營(yíng)期能耗等二級(jí)指標(biāo)。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和實(shí)際條件，構(gòu)建高速公路路線方案比選評(píng)價(jià)模型，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，采用專家評(píng)分法、模糊綜合評(píng)判法、層次分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、灰色理論分析法等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)，最后得到最佳路線方案。

2.1.3 注重生態(tài)保護(hù)

基于綠色公路設(shè)計(jì)理念，在高速公路路線設(shè)計(jì)方案比選指標(biāo)體系中，生態(tài)環(huán)境保護(hù)占據(jù)著舉足輕重的地位，必須堅(jiān)持生態(tài)環(huán)保選線的原則，路線設(shè)計(jì)要盡可能避讓自然保護(hù)區(qū)、水源保護(hù)區(qū)、文物保護(hù)區(qū)、濕地保護(hù)區(qū)等區(qū)域。尤其是在西部高原環(huán)境下，植被覆蓋率低、水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱，為了滿足西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，高速公路工程建設(shè)持續(xù)增多，需要正確處理公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，遵循預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、建設(shè)與保護(hù)并重的原則，減少工程建設(shè)活動(dòng)的環(huán)境負(fù)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工，維護(hù)大地機(jī)體和山水格局的連續(xù)性，盡可能避免生態(tài)環(huán)境空間和視覺(jué)環(huán)境空間的割裂，使高速公路與周邊環(huán)境形成有機(jī)整體[2]。

2.2 道路結(jié)構(gòu)綠色設(shè)計(jì)

2.2.1 路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

路基結(jié)構(gòu)必須具備良好的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能夠?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)提供有力支撐。除了常規(guī)性設(shè)計(jì)，在綠色公路設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，路基設(shè)計(jì)更加注重挖填平衡和環(huán)境保護(hù)，優(yōu)化土石方量的調(diào)配設(shè)計(jì)，節(jié)約利用土地資源。路基橫斷面形式、設(shè)計(jì)高度、邊坡坡率是影響土地利用的主要因素。路基高度受地形、地質(zhì)、地貌、地下水位、路線設(shè)計(jì)、構(gòu)造物布局等方面影響較大，在平原地區(qū)，不能過(guò)多地增加土石方工程量和土地占用，而且要保證路基穩(wěn)定性，減少地下水、 地表水的凍脹作用影響；在山區(qū)，受地形地勢(shì)的限制，為了保證路基的一致性，可能會(huì)出現(xiàn)大面積的挖填。常見(jiàn)的路基結(jié)構(gòu)形式有挖方路基、填方路基、半填半挖路基，其中，挖方路基要減少自然山體的開(kāi)挖量，減少余方棄置，并將挖方中的優(yōu)質(zhì)土資源化利用；填方路基的填方量較大，占地面積較多，可以將路基設(shè)計(jì)成臺(tái)階型或折線型，更好地適應(yīng)地勢(shì)變化，減少取土數(shù)量；半挖半填路基通常將原地面標(biāo)高作為路中心標(biāo)高設(shè)計(jì)，這樣可以保證土方數(shù)量的橫向平衡，從而實(shí)現(xiàn)減少土石方挖填的目的。

高速公路具有分向分道行駛的特點(diǎn)，在橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，為了更好地適應(yīng)地形條件，還可以采用分離式錯(cuò)幅車道設(shè)計(jì)方式，對(duì)每個(gè)方向路線單獨(dú)設(shè)計(jì)，能夠減少土方工程量。不同地形路段的交通通行需求不同，因此，需充分考慮交通量和通行能力要求不對(duì)稱的特點(diǎn)，合理調(diào)整兩個(gè)方向的路基斷面設(shè)計(jì)寬度，更好地適應(yīng)自然條件，減少土地資源浪費(fèi)，發(fā)揮高速公路的高效通行作用。

2.2.2 隧道橋梁設(shè)計(jì)

在高速公路設(shè)計(jì)中，橋梁工程發(fā)揮著重要的作用。作為路網(wǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其能夠有效跨越障礙物，減少道路占用土地，為生產(chǎn)生活和動(dòng)物遷徙提供通道，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的效果。有些高速公路路線設(shè)計(jì)與橋梁設(shè)計(jì)缺乏整體性，在路線設(shè)計(jì)多方案比選時(shí)，沒(méi)有充分考慮橋位選擇的重要性，更加強(qiáng)調(diào)橋位選擇服從于路線設(shè)計(jì)，導(dǎo)致土地大量占用、工程量增加。所以，應(yīng)將路線設(shè)計(jì)與橋梁設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，根據(jù)地形地質(zhì)、水文情況、通行需求、征地情況等綜合因素，合理選擇橋位。在服從路線走向的基礎(chǔ)上，如果遇到特大型橋梁，需要與繞行線路進(jìn)行深度比選，調(diào)整局部線形設(shè)計(jì)方案。一般選擇河道順直、地形條件良好、岸線穩(wěn)定的地方作為橋位選址。確定橋位方案后，選擇合適的橋梁結(jié)構(gòu)形式。在平原地區(qū)，如果沒(méi)有特殊要求，橋梁結(jié)構(gòu)要滿足功能需求，做到節(jié)約用地、挖填平衡；在山嶺地區(qū)，跨越溝壑是橋梁的主要作用，橋梁結(jié)構(gòu)要滿足地形地貌要求，能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境，合理設(shè)置墩臺(tái)基礎(chǔ)。充分重視高速公路立交匝道設(shè)計(jì)，優(yōu)化匝道線形，保證車輛分流、合流的安全性和便捷性，滿足主線通行能力。同時(shí)，減少占地量，結(jié)合周邊自然環(huán)境，做好匝道平縱面設(shè)計(jì)。在高速公路設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)遇到高山難以越過(guò)的地段，一般會(huì)采用隧道的方式通過(guò)，這種思路符合資源節(jié)約理念，但是建設(shè)隧道對(duì)自然環(huán)境影響較大，需要充分考慮周邊地質(zhì)條件，避免產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害，減少對(duì)生態(tài)植被的破壞。

