绿色公路设计理念在高速公路设计中的应用

李胜

（中铁长江交通设计集团有限公司，重庆 401121）

1 绿色公路设计理念分析

绿色公路设计理念是从节能减排、绿色环保的角度出发，基于道路全寿命周期的能耗与碳排放情况，以绿色低碳为指标评价，提高设计、施工、运营管理的科学性和合理性，指导具体工作的开展。基于绿色公路设计理念的高速公路设计，需要注重资源节约、低碳节能、控制污染、技术创新、效率提升、服务品质、监督管理等方面的内容。节约集约利用土地资源和通道线位资源，充分利用原有工程设施，积极采用本地材料，实现资源的循环利用和垃圾的减量化处理。同时，要减少传统能源的消耗量，加强可再生能源的利用，加大污染防治力度，做好扬尘、污水、噪声等重点污染项目的管理，提升科技创新力度，充分利用信息化、智能化技术，提高高速公路设计水平，保证设计方案优化比选效率和质量，并为绿色施工技术的应用奠定良好的基础[1]。

2 绿色公路设计理念在高速公路设计中的应用

2.1 道路选线绿色设计

2.1.1 合理利用资源

科学合理地利用已有线路通道资源，在线路设计时，要减少对其他道路的干扰，并预留改扩建发展空间；积极征询道路管理部门的意见，统筹考虑道路规划分布情况及既有道路改扩建需求；为地方公路未来发展提供便利，合理确定道路互通等级，紧凑布设互通式立交。从集约节约利用资源的角度出发，高速公路路线设计要充分利用区域建设资源，有利于施工机械、建筑材料等资源的优化配置，在满足交通通行需求的情况下，降低建设资源采购运输成本。土地资源也是道路选线需要着重考虑的资源条件，在平原地区，高速公路路线设计要降低对耕地资源、生产生活的影响，避开高产良田，尽量选择荒地，能够以最短路线连接控制节点；同时，降低路基填土高度、减少借方量也是重要设计因素，在山区路线设计时，需要加强对地质灾害发生可能性的分析，根据地形地貌特征，分段选择不同的路线形式，降低工程建设对地质环境的影响，充分顺应地形地貌，维护土体平衡，同样还要注意耕地资源保护，减少耕地占用量，将余方弃置用于土地开发、复垦等方面。

2.1.2 做好方案比选

高速公路选线设计需要采用先进技术手段，对路线方案进行深入研究，经过多方案论证比选，选择最优路线方案。影响高速公路选线设计的因素有很多，包括公路性质、交通量、行车速度、地形、地貌、地质、社会环境、生态环境、能源消耗等。路线方案比选是一个循序渐进的过程，在可行性研究阶段，需要确定公路路线走廊带，明确路线方案的起点和终点，以及基本路线走向和主要控制点，在此基础上，针对细部控制点进行方案比选，最后进行局部线位的优化和论证。每个阶段需要考虑的重点有所不同，在方案比选时，要按照相关原则严格选择评价指标，完善评价指标体系，变量安全评价指标、经济评价指标、节能评价指标、技术评价指标、环境评价指标、示范性评价指标等各方面。采用分级结构表明指标之间的关联，比如，节能评价指标属于一级指标，应包括建设期能耗、运营期能耗等二级指标。根据项目特点和实际条件，构建高速公路路线方案比选评价模型，计算各评价指标的权重，采用专家评分法、模糊综合评判法、层次分析法、数据包络分析法、灰色理论分析法等数理统计方法，开展综合评价，最后得到最佳路线方案。

2.1.3 注重生态保护

基于绿色公路设计理念，在高速公路路线设计方案比选指标体系中，生态环境保护占据着举足轻重的地位，必须坚持生态环保选线的原则，路线设计要尽可能避让自然保护区、水源保护区、文物保护区、湿地保护区等区域。尤其是在西部高原环境下，植被覆盖率低、水土流失严重、生态环境脆弱，为了满足西部经济发展需求，高速公路工程建设持续增多，需要正确处理公路建设与环境保护之间的关系，遵循预防为主、保护优先、建设与保护并重的原则，减少工程建设活动的环境负效应，实现工程建设与环境保护的统一规划、统一设计、统一施工，维护大地机体和山水格局的连续性，尽可能避免生态环境空间和视觉环境空间的割裂，使高速公路与周边环境形成有机整体[2]。

2.2 道路结构绿色设计

2.2.1 路基结构设计

路基结构必须具备良好的强度、刚度和稳定性，能够为路面结构提供有力支撑。除了常规性设计，在绿色公路设计理念指导下，路基设计更加注重挖填平衡和环境保护，优化土石方量的调配设计，节约利用土地资源。路基横断面形式、设计高度、边坡坡率是影响土地利用的主要因素。路基高度受地形、地质、地貌、地下水位、路线设计、构造物布局等方面影响较大，在平原地区，不能过多地增加土石方工程量和土地占用，而且要保证路基稳定性，减少地下水、 地表水的冻胀作用影响；在山区，受地形地势的限制，为了保证路基的一致性，可能会出现大面积的挖填。常见的路基结构形式有挖方路基、填方路基、半填半挖路基，其中，挖方路基要减少自然山体的开挖量，减少余方弃置，并将挖方中的优质土资源化利用；填方路基的填方量较大，占地面积较多，可以将路基设计成台阶型或折线型，更好地适应地势变化，减少取土数量；半挖半填路基通常将原地面标高作为路中心标高设计，这样可以保证土方数量的横向平衡，从而实现减少土石方挖填的目的。

