新形势下的生态公路设计理念与实现

戚洪峰

（浙江数智交院科技股份有限公司，杭州310000）

1 引言

近年来，我国公路交通网络日益发达，但是，其在为人们出行提供便利的同时也不可避免地与周边生态环境产生了矛盾。如公路工程建设施工中，会在不同程度上破坏周边土壤结构、生物多样性，增加水土流失隐患。再如，公路通行中，汽车尾气会污染空气，威胁周边居民的身体健康等。为协调公路建设及运营与周边生态环境的关系，生态公路设计理念应运而生，其以资源节约、环境保护为根本目标，从设计阶段考虑公路建设对环境的影响，以生态技术、生态材料的应用将公路建设对周边环境的影响降至最低，进而实现公路及生态环境的可持续发展。

2 生态公路设计理念概述

2.1 生态公路设计目标

生态公路设计目标是对生态公路内涵与本质的集中体现。从生态公路的概念来看，其是指在位置、结构、施工工艺、施工材料等各个方面，以满足公路基本功能为基础，对周边地质、土壤结构、生物多样性等生态环境影响最小的公路。

作为生态公路设计的依据与价值导向，生态公路设计目标包括2方面：（1）生态公路设计应满足公路的交通运输需求，既需要保证公路的服务水平与建设质量，还需要适应当地的经济发展情况，具有一定的超前性；（2）公路交通运输功能的发挥不能以牺牲生态环境为代价，而是要采取有效的技术措施、工程措施、绿化措施、农业措施等，最大限度地降低公路建设各个环节对周边生态环境的影响。

2.2 生态公路设计理念

从生态公路的概念以及生态公路设计目标的角度，生态公路设计理念囊括5大方面的内容：

1）以保护、恢复、自然及乡土为核心的环保设计理念。在生态公路设计中，应充分考虑公路所在地的生态环境情况、物种多样性、植被覆盖率、人文景观及乡土文化等因素，在遵循生态环境发展自然规律的基础上进行公路设计，对于可能破坏环境的关键环节，要制订相应的保护措施，尽量减少公路建设对周边生态环境的影响。

2）可持续发展理念。即在公路设计阶段，深入领会经济发展、公路建设与自然资源三者之间的辩证关系，充分考虑自然生态环境的承载力，采用与环境科学相关的理论与方法，采取科学、适宜的污染控制措施等保护周边环境，保证公路设计能够促进经济发展、维持自然资源的永续性、提升公路质量。

3）以人为本及安全第一的设计理念。生态环境是由人、物、资源等要素构成的有机结合体，不仅要注重生态环境的协调与保护，还需要树立以人为本的理念，提升人们出行的舒适度与安全性。而以人为本以及安全第一设计理念的实现，需要依靠速度协调与景观协调[1]。一方面，公路路线的设计需要充分考虑驾驶员的心理基础，选择表征动态的车速进行线形设计，保证路线要素与设计速度相符；另一方面，在景观设计中，要注重因地制宜、回归自然，尽量利用自然资源进行景观设计，既可以实现公路景观与自然生态的协调，又可以有效避免因违背自然规律导致的景观后续维护困难的问题。

4）绿化美化设计。在选取公路建设材料及绿化植被时，需因地制宜，尽量选择当地产量富、优质的材料，降低运输及材料成本的同时，还可以大幅度节约公路建设资源。同时，采取适宜的方法进行边坡绿化，确保建成绿色、生态、美观的公路。

3 生态公路设计理念的路线设计

在公路设计阶段，应合理确定公路路线，节约公路占地面积，减少公路对生态环境的影响。基于生态公路设计理念的路线设计实现路径如下：

1）以环境协调性调研结果为基础，借助地理信息系统确定对周边生态环境影响较小的公路路线走廊带以及公路设计可能产生影响的区域。在此过程中，所确定的区域应当囊括不同设计方案中路线经过的走廊带，以及走廊带附近所有环境敏感区域。

2）在上述设计步骤的基础上，对公路与环境之间的关系及影响程度等进行评价，具体包括公路建设期间对环境的影响，以及公路运营期间对环境的影响。与此同时，请相关专家进行论证，借助地理信息系统形成包含4大要素的专题地图：需要保护的区域及资源、区域水土保持情况（经量化）、区域内土地用途及土地功能划分、区域内土地资源利用情况以及土地规划。

3）借助地理信息系统对区域空间环境敏感性进行分析，识别影响环境的关键性因素，按照各类因素的重要程度计算权重，在以上专题地图中进行叠加，形成反映环境敏感性的决策图。设计人员要综合对比公路建设难度、成本等因素，以保持公路功能及安全性为基础，选择对环境影响最小的路线设计方案[2]。

4）对上述可行性路线设计方案进行对比优选，选出与周边生态环境最为协调的路线设计方案。在此过程中，设计人员应树立生态公路设计理念，在选择合适路线的同时，结合路线对周边环境的影响程度、破坏程度等提出改善生态环境的工程措施、农业措施等，保证公路设计在功能性、安全性、经济性与生态性等各个方面达到高度统一与全面协调。

4 生态公路设计理念的路基设计

4.1 生态公路的边坡设计

为了落实生态公路设计理念，路基边坡设计既要保证边坡保护及稳固作用的发挥，又要遵循生态环境恢复与景观再造的原则。这就需要设计人员根据不同护坡形式采取适宜的设计方法：（1）无防护边坡一般土壤结构稳定，如果其面积较大、边坡平缓，可以通过图案式、自然式设计提升路基边坡的观赏价值。其中，图案式设计是指通过移栽袋苗、盆苗的形式形成对称、符号化或标志性的美观图案；自然式设计则可以利用草皮或与周边环境浑然一体的花卉、植被等改善路域景观质量。（2）针对具有防护工程的边坡，如各类骨架型护坡坡面，应在保证边坡稳定性的前提下，在骨架间隙内合理设计植被的种类、高度、颜色等；再如，混凝土铆喷火浆砌片石护墙边坡，可在坡面上设计突出的混凝土花篮，以挂花篮的形式增强边坡美观程度。

