綠色公路設計理念在高速公路設計中的應用

李勝

（中鐵長江交通設計集團有限公司，重慶 401121）

1 綠色公路設計理念分析

綠色公路設計理念是從節能減排、綠色環保的角度出發，基于道路全壽命周期的能耗與碳排放情況，以綠色低碳為指標評價，提高設計、施工、運營管理的科學性和合理性，指導具體工作的開展?；诰G色公路設計理念的高速公路設計，需要注重資源節約、低碳節能、控制污染、技術創新、效率提升、服務品質、監督管理等方面的內容。節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施，積極采用本地材料，實現資源的循環利用和垃圾的減量化處理。同時，要減少傳統能源的消耗量，加強可再生能源的利用，加大污染防治力度，做好揚塵、污水、噪聲等重點污染項目的管理，提升科技創新力度，充分利用信息化、智能化技術，提高高速公路設計水平，保證設計方案優化比選效率和質量，并為綠色施工技術的應用奠定良好的基礎[1]。

2 綠色公路設計理念在高速公路設計中的應用

2.1 道路選線綠色設計

2.1.1 合理利用資源

科學合理地利用已有線路通道資源，在線路設計時，要減少對其他道路的干擾，并預留改擴建發展空間；積極征詢道路管理部門的意見，統籌考慮道路規劃分布情況及既有道路改擴建需求；為地方公路未來發展提供便利，合理確定道路互通等級，緊湊布設互通式立交。從集約節約利用資源的角度出發，高速公路路線設計要充分利用區域建設資源，有利于施工機械、建筑材料等資源的優化配置，在滿足交通通行需求的情況下，降低建設資源采購運輸成本。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，高速公路路線設計要降低對耕地資源、生產生活的影響，避開高產良田，盡量選擇荒地，能夠以最短路線連接控制節點；同時，降低路基填土高度、減少借方量也是重要設計因素，在山區路線設計時，需要加強對地質災害發生可能性的分析，根據地形地貌特征，分段選擇不同的路線形式，降低工程建設對地質環境的影響，充分順應地形地貌，維護土體平衡，同樣還要注意耕地資源保護，減少耕地占用量，將余方棄置用于土地開發、復墾等方面。

2.1.2 做好方案比選

高速公路選線設計需要采用先進技術手段，對路線方案進行深入研究，經過多方案論證比選，選擇最優路線方案。影響高速公路選線設計的因素有很多，包括公路性質、交通量、行車速度、地形、地貌、地質、社會環境、生態環境、能源消耗等。路線方案比選是一個循序漸進的過程，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和終點，以及基本路線走向和主要控制點，在此基礎上，針對細部控制點進行方案比選，最后進行局部線位的優化和論證。每個階段需要考慮的重點有所不同，在方案比選時，要按照相關原則嚴格選擇評價指標，完善評價指標體系，變量安全評價指標、經濟評價指標、節能評價指標、技術評價指標、環境評價指標、示范性評價指標等各方面。采用分級結構表明指標之間的關聯，比如，節能評價指標屬于一級指標，應包括建設期能耗、運營期能耗等二級指標。根據項目特點和實際條件，構建高速公路路線方案比選評價模型，計算各評價指標的權重，采用專家評分法、模糊綜合評判法、層次分析法、數據包絡分析法、灰色理論分析法等數理統計方法，開展綜合評價，最后得到最佳路線方案。

2.1.3 注重生態保護

基于綠色公路設計理念，在高速公路路線設計方案比選指標體系中，生態環境保護占據著舉足輕重的地位，必須堅持生態環保選線的原則，路線設計要盡可能避讓自然保護區、水源保護區、文物保護區、濕地保護區等區域。尤其是在西部高原環境下，植被覆蓋率低、水土流失嚴重、生態環境脆弱，為了滿足西部經濟發展需求，高速公路工程建設持續增多，需要正確處理公路建設與環境保護之間的關系，遵循預防為主、保護優先、建設與保護并重的原則，減少工程建設活動的環境負效應，實現工程建設與環境保護的統一規劃、統一設計、統一施工，維護大地機體和山水格局的連續性，盡可能避免生態環境空間和視覺環境空間的割裂，使高速公路與周邊環境形成有機整體[2]。

2.2 道路結構綠色設計

2.2.1 路基結構設計

路基結構必須具備良好的強度、剛度和穩定性，能夠為路面結構提供有力支撐。除了常規性設計，在綠色公路設計理念指導下，路基設計更加注重挖填平衡和環境保護，優化土石方量的調配設計，節約利用土地資源。路基橫斷面形式、設計高度、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、地貌、地下水位、路線設計、構造物布局等方面影響較大，在平原地區，不能過多地增加土石方工程量和土地占用，而且要保證路基穩定性，減少地下水、 地表水的凍脹作用影響；在山區，受地形地勢的限制，為了保證路基的一致性，可能會出現大面積的挖填。常見的路基結構形式有挖方路基、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挖量，減少余方棄置，并將挖方中的優質土資源化利用；填方路基的填方量較大，占地面積較多，可以將路基設計成臺階型或折線型，更好地適應地勢變化，減少取土數量；半挖半填路基通常將原地面標高作為路中心標高設計，這樣可以保證土方數量的橫向平衡，從而實現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，在橫斷面設計時，為了更好地適應地形條件，還可以采用分離式錯幅車道設計方式，對每個方向路線單獨設計，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稱的特點，合理調整兩個方向的路基斷面設計寬度，更好地適應自然條件，減少土地資源浪費，發揮高速公路的高效通行作用。