高速公路具有分向分道行驶的特点，在横断面设计时，为了更好地适应地形条件，还可以采用分离式错幅车道设计方式，对每个方向路线单独设计，能够减少土方工程量。不同地形路段的交通通行需求不同，因此，需充分考虑交通量和通行能力要求不对称的特点，合理调整两个方向的路基断面设计宽度，更好地适应自然条件，减少土地资源浪费，发挥高速公路的高效通行作用。

2.2.2 隧道桥梁设计

在高速公路设计中，桥梁工程发挥着重要的作用。作为路网设计的关键节点，其能够有效跨越障碍物，减少道路占用土地，为生产生活和动物迁徙提供通道，从而实现节约资源、保护环境的效果。有些高速公路路线设计与桥梁设计缺乏整体性，在路线设计多方案比选时，没有充分考虑桥位选择的重要性，更加强调桥位选择服从于路线设计，导致土地大量占用、工程量增加。所以，应将路线设计与桥梁设计结合起来，根据地形地质、水文情况、通行需求、征地情况等综合因素，合理选择桥位。在服从路线走向的基础上，如果遇到特大型桥梁，需要与绕行线路进行深度比选，调整局部线形设计方案。一般选择河道顺直、地形条件良好、岸线稳定的地方作为桥位选址。确定桥位方案后，选择合适的桥梁结构形式。在平原地区，如果没有特殊要求，桥梁结构要满足功能需求，做到节约用地、挖填平衡；在山岭地区，跨越沟壑是桥梁的主要作用，桥梁结构要满足地形地貌要求，能够保护生态环境，合理设置墩台基础。充分重视高速公路立交匝道设计，优化匝道线形，保证车辆分流、合流的安全性和便捷性，满足主线通行能力。同时，减少占地量，结合周边自然环境，做好匝道平纵面设计。在高速公路设计时，当遇到高山难以越过的地段，一般会采用隧道的方式通过，这种思路符合资源节约理念，但是建设隧道对自然环境影响较大，需要充分考虑周边地质条件，避免产生地质灾害，减少对生态植被的破坏。

在隧道设计时，要遵循早进洞、晚出洞的基本原则，合理选择进洞、出洞位置，尽量避免大挖大填，保证洞口的稳定性、环保性、美观性，能够与自然景观相协调。经过适当处理后，与原地面平顺衔接，防止出现高边坡、偏压进洞等问题，这样容易引发地质灾害，也不利于周边环境的保护。还要合理选择隧道结构形式，隧道断面净空应满足长期运营需求，避免重复建设造成的资源浪费和环境破坏[3]。

2.3 附属工程绿色设计

2.3.1 边坡护设计

边坡设计在高速公路绿色设计中至关重要，必须合理确定坡率，不能盲目为了减少挖填工程量提高坡率，这样可能会引发工程地质灾害，而且无法实现生态修复效果；坡率较低会占用大面积土地，也不利于经济利益和环保效益。根据坡面处置情况和稳定情况确定边坡坡率，在黄土等特殊地质条件下，可以采用缓边坡设计方案。边坡防护工程应秉承工程防护与生态保护结合的原则，兼顾防护功能与景观效果。结合当地特殊环境条件，合理规划设计边坡防护工程，减少圬工砌体，以往的浆砌片石、喷射混凝土、高挡墙护坡工程妨碍了植物的生长和生态修复，不利于汽车尾气的吸收和空气质量的调节，而且视觉效果较差，不符合绿色公路设计理念。所以，要摒弃这种过于人工化的防护形式，积极采用以植物为主的防护设计。如果边坡较缓，可以直接栽种绿化植被；如果边坡较陡，除了最大限度地保护原有植被和岩性完整，还需要采取相应的防护措施。在采用植物防护设计方案时，尽可能采用本地生长植物，提高植物适应性和成活率，降低养护管理难度。

2.3.2 绿化景观设计

高速公路工程对景观绿化设计要求比较高，需要通过景观绿化营造良好的驾驶条件，有利于保证行车安全。景观绿化设计必须结合高速公路沿线自然环境和景观风貌，在路域内以敞开式绿化为主，充分利用自然景观，突出沿线地域特色，精心设置各种适合生长的苗木花卉，体现乡野田园风情。边沟以内不能种植乔木，这样会加重交通事故的后果。草种、树种的选择要综合考虑环境适应性、整体美观性、护坡加固性。不能采取植物防护的边坡，可以在边坡平台及坡脚处种植蔓类植物，在坡顶种植悬垂类植物。中央分隔带是行车视线触及较多的地方，中央绿化设计应达到美化、吸尘、防眩、诱导视线的效果，可以选择枝型紧密且常绿的树种作为防眩植物。在高速公路关键节点做好重点绿化设计，比如，在高速公路立交环岛内，结合现有条件，建立疏林草地、雨水湿地、森林苗圃等景观体系，积极融入海绵城市理念，结合排水系统设计，将路基路面积水快速汇集到特定区域，有效控制雨水径流，实现吸纳、缓释、蓄渗等多种功能，提高水资源利用效率。

3 结语

综上所述，高速公路设计涵盖了道路选线、道路结构、隧道桥梁以及相关附属工程设计。在绿色公路设计理念的指导下，除了要达到规范设计标准外，还应注重资源节约和环境保护，尤其是在道路选线设计时，涉及的影响因素较多，必须充分利用现有资源，建立全面科学的评价指标体系，从众多设计方案中选出最优方案。在具体工程设计时，同样要提高资源利用率，降低建设活动的负面影响。