绿色公路在高速公路设计中的实践

2020-03-10郑立平李龙骄

工程技术研究 2020年2期

郑立平，李龙骄

（中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100097）

我国公路交通网迅速发展的同时，人们所面临的土地、能源等约束和生态环境压力也越来越大。公路建设事业的发展已经不能再沿用传统的粗放式的发展模式，而是应该严格地按照国家提出的减少排放、缩短能耗、减轻污染、提升效率、增加效益、增大效能理念的要求，加快高速公路的绿色建设与发展。绿色建设理念在高速公路建设中的推广，不仅是国家大力发展绿色交通事业的重要措施之一，而且也是支撑生态文明战略与绿色发展理念有效落实的关键。

1 工程概况

某高速工程设计总长为42km，该高速公路项目的所在区域包括了城区、石化园区、湿地保护区、电厂铁路专用线等非常重要的控制线区域。由于该高速公路项目建设，虽然有助于改善该区域东西方向运输走廊较少的现状，但与此同时对湿地保护区的发展造成了不良的影响。所以，项目设计人员在前期选线时，就将绿色公路设计理念与该工程项目的切实情况密切地联系在一起，通过全局考虑和反复比选资源集约利用、走廊带合理公用、低碳环保型绿色公路等各方面的条件后，最后采用了沿河流北侧走线的建设工程方案。

2 绿色公路理念应用

2.1 做好高速公路工程设计规划

（1）深入分析该高速公路在完成施工并开始运营期可能出现的问题。设计人员在进行该高速公路项目的设计工作时，不仅要充分考虑工程施工区域的地理、位置、气候等各方面因素，而且还应重视工程建设在运营过程中的损耗以及道路养护成本。这就对设计提出了更高要求，要求设计人员应该站在长期发展的角度，综合分析高速公路施工及运营期的成本问题，然后按照绿色公路建设理念的要求，加大技术和材料创新的力度，同时通过缩短高速公路建设里程的方式，降低车辆运行过程中的尾气排量，最终达到节能减排的目的。

（2）充分重视道路建设过程中的非主观元素。施工企业在项目建设施工的时候，有必要采取积极有效的措施，确保工程建设的质量以及道路的稳定性，以达到延长高速公路运营周期的目的。这就要求高速公路的设计人员在开展线路设计工作的过程中，应该尽可能避开不良地段，选择地势相对平缓的地理位置施工，才能在有效降低工程施工技术难度与建设成本的同时，为后期高速公路建设运营后的行车安全打好基础。

（3）根据工程施工实际发生的情况，采取符合要求的高速路设计指标。施工单位在项目建设的时候，不仅需要重视客观存在的自然因素，而且还应在分析总结项目造价、施工技术、工程可行性等要素的前提下，采取合适的技术指标，才能使项目工程建设的顺遂进行得以保证。对于地理位置复杂程度较高的路段，设计人员可以采取分段设计的方式，将工程项目分为不同的区域，并采取不同的建设标准进行设计，有效增大高速公路工程设计方案适配度。如果遇到了地理位置过于复杂但是又无法避开的地段时，设计人员应该采取缩减最小圆曲线半径或者降低最大纵坡与安全指标标准的方式，使得高速公路的建设能够顺畅展开。高标准虽然能够带来高质量，但与此同时工程施工难度以及工程施工方案的不可行性也随之增加。所以，设计人员在设计高速公路建设方案时，应该以当地的地质勘察数据为基础，选择具有针对性的高速公路设计指标，避免因为设计指标选择不合理而影响高速公路施工的建造时序。

（4）高速公路路基设计方案的优化。高速公路的路基优劣是工程质量的重要体现。假如高速公路的路基设计方案不合理，那么高速公路在建成投入使用后，就很可能因为出现位移、裂缝的质量问题，减小高速公路的运行时长，造成高速公路运行维护成本的增加。

2.2 堤路共建

设计人员针对该高速公路项目的特点，在设计工作开始前，对周边控制线因素以及可利用资源进行了全面的分析，并以此为基础提出了创新性的堤路共建设计思路。作为我国国内首条采用堤路共建模式的高速公路工程，为该设计理念在高速公路的全面推广和应用方面起到了良好的示范作用。根据设计方案，该高速公路约17km 长的堤路共建路段，充分利用河流左堤以及分河道的漫滩填筑，不仅避免了高速施工过程中需要占用耕地以及其他地面资源，降低了对原有河道与河堤功能产生的影响，同时也促进了工程施工质量和效率的有效提升，并且能结合河堤和漫滩进行专业美观的绿化设计，达到高速公路与自然生态的协调一致。经过详细的计算后发现，如果该高速公路利用17km 长的河流左堤作为路基，整个工程项目就会因为减少了对于农业用地以及其他可利用土地的占用量，而为国家节约大约3.06 亿元的投资。

