长湘高速生态防护措施的研究与应用

甘灿欢

(中铁十二局集团 第七工程有限公司， 湖南 长沙　410004)



长湘高速生态防护措施的研究与应用

甘灿欢

(中铁十二局集团 第七工程有限公司， 湖南 长沙410004)

摘要：在发展绿色低碳新理念备受关注的背景下，以京珠复线长沙至湘潭高速公路科技示范工程为例，结合本工程建设概况，通过分析项目区域环境特征，将绿色低碳高速公路建设与生态环保措施的研究与应用相结合，分别阐述了在高速公路建设过程中多种生态环保措施的研究和应用效果，并论证了绿色低碳高速公路建设与生态环保措施研究与应用的必要性。

关键词：高速公路； 公路建设； 绿色低碳； 生态环保

高速公路建设对农田占地等土地的利用、能源的消耗、环境的污染及对生态平衡的破坏，直接关系到公路能否健康地可持续发展[1]。为响应国家政策并符合资源节约、生态环保、污染治理的要求，在高速公路全寿命周期内，开展绿色低碳技术研究、绿色低碳高速公路建设，研究并应用先进生态环保措施，对于提高资源和能源利用率，防治环境污染、维持生态平衡，以及提高公路运营效率和优化服务质量举足轻重，对于交通运输行业的发展势在必行。本文以京珠复线长沙至湘潭高速公路工程为例，通过对本工程区域环境特征进行评价分析，针对长湘高速公路所在区域环境特点，开展绿色低碳高速公路建设与生态环保措施的研究，在满足工程竣工环保验收的要求[2]、打造两型科技示范工程的同时，降低公路建设所需资源资本、实现环境保护最优化和资源配置最优化的同时，并提高环境舒适度和公路的服务品质，实现交通行业在经济效益、环境效益以及社会效益和谐可持续发展。

1工程概述

交通运输部[2009]333号文件《关于同意湖南省交通运输厅组织实施京珠复线长沙至湘潭高速公路资源节约型和环境友好型科技示范工程的函》作为批复文件正式确认了长湘高速为“科技示范工程”。该工程实施期限为3 a，实施阶段起于2009年12月，终止至2012年12月。该工程是我国高速公路网南北大通道京珠复线湖南段的重要组成部分，路线起于望城县茶亭，北接岳阳至长沙高速，止于湘潭市塔岭，南接湘潭至衡山西线高速公路，主线全长74.902 km，按双向六车道高速公路标准建设，设计速度120 km/h。

2生态环保措施研究与应用

2.1生物隔离栅技术

高速公路路域两箱的安全防护，初始都是采用实体隔离墙，近年来广泛采用金属隔离栅，但金属隔离栅成本高、易生锈、易损坏，且容易被偷盗，需经常维护，使用年限短等缺点[3]。为此本工程开展了生物隔离栅技术的研究与应用，通过采用对当地环境条件高度适应的刺篱植物，包括马甲子、火棘、积壳、金樱等，以起到封闭和隔离的作用。根据区域环境及地形土质特征，研究采用两种种植模式，其模式设计图见图1和图2。

图1　生物隔离栅种植模式一(单位： mm)

图2　生物隔离栅种植模式二(单位： mm)

针对生物隔离栅施工存在的苗木栽植成活率低、缓苗期长和不能全年施工的突出问题，遵循生物学、园林学、公路学等多学科技术原理[4]，研究提出了生物隔离栅植物新型环保无纺布容器苗培育技术，攻克了生物隔离栅施工关键技术，并建立了84.9 km的生物隔离栅示范工程，目前生长状况良好，达到了隔离封闭的要求，现场应用如图3所示。采用生物隔离技术不仅可发挥良好的封闭和隔离效果，所用的植物篱笆还可在节能减排方面发挥作用，可固土护坡、防止水土流失，并美化公路沿线生态环境，较金属隔离栅节省成本近35%，具有明显的环境和经济效益。

图3　生物隔离栅现场应用

2.2生态型水环境保护与处理技术

公路建成投入运行后，车辆尾气中携带的污染物、汽车轮胎磨损的微粒、车架上粘带的泥土以及车辆运行不佳时泄露的油量，运营过程中通行车辆若运载各类危险品和有毒有害物品，在车祸时其有毒有害物质就有可能通过桥梁泄水孔流入桥下水域，造成水域污染。针对上述问题，本工程提出了一种“生态型水环境保护及处理技术”，并进一步形成了高速公路桥面或路面径流的常规污染物收集处理与事故应急系统。根据路面、桥面径流水汇入水体的水质要求，可采用的处理技术主要包括：氧化塘、植被控制、人工湿地以及这些技术的组合，结合实际工程特点以及受纳水体的保护等级要求，提出了3种不同处理深度的收集处理与应急系统，如图4所示。

