道路工程生态设计理念和方法

申泽春

（湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙 410007）

道路工程生态设计理念和方法

申泽春

（湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙 410007）

道路工程是联系区域交通、经济和社会发展的枢纽，在全球化可持续理念的背景下，进行道路工程的生态设计将是重要发展趋势。结合道路工程建造、运营等全生命周期的特点，认为环境保护、可持续、绿色节能和以人为本是推行道路生态建设的基本理念。生态建造设计、生态运营设计、生态系统可持续设计和生态环境景观设计是实施道路生态设计的四个重要环节，需要在上述理念的引导下引进新材料、新工法和新技术，促进道路工程的生态化设计。

道路工程；生态设计；海绵城市；可持续理念；设计方法

0　引言

道路工程是联系区域交通、经济和社会发展的枢纽，对人类进步和信息沟通产生很大的促进效应。道路路网的建设不可避免地对周边生态环境造成影响，且这种影响是多方面的，例如动植物生态系统的破坏、景观影响、环境污染、资源浪费等。随着经济的全球化发展，可持续的设计理念愈加凸显，道路工程的生态设计将变得越来越重要［1，2］。

道路生态设计就是在道路建设、运营或重建等全生命期间，尽量使其对环境影响达到最小的设计方法和过程，根据生态设计的理论及发展历程，道路生态设计需满足3R设计原则，即reuse，reduce，recycle，通过利用可再生资源，循环利用建造物质，将环境污染和生态系统的破坏降到最低，最大效益利用建造资源，促进道路工程与周边生态环境友好协调共处［3，4］。

在生态系统设计理念下，本文将探讨道路工程生态设计的基本理念，并建立道路工程的生态建造设计、生态运营设计、生态系统可持续设计和生态环境景观设计，阐述各类设计的基本理念和实施方法，最后基于案例分析说明生态运营设计的重要性，促进我国道路工程生态设计的发展和可持续设计理念的执行。

1　道路工程生态设计理念

设计理念是执行设计方法的核心，道路工程的设计需要围绕基础环保、可持续性发展、绿色节能和以人为本等设计理念执行。

1.1环境保护理念

道路的设计应充分考虑路线规划对人文景观和优秀生态系统的破坏，对于历史保护环境和受保护的生态系统，需要采用绕行原则尽量保护原有的生态构造；对于一般的道路周边环境，同样以占地最少和减少工程开挖的原则，保护基础的地形、地貌和生态环境。对于已经形成破坏的道路建设，应进行后期的恢复设计，例如施工前对植物地表土或周边植物形成破坏的，需要在建造完成后进行恢复建造，使道路结构的设计与原有的周边环境协调共处。

1.2可持续性发展理念

道路的可持续发展需以道路建设的经济利益和生态保护协调，一方面道路的建设尽可能发展沿线经济圈，实现资源的共享、交流和进步，提高人们的生活质量和出行方式，另一方面道路建造中不以牺牲贫困地区的环境资源为借口去促进城市经济的发展，应该实现城乡协调发展，同时采用环保建造材料将环境污染和资源消耗进行优化配置。

1.3绿色节能理念

在现有的建造技术下，道路工程的施工和运营都不可避免地对周边环境形成较大的破坏，而降低这种破坏一方面可以采用高效的节能环保材料和施工工艺，控制环境污染源；另一方面可以通过道路绿化减缓道路建设和运营对于地貌破坏、噪声及空气污染和水土流失的影响。植树、植被是常用的绿化方法。

1.4以人为本理念

以人为本不仅要保障道路使用者的安全性能和舒适性能，还要保证道路周边人们的生活质量。道路的线形设计需要考虑道路使用者在以一定的驾驶速度行驶，反应驾驶人员的心里变化，通过道路纵横向线形和设计要素的搭配，保障车辆行驶的安全性和驾驶的平缓性。作为道路周边人员，道路的建设尽可能提高周边经济发展和居民的生活质量，最为重要的是不产生施工噪声、粉尘和有害物质排放、行车噪声和尾气等污染。

2　道路工程生态设计方法和过程

在生态设计理念的驱动下，对于道路工程的生态设计应该贯穿施工、运营甚至拆建全生命过程，以下重点分析生态建造设计、生态运营设计、生态系统可持续设计和生态环境景观设计的实施方法和技术。

2.1生态建造设计

道路工程的建造过程是决定道路设计是否生态化的基础，施工中相关建造技术和建造材料决定了道路的后期使用性能和周边环境影响。现有的粗放型建造工艺，需要很大的施工作业现场，粉层和土方植被破坏司空见惯，资源的利用率低和有害污染物质排放对周边环境的居民、田地和植被影响严重，需要改造现有的建造材料和施工技术。

热拌沥青混合料HMA（Hot Mix Asphalt）是目前应用广泛的沥青路面结构形式之一。但该路用结构在施工过程中会消耗较大的能源，同时施工过程中排放的废气和粉尘等，还会严重影响施工人员身体健康和周边环境的环保。温拌沥青混合料技术是目前发展的节能环保的沥青面层施工技术，通过沥青发泡或添加活性添加剂等方法，提高沥青在低温状态下的拌合和易性［5］，温拌技术的拌合温度一般可降低10℃～40℃；石料的加热温度和沥青的保温温度都降低，直接降低沥青加工的燃油成本30%左右，同时施工过程中粉层、烟雾等显著降低。表1是温拌沥青的路用性能及其与规范比较。