在隧道設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循早進(jìn)洞、晚出洞的基本原則，合理選擇進(jìn)洞、出洞位置，盡量避免大挖大填，保證洞口的穩(wěn)定性、環(huán)保性、美觀性，能夠與自然景觀相協(xié)調(diào)。經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后，與原地面平順銜接，防止出現(xiàn)高邊坡、偏壓進(jìn)洞等問(wèn)題，這樣容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，也不利于周邊環(huán)境的保護(hù)。還要合理選擇隧道結(jié)構(gòu)形式，隧道斷面凈空應(yīng)滿足長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)需求，避免重復(fù)建設(shè)造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境破壞[3]。

2.3 附屬工程綠色設(shè)計(jì)

2.3.1 邊坡護(hù)設(shè)計(jì)

邊坡設(shè)計(jì)在高速公路綠色設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，必須合理確定坡率，不能盲目為了減少挖填工程量提高坡率，這樣可能會(huì)引發(fā)工程地質(zhì)災(zāi)害，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)效果；坡率較低會(huì)占用大面積土地，也不利于經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)保效益。根據(jù)坡面處置情況和穩(wěn)定情況確定邊坡坡率，在黃土等特殊地質(zhì)條件下，可以采用緩邊坡設(shè)計(jì)方案。邊坡防護(hù)工程應(yīng)秉承工程防護(hù)與生態(tài)保護(hù)結(jié)合的原則，兼顧防護(hù)功能與景觀效果。結(jié)合當(dāng)?shù)靥厥猸h(huán)境條件，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)工程，減少圬工砌體，以往的漿砌片石、噴射混凝土、高擋墻護(hù)坡工程妨礙了植物的生長(zhǎng)和生態(tài)修復(fù)，不利于汽車尾氣的吸收和空氣質(zhì)量的調(diào)節(jié)，而且視覺(jué)效果較差，不符合綠色公路設(shè)計(jì)理念。所以，要摒棄這種過(guò)于人工化的防護(hù)形式，積極采用以植物為主的防護(hù)設(shè)計(jì)。如果邊坡較緩，可以直接栽種綠化植被；如果邊坡較陡，除了最大限度地保護(hù)原有植被和巖性完整，還需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施。在采用植物防護(hù)設(shè)計(jì)方案時(shí)，盡可能采用本地生長(zhǎng)植物，提高植物適應(yīng)性和成活率，降低養(yǎng)護(hù)管理難度。

2.3.2 綠化景觀設(shè)計(jì)

高速公路工程對(duì)景觀綠化設(shè)計(jì)要求比較高，需要通過(guò)景觀綠化營(yíng)造良好的駕駛條件，有利于保證行車安全。景觀綠化設(shè)計(jì)必須結(jié)合高速公路沿線自然環(huán)境和景觀風(fēng)貌，在路域內(nèi)以敞開(kāi)式綠化為主，充分利用自然景觀，突出沿線地域特色，精心設(shè)置各種適合生長(zhǎng)的苗木花卉，體現(xiàn)鄉(xiāng)野田園風(fēng)情。邊溝以內(nèi)不能種植喬木，這樣會(huì)加重交通事故的后果。草種、樹(shù)種的選擇要綜合考慮環(huán)境適應(yīng)性、整體美觀性、護(hù)坡加固性。不能采取植物防護(hù)的邊坡，可以在邊坡平臺(tái)及坡腳處種植蔓類植物，在坡頂種植懸垂類植物。中央分隔帶是行車視線觸及較多的地方，中央綠化設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到美化、吸塵、防眩、誘導(dǎo)視線的效果，可以選擇枝型緊密且常綠的樹(shù)種作為防眩植物。在高速公路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)做好重點(diǎn)綠化設(shè)計(jì)，比如，在高速公路立交環(huán)島內(nèi)，結(jié)合現(xiàn)有條件，建立疏林草地、雨水濕地、森林苗圃等景觀體系，積極融入海綿城市理念，結(jié)合排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將路基路面積水快速匯集到特定區(qū)域，有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)吸納、緩釋、蓄滲等多種功能，提高水資源利用效率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路設(shè)計(jì)涵蓋了道路選線、道路結(jié)構(gòu)、隧道橋梁以及相關(guān)附屬工程設(shè)計(jì)。在綠色公路設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下，除了要達(dá)到規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)注重資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，尤其是在道路選線設(shè)計(jì)時(shí)，涉及的影響因素較多，必須充分利用現(xiàn)有資源，建立全面科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從眾多設(shè)計(jì)方案中選出最優(yōu)方案。在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，同樣要提高資源利用率，降低建設(shè)活動(dòng)的負(fù)面影響。