图4　生态径流收集及应急处理系统工艺流程图

为加强对长湘高速公路沿线湘江、沩水等重要水资源的保护，采用技术每年将净化路面径流200万m3以上，为工程沿线提供了大量的能满足渔业养殖、农业灌溉要求的水资源；参照京珠高速径流污染源强测算，每年将消减路面径流各类污染物总量400 t以上，环境效益显著；坚持了“点源与非点源控制并重”的理念，建立“过程控制与末端处理”相结合的、适宜于公路建设项目特点的水环境保护体系，为其他公路建设项目提供了实践经验和工程示范。如图5。

图5　生态径流收集及应急处理系统现场效果图

2.3生态声屏障防噪技术

为从源头上对噪声污染进行控制，有必要对高速公路沿线的噪声水平进行全面分析，并采取必要的降噪措施来减弱噪声对高速公路沿线声环境所造成的影响。声屏障作为一种降噪措施可有效防治公路噪声，目前已得到了较为广泛的应用。湖南省高速公路虽然建设了大量声屏障，大多采用的为传统声屏障，设计形式单调，需消耗包括金属、混凝土、塑料等材料，这样将在浪费大量资源的同时对环境造成污染，不符合目前提倡低碳经济的发展潮流。因此，在保证降噪性能的基础上，兼具良好环保性、景观协调性及经济合理性能较高的生态型声屏障已经逐渐成为未来高速公路声屏障的发展趋势。工程基于声屏障吸声、隔声降噪原理和景观协调性建设需求，研发了共4种结构形式的生态声屏障，包括：斜板式生态声屏障、模块化生态声屏障、箱体式生态声屏障和网箱式生态声屏障(如图6)，以有效防治公路噪声。研究还根据生态声屏障特殊立地条件，确定了与环境适宜的10种植物，例如剑麻、国庆菊等，以常绿乡土优势种为主要植物种类，搭配观赏性小灌木或草本植物，营造出具有地域特色的生态景观。

上述工程生态声屏障防噪体系可实现隔声量在10 dB以上；在养护条件适宜的情况下，使用寿命可以达到15～20 a；该类型声屏障可满足投入和养护费用较传统声屏障少10%左右；与周围环境融合，景观效果好且持久；结构简单，易于施工维护和工厂化生产；具有一定的生态效益。如图7。

1) 斜板式生态声屏障

2) 模块式生态声屏障

3) 网箱式生态声屏障

4) 混合式生态声屏障

图7　生态声屏障现场效果图

3经济社会环境效益论证

工程通过关键技术攻关和成果推广应用，节约集约利用土地资源、循环利用工业废渣、综合利用不良土及隧道弃渣，已创造经济价值达3.5亿元。综合利用隧道节能技术，较同类项目相比隧道运营能耗降低22%以上。采用适宜于湖南地区高温多雨的气候特点的沥青路面典型结构，延长了路面的使用寿命。

全面实施路面径流控制措施，以京珠高速类比测算每年将净化约200万t以上路面径流，年消减各类污染物排放总量达400 t以上。推广应用新型生态声屏障，经测试，噪声敏感点降噪达10 dB以上。工程还成功化解了“两型”试验区对重大工程建设的众多制约条件，加快成果转化为现实生产力的进程，总结和提炼一系列先进科技成果，培养与锻炼了一大批科技人才和管理人才，促进了行业技术进步，为公路交通科技的集成创新和成果转化探索出一条可行而有效的途径，为两型交通建设提供了示范；建设“两型”公路，服务“两型”社会的建设理念，对湖南省及全国的公路建设具有重大的指导意义。

4结语

本文以京珠复线长沙至湘潭高速公路工程为例，通过对本工程区域环境特征进行评价分析，针对长湘高速公路所在区域环境特点，开展绿色低碳高速公路建设与生态环保措施的研究，在满足工程竣工环保验收的要求、打造两型科技示范工程的同时，降低公路建设所需资源资本、实现环境保护最优化和资源配置最优化的同时，并提高环境舒适度和公路的服务品质，实现交通行业在经济效益、环境效益以及社会效益和谐可持续发展。

参考文献：

[1] 张劲泉，王昭春，易振国，等.绿色公路建设关键技术研究与实践[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2] 刘长兵，吴世红，林宇.交通工程竣工环境保护验收指南[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3] 秦晓春，沈毅，邵社刚，等.低碳理念下绿色公路建设关键技术与应用的探讨[J].公路交通科技，2010，70(10)：308-311.

[4] 王成玉.高速公路路域生态恢复技术研究[D].南京：东南大学，2008.

文章编号：1008-844X(2016)02-0111-04

收稿日期:2016-04-13

作者简介:甘灿欢( 1980-) ，男，工程师，从事高速公路施工管理工作。

中图分类号：U 418

文献标识码：B