2.3 与湿地保护区和谐共处

为了彻底打破开发与环保两者之间相互抵牾的传统观念，推动高速公路与湿地区环境的和谐发展，体现出绿色高速公路生态保护理念的优势，该项目的设计人员在工程设计规划时，综合分析了高速公路对于湿地保护区造成的破坏，并根据实际的情况提出了全方位的湿地保护区保护与防护措施。（1）防眩板的应用。通过在堤路共建段以及河流特大桥紧邻湿地保护区全段设置防眩板的方式，降低了车辆夜间行驶过程中，灯光对湿地区内生活的野外生物造成惊扰，尽量减少对野外动植物的生活和繁殖的影响。（2）声屏障隔音设施。由于湿地保护区内的大型万亩鱼塘，位于高速公路天津段的北侧约760m 处。再加上该区域内水源充足，鱼类资源非常丰富，是湿地保护区内鸟类集中生活的重要区域。所以，设计人员在设计过程中，采取了在高速公路堤路共建段邻近鸟类保护区约2.6km 范围内设置声屏障的方式，降低了行车噪音，为湿地保护区内禽类生活和繁殖造就了合适的环境。（3）对于穿湿地段的路基景观绿化设计，与湿地现存的植被相呼应，使得景观效果和谐统一。

2.4 公铁并行共用交通走廊

该高速公路在设计过程中，采取了公用高速公路和铁路交通运输共用走廊的设计方案。不仅对资源进行了合理利用，有效解决了铁路、公路等工程项目建设选线的问题，节约了大量的土地资源。而且这样就不会出现高速线位对湿地保护区的再次占用，以及对区域内的生物产生二次影响，保障了湿地保护区内生物的栖息地。

2.5 立交方案优化

根据该高速公路工程建设的特点和要求，如果途径东台子的立交设计为传统的梨形立交设计方案，那么立交的匝道布设需要占用的土地面积将非常大。针对这一问题，设计人员对原有立交设计方案进行了深度的优化和改善，经过优化后的匝道将会全面东移，然后从主桥下的净空下穿主线，这样不仅满足了设计标准与通行的要求，同时也减少了匝道桥梁的占地面积，为国家节约了0.4 亿元的投资。

2.6 先进技术、清洁能源的推广应用

（1）光伏发电等清洁能源的大力推广和应用。由于该高速公路建设所在地区的太阳能资源非常丰富，且连续出现5 天以上阴雨天的可能性非常之小，再加上该设计方案中所有的场外监控设备的分布与服务区距离较远，所以，如果采用太阳能设备为监控设备提供电力供应的话，那么这些监控设备每年的电力资源消耗将下降大约5%。（2）设计人员在高速公路沿途服务区与停车区设计加气桩以及充电桩，这种形式奠定了优良节能环保概念的推广基础。（3）设计人员为该高速公路项目沿线设计的智能终端采集系统，将道路交通运输情况、交通事故、车流量等相关数据，统一的采集发送到监控处进行处理，然后再经过广播、网页、微信公众号等各种媒体发布实时道路交通信息，为社会大众提供了方便准确的交通服务信息，同时也能够减低路段交通安全事故发生的概率。（4）该高速公路在建设施工过程中，不仅采用了大量的抗旱且易管理的灌木、乔木等进行公路两侧的绿化，而且设计优化了污水处理设施，将经过净化处理的污水作为绿化用水，不仅实现了美化项目区的目的，而且避免了由于污水任意投放对自然环境的各种污染。

2.7 突出全寿命期成本理念

根据设计要求，该高速公路中的使用的预制构件，采取了桥梁工业化施工的方式，主线与匝道全部采用了小箱梁结构形式。这种在工厂内加工制作好，再到现场拼装的钢结构，不仅减少了桥梁施工过程中对周边的依赖性，减少了工程施工的工期，减轻了工程施工过程噪声、扬尘等对周围环境带来的不良作用，减少了公路和桥梁在全寿命期内的运营维护成本。