4.2 生态公路的中央分隔带设计

中央分隔带的设计不仅要考虑绿化与美化效果，还需要具备防眩与视线引导的功能。根据视觉原理，车辆行驶速度会影响驾驶人员视线与视轴中心的偏离程度，当车速较高时，极有可能导致驾驶人员的视线偏离视轴中心超过60°，此时，驾驶人员的视野清晰度明显下降，并可能出现眩晕情况。因此，设计人员需要保证中央分隔带的植被高度在驾驶员视线高度之上。与此同时，在直线平坡地段，应在中央分隔带中线位置种植植被，在小半径曲线路段，则需要在靠近曲线内侧车道的路缘带处设计植被中线，以此发挥中央分隔带的视线引导作用。此外，在设计植被类型时，需要考虑植被的适宜性与存活能力。

4.3 生态公路的排水系统设计

排水沟的设计需要充分考虑路侧安全性、公路景观维护需求等因素，部分路段可以设计纵向卵石排水沟、蝶形排水沟或生态砌砖筑排水沟。其中，生态砌砖筑排水沟具有渗水功能，且美观性较强，能够与周边环境融为一体，建议在设计中将其设置在边坡底部，结合土工布稳定边坡。边沟的设计以矩形边沟为主，为了避免车辆误入，可将土路肩设计为弧线形，不仅可以使误入的车辆有明显的倾斜，而且在暴雨天气下可以起到排水的作用。

5 生态公路的沿线构造物设计

公路沿线构造物设计主要包括立交区设计、桥梁设计以及隧道设计。

1）生态公路设计理念下，立交区设计需要综合考虑位置、造型、坡面、景观等因素。（1）与路线设计相似，立交区位置的选择也需要对立交区与环境之间的关系、影响程度进行评估，根据不同区域的地形情况、地质特征、物种多样性、自然资源保护需求等合理确定立交区位置。（2）根据相交道路的交通运输量、等级等确定立交等级与性质，在此基础上，结合地形、地物等因素选择立交造型及其他设计参数。（3）立交断面，是指包围匝道区域的横断面，需要综合考虑匝道填土高度、地形及排水等因素。在填方时，可以采取坡面修饰措施，但需要注意坡面修饰所引起的高度变化。（4）立交景观设计宜采取具有现代感的设计风格，提升立交区的辨识度，在选择植被时，可进行大胆配色，注意在弯道外侧种植高的乔木，可以引导车辆行驶方向，并满足驾驶员心理需求[3]。

2）公路桥梁设计包括桥型、线形、景观等设计。在设计中，既要保证桥梁的稳定性、坚固性以及桥梁与公路过渡段的自然性，还需要注重桥梁色彩、机理以及景观元素与周边生态环境相协调，在保证桥梁通行安全性的基础上，适当融合乡土文化、地域文化特色，使桥梁达到美观、文化底蕴深厚、色彩与地域文化相呼应的效果。

3）生态公路设计理念下，公路隧道的设计要注重美学、生态学及力学特性的统一。在保证隧道安全性、稳固性基础上重视洞口位置的设计，例如，以醒目的颜色、标志等突出洞口的轮廓，提醒驾驶员安全出入隧道；再如，在洞口处栽种由高到低的树木，形成强烈的视觉冲击。

6 生态公路设计理念的其他设施设计

除上述设计要素，生态公路设计还包括标识及指示牌设计、护栏及道牙设计、取土坑及弃土场设计等。

1）在公路标识牌及指示牌设计中，设计人员需要考虑其具体功能，尽量增加其明视度。例如，黄色背景，黑色字的明视度较高；而绿色背景，红色字色的明视度则较低，设计人员还需要参考相应资料予以选择。同时，在信息表达上，尽量以直观、简洁的符号及图形为主，必要时可以用文字辅助说明、解释与强调。

2）护栏可以避免车辆冲出道路，降低安全事故发生概率，而护栏设计要避免固定化、模式化，需要考虑驾驶员行驶的舒适度，尽量减少网格式护栏设计，消除护栏对驾驶员造成的束缚感，可以采用饱和度低的色彩涂饰装护栏，线条可适当柔和，以形成别样的视觉效果。公路的人行道设计，要保证高度和谐统一，如果建设材料充裕，可以选择本地天然石材铺设道牙。

3）公路建设过程中，取土坑、弃土场会对周边地质、环境、植被等造成不同程度的影响，因此，在取土坑、弃土场的设计中，需要遵循保持水土、保护环境、环境恢复的原则。如将取土坑设计为鱼塘形式，不仅可获得经济效益，还可以减少填埋作业量。再如，针对弃土场，可选择豆科植物予以绿化，主要原因在于豆科植物根系发达，尤其是固氮根瘤菌，可以起到肥沃土壤的作用，有助于恢复已经遭到破坏的土壤。

7 结语

新形势背景下，公路生态设计已经成为公路设计中不可分割的组成部分。生态公路设计理念强调环境保护、资源节约、安全协调、绿色美观，因此，在公路设计中，需要遵循因地制宜、可持续发展的原则，保证公路功能性、美观性、经济性、生态性、安全性高度统一，及时采取合理措施来修复遭到破坏的生态环境，并以工程措施、农业措施、绿化措施等提升公路设计的生态效益。