2.2.2 隧道橋梁設計

在高速公路設計中，橋梁工程發揮著重要的作用。作為路網設計的關鍵節點，其能夠有效跨越障礙物，減少道路占用土地，為生產生活和動物遷徙提供通道，從而實現節約資源、保護環境的效果。有些高速公路路線設計與橋梁設計缺乏整體性，在路線設計多方案比選時，沒有充分考慮橋位選擇的重要性，更加強調橋位選擇服從于路線設計，導致土地大量占用、工程量增加。所以，應將路線設計與橋梁設計結合起來，根據地形地質、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上，如果遇到特大型橋梁，需要與繞行線路進行深度比選，調整局部線形設計方案。一般選擇河道順直、地形條件良好、岸線穩定的地方作為橋位選址。確定橋位方案后，選擇合適的橋梁結構形式。在平原地區，如果沒有特殊要求，橋梁結構要滿足功能需求，做到節約用地、挖填平衡；在山嶺地區，跨越溝壑是橋梁的主要作用，橋梁結構要滿足地形地貌要求，能夠保護生態環境，合理設置墩臺基礎。充分重視高速公路立交匝道設計，優化匝道線形，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，減少占地量，結合周邊自然環境，做好匝道平縱面設計。在高速公路設計時，當遇到高山難以越過的地段，一般會采用隧道的方式通過，這種思路符合資源節約理念，但是建設隧道對自然環境影響較大，需要充分考慮周邊地質條件，避免產生地質災害，減少對生態植被的破壞。

在隧道設計時，要遵循早進洞、晚出洞的基本原則，合理選擇進洞、出洞位置，盡量避免大挖大填，保證洞口的穩定性、環保性、美觀性，能夠與自然景觀相協調。經過適當處理后，與原地面平順銜接，防止出現高邊坡、偏壓進洞等問題，這樣容易引發地質災害，也不利于周邊環境的保護。還要合理選擇隧道結構形式，隧道斷面凈空應滿足長期運營需求，避免重復建設造成的資源浪費和環境破壞[3]。

2.3 附屬工程綠色設計

2.3.1 邊坡護設計

邊坡設計在高速公路綠色設計中至關重要，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，這樣可能會引發工程地質災害，而且無法實現生態修復效果；坡率較低會占用大面積土地，也不利于經濟利益和環保效益。根據坡面處置情況和穩定情況確定邊坡坡率，在黃土等特殊地質條件下，可以采用緩邊坡設計方案。邊坡防護工程應秉承工程防護與生態保護結合的原則，兼顧防護功能與景觀效果。結合當地特殊環境條件，合理規劃設計邊坡防護工程，減少圬工砌體，以往的漿砌片石、噴射混凝土、高擋墻護坡工程妨礙了植物的生長和生態修復，不利于汽車尾氣的吸收和空氣質量的調節，而且視覺效果較差，不符合綠色公路設計理念。所以，要摒棄這種過于人工化的防護形式，積極采用以植物為主的防護設計。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原有植被和巖性完整，還需要采取相應的防護措施。在采用植物防護設計方案時，盡可能采用本地生長植物，提高植物適應性和成活率，降低養護管理難度。

2.3.2 綠化景觀設計

高速公路工程對景觀綠化設計要求比較高，需要通過景觀綠化營造良好的駕駛條件，有利于保證行車安全。景觀綠化設計必須結合高速公路沿線自然環境和景觀風貌，在路域內以敞開式綠化為主，充分利用自然景觀，突出沿線地域特色，精心設置各種適合生長的苗木花卉，體現鄉野田園風情。邊溝以內不能種植喬木，這樣會加重交通事故的后果。草種、樹種的選擇要綜合考慮環境適應性、整體美觀性、護坡加固性。不能采取植物防護的邊坡，可以在邊坡平臺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，中央綠化設計應達到美化、吸塵、防眩、誘導視線的效果，可以選擇枝型緊密且常綠的樹種作為防眩植物。在高速公路關鍵節點做好重點綠化設計，比如，在高速公路立交環島內，結合現有條件，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，結合排水系統設計，將路基路面積水快速匯集到特定區域，有效控制雨水徑流，實現吸納、緩釋、蓄滲等多種功能，提高水資源利用效率。

3 結語

綜上所述，高速公路設計涵蓋了道路選線、道路結構、隧道橋梁以及相關附屬工程設計。在綠色公路設計理念的指導下，除了要達到規范設計標準外，還應注重資源節約和環境保護，尤其是在道路選線設計時，涉及的影響因素較多，必須充分利用現有資源，建立全面科學的評價指標體系，從眾多設計方案中選出最優方案。在具體工程設計時，同樣要提高資源利用率，降低建設活動的負面影響。