表1　温拌和热拌沥青混合料的路用性能

2.2生态运营设计

道路工程在运营过程中，不可避免的因材料退化和环境作用而出现开裂、破坏等问题，道路结构的破坏影响交通行驶安全性，而其维修加固又降低了交通通行效率，造成经济的影响。另一方面，道路运营中的排水是关注的核心问题，特别是城市道路结构，一方面路面的雨水混合尾气和车辆泄露汽油等，形成很大的污染；另一方面如若排水不利在强降雨作用下，会出现淹埋的问题，生态的运营设计需要关注上述难题。

温拌沥青技术和路面再生技术是保障道路结构性能的保障措施，温拌沥青可以在各种环境下施工，且温拌沥青和易性好、施接缝便捷、容易摊铺施工、温降速度快等优点，能够用于局部路面的修补施工，且恢复快速，保障道路的使用性能。路面再生技术是通过专用设备将破损很严重的路面结构进行重新拌合、调料并重新铺设，最大程度利用原有的建造资源。

路面排水设计是城市道路工程的关键工程，路面的排水需要考虑周边环境特征和地质状态，进行路网体系的整体规划，对于城市路面排水设计需要综合城市其他设施进行综合考虑。对于污染物的处理，目前逐渐发展起来的污染物就地处理的排水措施能很好解决上述问题，透水性水泥混凝土路面的典型构造示意见图1，上部透水性的水泥混凝土可以将雨水渗入，减少地表水压力，同时多孔隙水凝稳定基层可以吸附、截留有毒和污染物质。另外，可以采用U型槽的断面泄水方式，将水流很好地集散并降低水流对周边环境影响，如武汉市花山大道就采用植草沟式生态断面，将路面雨水汇入植草沟中进行生态处理［6］。

图1　透水性水泥混凝土路面结构示意图

2.3生态系统可持续设计

道路工程的建设，对沿线的生态系统形成阻隔效应，特别是动物生态系统的破坏。很多道路工程建设完成后，由于交通噪声影响引起鸟类的迁徙，交通路灯影响动物的休眠时间，道路阻断左右两侧的动物交流并有动物撞死的问题，需要在设计阶段考虑上述因素的影响。

首先路线的规划需要考虑上述生态影响，通过生态系统的指标评价和分析，确定最合理的道路建设；同时，道路两旁视道路等级在两边设置栅栏，并设置一定数量的通道或涵洞，保障两边动物的交流和迁徙，最后采用环保设计手段降低道路运营对于周边生态环境的影响，例如污染物处理等方式。

2.4生态环境景观设计

景观设计师们提出的水资源管理方法同样也将“城市热岛效应”视为整治目标。此热效应来自于城市建筑过度集中与市政设施的硬质化，进而造成缺乏活力的地表，同时过于稀少的植物只能向空中蒸腾少量水分，不仅影响环境的舒适性也使空气质量每况愈下。景观设计是生态设计的重要组成之一，景观设计需要将道路的使用功能和周边环境进行友好协调和过渡。道路的生态环境景观设计主要通过植被保护、植草、植物等方式，将道路景观与周边环境协调进来。例如高速公路的设计中，需要在边坡中设施植草，实现道路结构向周边农林的美观过渡；在普通公路设计中，在道路两旁种植树木，一方面绿化环境使驾驶人员具有舒畅的驾驶心理，另一方面通过绿化树木降低交通污染向周边的扩散传递；在城市道路设计中，通过设置优美的道路线形及道路装饰、灯光等，使其与周边环境优化协调。

3　结　语

在全球可持续发展的背景下，道路工程的生态设计将是未来备受关注的话题。道路工程的生态设计需要考察道路工程在建设、运营甚至拆建等全生命周期对周围环境的影响，确定合理的设计方法。环保、可持续、环保和以人为本的设计理念是驱动道路工程生态设计的基础，本文提出道路生态设计的四个关键环节：生态建造设计、生态运营设计、生态系统可持续设计和生态环境景观设计，每个环节需要引进新理念、新材料和新工法，以促进道路工程的生态化设计。如今经常被使用的“海绵城市”一词也是为道路工程的生态设计概念赋予了清楚的意象。此类设计理念往往超越了技术与功能的目的，在解决问题的同时也大幅度地提升了景观和环境的品质。

［1］章毅.城市道路设计中的生态理念与技术 ［J］.湖南交通科技，2012（4）:37-40.

［2］孔庆伟，廖彩凤.生态道路设计若干问题探讨［J］.城市道桥与防洪，2012（7）:52-54.

［3］李月辉，胡远满，李秀珍，等.道路生态研究进展［J］.应用生态学报，2003（3）:447-452.

［4］刘世梁，崔保山，温敏霞.道路建设的生态效应及对区域生态安全的影响［J］.地域研究与开发，2007（3）:108-111.

［5］仰建岗.温拌沥青混合料应用现状与性能［J］.公路交通科技（应用技术版），2006（8）:26-28.

［6］李江伟.生态设计在城市道路中的应用研究［D］.安徽合肥:合肥工业大学，2009.

U442

A

1009-7716（2016）07-0069-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.020

2016-04-15

申泽春（1984-），男，湖南怀化人，工程师，从事市政道路、路桥设计工作。