淺析綠色公路設計理念及應用

■劉必煒

（福州路信公路設計有限公司，福州 350002）

0 引言

“十三五”及未來較長一段時期，我國公路仍將處于大力發展的戰略時期。面對日益嚴峻的土地、用海、能源等資源約束和不斷加大的生態環境壓力，公路發展不能再依靠大規模建設、粗放擴能方式解決，必須堅持低消耗、低排放、低污染、高效能的發展理念，探索并加快推進綠色公路建設。近日，交通運輸部印發《關于實施綠色公路建設的指導意見》，省級公路部門也相應制定《普通干線綠色公路建設實施細則》，明確提出了綠色公路建設中資源節約、提高能效、控制排放和環境保護等內容（如圖1所示），要求將綠色循環低碳發展理念在交通建設領域中體現，尤其在項目設計階段加以貫徹落實。

圖1 綠色公路建設涵蓋的內容

1 設計工作在綠色公路建設過程中的重要性

在工程建設項目中，設計工作是核心，針對性的設計理念將決定工程建設成型的方向，優秀的設計將直接用于指導現場施工，繪制建設藍圖。工程設計環節不僅影響建設項目的造價、質量、建成后產生的社會效益等方面，更是整個工程建設理念的體現。將生態、節能、環保、創新、經濟的思路始終貫穿于綠色公路建設工程中，無論從前期路線方案，到中期精細化設計，再到后期附屬設施建設及運營維護方案的確定，是否遵循綠色交通、科學設計的理念，是決定綠色公路建設成敗的關鍵。

2 綠色公路設計案例分析

2.1 項目概況

某新建國道項目位于福州市永泰縣境內。起點位于永泰縣葛嶺鎮瀨下村，連接現有的203省道，路線向西跨越大樟溪后沿大樟溪河岸布設，終點位于葛嶺鎮臺口村，與規劃的永泰三環路相接，路線全長約10.3km。項目采用雙向四車道一級公路兼市政功能設計標準。項目建成后將方便沿線村鎮的車輛便捷地連接高速公路及其他現有路網，有利于緩解203省道的交通壓力，促進縣區與市區緊密聯系，為永泰縣發展休閑旅游業提供便捷交通條件。

2.2 建設區域環境

項目建設區域年平均氣溫18.9℃，年平均降水量1500mm，受高差影響，立體氣候明顯，區內光能充足，熱量豐富，雨水充沛。區域內山清水秀、空氣清新、生態環境保護良好，可供開發的旅游資源非常豐富，特別適合近郊游、休閑度假游。

3 綠色公路設計思路及應用

本項目旨在深入開展“綠色品質工程”創建并結合交通部《關于實施綠色公路建設的指導意見》，立足綠色公路基本特征，從路線、路基路面、橋梁、隧道、綠色景觀、房建設計等方面落實綠色公路建設具體要求，將本項目打造成綠色公路品質工程示范項目作為最終目標。

3.1 總體設計

項目總體設計全面貫徹“綠色、科學、創新、節能、環保”的設計理念，做到盡可能少占或不占用基本農田、盡量減少建筑物拆遷，最大限度地保護周邊生態環境，促進縣區旅游業發展及沿線土地開發利用，做到公路建設與自然景觀完美結合。

3.2 路線設計

路線設計依托航拍影像、設計軟件工具及外業調查基礎數據，根據地勘資料成果，貫徹科學選線、合理選線、生態選線理念，路線設計著眼區域大范圍的路網關系，注重路網銜接的順暢通達。初步設計推薦K線（葛嶺瀨下至溪南路段）如圖2所示，避開原有省道203，避免施工期間對現有省道203行車安全的不利影響，同時避免了九級路塹邊坡的開挖，并避免侵占省道沿線的農田，降低了對環境的破壞；此外，推薦K線方案跨大樟溪大橋與大樟溪基本垂直，最大限度地降低了橋梁建設對大樟溪防洪排澇的影響。

圖2 葛嶺瀨下至溪南路段選線示意圖

臨溪路段（下道至風埕尾段）如圖3所示，通過平、縱指標的合理選用，避開水利岸線，做到既貼近大樟溪又不占用其水利岸線，有效利用大樟溪的自然景觀，同時保護沿線的生態環境。

