环保型公路路基设计方法研究

张 波

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081

1 环保型公路路基设计理念及设计原则

1.1 设计理念

基于环境保护原则对公路路基进行设计应当重视道路本身与外部环境之间的和谐关系，秉持“创新、协调、绿色、开放”的设计理念，确保公路路基建设期间能尽可能地节约资源、减少污染、降低工程成本，并建设以质量优良为前提，以生态环保为关键特征的公路工程。环保型公路路基设计应重点关注以下几方面内容[1]：第一，强调全生命周期，即环境保护的理念应贯穿至公路立项、勘察设计、施工、运营、养护等各个阶段；第二，在路线方案比选阶段就要重视节地、节能、节材和环境保护，避免路基出现高填深挖现象，尽量做到土石方平衡；第三，公路路基边坡防护应选择与自然环境相协调的生态防护形式。

1.2 设计原则

（1）预防为主原则。环境保护设计内容应纳入公路总体设计，路基设计应结合自然地形、地貌，充分重视水土流失、生态破坏等环保问题，最大限度地减少环境损害问题的发生，以更好地体现路基工程建设价值与环保特性。

（2）保护优先原则。环保型公路路基设计应当把生态保护放在优先位置，在生态利益和其他利益发生冲突时，优先考虑生态利益，工程建设应满足生态可持续性的要求。

（3）因地制宜原则。路基设计期间，工程人员必须深入现场详细勘查地质条件，充分了解工程所在地的自然环境、地形特征及水文条件，制订经济合理又环保的路基设计方案，以确保路基稳定性，提高沿线资源利用率。

（4）加强绿化原则。路基应留出适当的绿化空间，在边坡平台、护坡道等位置布置一定的绿化带或景观植物，这样不仅可以提高公路的美观度，还能缓解驾驶人员的疲劳感，并减轻水土流失，提高边坡的稳定性，达到环保、防护、美化的多重目标。

2 环保型公路路基设计方法

2.1 路基整体方案环保设计

从环境保护的角度考虑，高路堤及深路堑对自然景观和道路沿线植被破坏较大。公路路基设计时应对路基填方高度、挖方高度进行合理的控制，对于高填深挖路段，应采用加大桥隧比例的方案，减少高路堤和深路堑对自然景观和植被的破坏。当路基填高大于20m，挖深大于30m时，应进行桥隧替代方案的论证[2]。

2.2 路基构造物环保设计

公路路基构造物设计应体现与自然环境协调和就地取材的原则。

（1）路基防护工程环保设计。路基防护应尽量避免使用高大混凝土或浆砌工程防护结构物，在满足功能和条件许可的前提下，路堤、路堑边坡优先采用生态防护工程或圬工防护工程与生态防护相结合的设计方案。生态防护的主要功能是防止边坡受到水流冲刷发生破坏，公路路基边坡常用的生态防护措施有直接喷播绿化防护、挖沟植草绿化防护、三维网喷播绿化防护、客土喷播绿化防护、土工格室绿化防护、植生混凝土防护等。圬工防护工程与生态防护相结合可实现防护与绿化的兼顾，常用的圬工防护工程与生态防护相结合的措施有植被混凝土防护、骨架植被防护、阶梯式护面墙等[3]。路基设计中应根据工程结构稳定性及环保要求选用合适的路基防护措施。

若必须采用圬工挡墙及圬工边坡防护，可在边坡底部、边坡马道、挡墙底部等位置设置种植槽，槽内种植攀缘植物营造边坡绿墙，或在挡墙、边坡顶部种植垂枝植物对防护工程进行绿化（见图1）。

图1 路基防护工程环保设计示意图

（2）路基排水工程环保设计。路基设计时需重点关注对环境影响较大的边沟、排水沟、截水沟等地表排水设施。路基边沟常用的断面形式有三角形、浅蝶形、矩形、梯形等[4]。传统的公路地面排水设施多采用圬工砌筑，可考虑在排水设施周边采用植草种树等绿化措施进行遮掩，绿化措施应与路基填挖方边坡统一考虑，并做到与周边自然环境相协调。因传统圬工边沟对自然生态造成破坏，在满足排水功能的基础上，应优先考虑采用与沿线地形、地貌和自然环境相协调的生态边沟。生态边沟采用立体式多层排水组合方式，底部排水、顶部绿化，边沟同时满足排水和生态环保的要求。生态边沟的主要形式有双侧柔化浅蝶形、双侧柔化U形、单侧柔化L形、单侧硬化形、埋管+生态明沟形[5]。

2.3 路基弃方利用设计

山区公路受地形地貌等因素影响，路基挖方常多于填方。路基设计人员可从以下角度出发，实现挖余土石方的有效利用。

（1）将路基填方边坡与山体之间的区域填平，可避免路基内侧积水，减少涵洞设置，同时可以消化路基土石方，填平区域根据需要进行绿化或复耕（见图2）。（2）路基外侧地形较缓时，可放缓填方边坡坡率，边坡采用喷播植草绿化。（3）挖方石料除满足填方要求外，也可作为路基防护工程、排水工程的片石料来源。（4）路基开挖剥离的表土可应用于复耕、植被恢复，也可用于其他区域的土地整治。

图2 路基弃方利用设计示意图

2.4 弃土场环保设计

弃土场选址应充分考虑节约用地，原则上不占良田、堰塘等农用设施，宜选择水量较小的荒沟、凹地、冲沟等处，同时应考虑弃土完毕后的弃土场绿化及土地的再利用。具备耕种条件的弃土场应考虑复耕，不具备耕种条件的应对裸露边坡及弃土场平台采用喷播植草、间植乔木和灌木等方式进行绿化，以尽快恢复生态环境[6]。为了避免水流冲刷弃土场引起水土流失和环境破坏，弃土场必须设置完善的截排水实施将水流引出弃土场范围以外，再利用天然沟渠或人工排灌渠排出。

2.5 路基边坡绿化设计

路基边坡分为土质边坡和岩质边坡，绿化方案随着边坡坡度、边坡高度、岩土体性质等因素的变化而变化。其中，土质边坡绿化主要目的是减轻坡面冲刷，确保公路的正常运营。如果土坡高度较矮，可选择种植适应能力强、耐旱、低矮的草坪固土护坡，并在护坡道种植矮小灌木类植物来美化环境。如果土坡高度较大，应选择不同植物种类（高低组合）来绿化坡面；岩质边坡可根据其分级特点来选择蕨类或者藤本植物绿化破面，并确保绿化具有空间层次感（见图 3）。

图3 公路路基边坡绿化示意图

3 结论

在分析环保型公路路基设计理念和设计原则的基础上，文章从路基整体方案、路基构造物、路基弃方利用、弃土场、边坡绿化等方面探讨了公路路基的设计方法，主要得出以下结论：（1）公路设计时应协调路基本身与外部环境的关系，坚持预防为主、保护优先、因地制宜、加强绿化等原则。（2）路基工程应尽可能考虑采用生态防护措施，路基排水优先考虑采用生态边沟。（3）填方路段可利用路基内侧填平或放缓填方边坡坡率等方式消耗弃方，以实现挖余土石方的有效利用。（4）弃土场选址应充分考虑节约用地，同时应综合考虑弃土完毕后的弃土场绿化及土地的再利用。（5）路基边坡绿化方案应根据边坡坡度、高度，岩土体性质合理选用，同时要做到与自然景观相融合。