圖3 下道至風埕尾路段選線示意圖

3.3 路基、路面設計

路基設計主要從邊坡防護設計、排水設計、土石方平衡等方面實現綠色、生態、環保設計目標，同時統籌資源利用，實現集約節約，大力推行廢料再生循環利用。

3.3.1 邊坡防護設計

在確保邊坡安全穩定前提下，盡量采用輕型綠色防護，如錨桿鍍鋅網植草灌、CF網植草防護等方式，并選用適宜的物種種植，注重草、灌、喬的搭配，盡量做到與周邊生態環境相融合、相協調。

3.3.2 路基路面排水設計

采用防、排、疏結合，并與路基防護、地基處理等其他處治措施相互協調，結合地形和天然水系，合理布設排水設施方案，形成完善的排水系。根據區域特點、降雨強度等對路面及邊坡坡面進行設計徑流計算，分區段確定水溝的尺寸，本項目將大力推廣綠色碟型溝設置。

3.3.3 土石方調配設計

將“零棄方”理念貫徹到設計和施工階段，實現土石方的內部消化，減少對周圍環境的破壞。本項目存在一定棄方，但沿線規劃項目眾多，土地資源珍貴，作為生態綠色公路，不應為了棄土造成生態破壞，因此對于棄土場的位置應慎重選擇。通過對沿線地形、地貌及相關規劃資料的調查研究，于K13+800～K14+300路段右側設置一處棄土場，如圖4所示，該棄土場將結合大樟溪防洪堤的建設，施工期間可作為棄土場及預制場，后期將本棄土場改造為集公路服務區、停車場、濱江公園為一體的休閑觀光帶。通過該措施，不但可消化大量的棄方，還可結合沿線規劃建設成大樟溪觀景區。

圖4 棄土場（后期改造為服務區、觀景區）示意圖

3.3.4 路面設計

為減少路面污染，本項目將推進溫拌瀝青混合料技術的使用。溫拌瀝青混合料是一種“高節能低排放型”新型瀝青混合料，通過使用改性劑材料配制溫拌瀝青，使用常規的拌和技術在較低溫度下拌和，生產溫拌瀝青混合料，通過降低瀝青結合料的高溫粘度使熱拌瀝青混合料施工溫度降低30℃左右，此舉不僅能保持和熱拌瀝青混合料基本相同的使用品質，還能有效降低有毒有害氣體和粉塵的排放。

3.4 橋梁設計

橋梁設計主要通過合理選擇橋梁形式、強化橋梁景觀設計加強生態保護，達到自然和諧。由于整體路線平、縱線型設計需要，造成局部路段縱斷設計標高較高，如用路基填筑方案，將造成填方量大、占地面積增多，生態破壞嚴重等問題，設計方案將考慮采用以建橋代替路基填筑方案，以減少對環境的破壞。全線橋梁采用橫向排水，并由排水管收集引入地面排水系統，避免橋面雨水直接落入橋下水系，保護自然環境。貫徹全壽命周期成本的思想，全線橋梁設計優先采用技術成熟、便于施工的預制梁板式橋；同一路段橋梁的橋型、跨徑、墩柱等設計做到盡量標準化、統一化，最大程度實現橋梁構件的工廠集中預制化，同一座橋梁的跨徑布置原則上不得超過兩種，盡量避免高臺高填。同時，全面推行護欄、橋檢通道等構件標準化設計，以提高設計質量、縮短設計周期、簡化施工工藝、降低工程造價。

3.5 隧道設計

隧道工程設計力求實現“綠色、環保、節能”、“安全、耐久、經濟”及“施工安全、快速、可控”三大目標，成洞面設計按照“早進洞，晚出洞”的原則，遵循“零開挖”進洞理念，嚴格控制隧道洞口邊仰坡高度（1～3m），盡量保護原有植被。根據地形地質選擇洞門形式，赤壁隧道出口采用了削竹式洞門形式（如圖5所示），實現周圍生態環境有機結合，對周邊環境起到景觀修飾作用。

隧道洞渣的利用：為避免隧道洞渣造成嚴重的環境破壞和資源浪費，本項目隧道棄渣采用“逐級篩選”循環利用，優質碎石用于隧道襯砌混凝土骨料，次級碎石用于軟基換填等用途，其余殘渣盡可能采取縱向調配，用于路基填筑。優質石渣可用于砌體防護工程或混凝土粗集料。

圖5 削竹式洞門示意圖

采用新型LED節能燈具作為隧道照明工具，達到運營期間節省能源的目的。隧道通風充分考慮運營工況以及交通量大小，對近遠期風機實行分組啟動，以達到節能目的。

3.6 景觀綠化設計

3.6.1 公路景觀綠化

經現場調查，本項目沿線植被顏色較為單一，多為杉木、青梅等樹種，針對這一現狀，本項目設計階段注重在沿線補植彩色葉植物，如紅葉石楠、羊蹄甲等，以增加彩色葉樹點綴，做到“四季常綠、四季有花”，同時對因工程建設而遭受到生態破壞的邊坡、植被，通過人工復綠設計，恢復和重建一個可持續演替發展的健康生態系統，將公路沿線修復成自然、美觀、生態的景觀通道。

3.6.2 服務區景觀綠化

如圖6所示，將結合區域特色，通過山間小徑、疊泉溪水、綠竹青草、亭廊閣樓等園林式環境設計，將自然生態環境最大限度地融入服務區的各個區域中。

圖6 服務區設計意向圖

3.7 節能技術和清潔能源設計

根據項目所處自然地理條件、路網環境和建筑使用特點，擬在設計中采用多項新技術、新材料、新工藝以提高科技含量，降低能源消耗。

服務區、公路養護站污水處理中，采用“生態綠地污水處理系統”（如圖7所示），該系統利用植物、微生物的生化作用達到污水處理，促進植物共生的效果，是一種適宜本地區的環保型污水處理新技術。

圖7 生態綠地污水處理工藝流程圖

房建結構設計中，外墻采用新技術——水泥蒸壓保溫磚砌筑和外

墻保溫幕墻體系；在場地和建筑照明中，推廣采用LED節能燈具，有效降低照明能耗；針對項目所在地區夏熱冬冷的特點，在建筑空調設計中，對監控大廳、服務區餐廳等公共大空間，采用區域變頻空調系統，更具調控性、低能耗性；在服務區停車場、建筑設計區域采用雨水收集回用系統，雨水通過過濾、凈化處理、儲存等環節，用以日常綠化澆灌、車輛沖洗等。

4 項目總體評價

本項目在前期設計階段緊緊圍繞創建綠色循環低碳典范工程的目標，確立了“創新設計、綠色施工、低碳運營、循環發展”的定位，制定了廢料利用技術、節能供配電、生態復綠等具體實施方案。通過科學選線，有效節約用地2367畝，路基土石方減少1/3。據統計，全線共移植紅葉石楠、羊蹄甲、紅花繼木等12余種植物，共計13萬余株，真正做到貫穿綠色循環低碳理念從細節做起，從源頭抓起，有效保障了建設綠色循環低碳公路起步和推進實施。經測算，本項目共利用棄方及再生混合料約46萬噸，折算節約標煤約5600噸，減排碳粉塵排放約83.4噸，減少二氧化碳排放約1.3萬m3。服務區采用的污水處理系統、變頻空調系統等技術，每年可節約用電35%。此外，項目推廣的溫拌瀝青、LED光源照明、邊坡防護等綠色科技，取得了較好的效果。最終，本項目于2017年被省級公路部門推薦為創建“綠色品質工程”示范公路。

5 結束語

交通運輸是國民經濟與社會發展的基礎性、先導性行業，理應視為節能減排、生態環保的重要領域，為生態文明建設做出更大貢獻。發展綠色交通是交通運輸行業貫徹落實可持續發展理念的重要體現，也是交通運輸行業轉變發展方式的主攻方向之一。公路設計應秉承“堅持可持續發展，貫徹公路勘察設計新理念；加強總體設計，在保證行車安全前提下最大限度保護自然生態環境，依靠科學技術創新，積極提倡個性化設計”的原則，使生態建設設計理念具象化，達到理念與實際協調統一、工程與環境的協調統一。

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