王 鵬，楊 柳

(1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100120)

0 引 言

隨著國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的大力推進(jìn),綠色公路已成為當(dāng)前中國(guó)建設(shè)高等級(jí)公路的潮流與新要求。踐行綠色交通理念,推動(dòng)公路發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)，已成為當(dāng)前交通行業(yè)發(fā)展的基本趨勢(shì)[1]。綠色公路建設(shè)的核心是控制資源占用、減少能源消耗、降低污染物排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[2-5]。與普通公路相比，綠色公路對(duì)環(huán)境、景觀、生態(tài)、土地以及人文等方面提出了更多的要求。近年來(lái)，以山東濟(jì)青、吉林鶴大、廣西樂(lè)百、廣東佛肇等[6-8]為代表的新建及改擴(kuò)建公路已成為綠色公路示范工程。而中國(guó)青藏高原地區(qū)受資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境導(dǎo)向、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素制約，生態(tài)發(fā)展以及改革方案受到了嚴(yán)重沖擊，加之生態(tài)環(huán)境脆弱，耕地面積少，不良地質(zhì)段廣泛分布，建設(shè)綠色公路的任務(wù)更加嚴(yán)峻。

國(guó)道310線尖扎至共和段為《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013～2030年)》連云港至共和公路的重要路段，亦是青海省“3410”高速公路路網(wǎng)的“橫三”(大力加山至共和)中的一段，被交通運(yùn)輸部列入第三批綠色公路示范工程，是青海省惟一入選的示范項(xiàng)目。本文以此展開(kāi)綠色公路設(shè)計(jì)研究，對(duì)踐行青海省“生態(tài)立省”發(fā)展思路，推動(dòng)樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、提高能效、控制污染、保護(hù)環(huán)境的綠色公路建設(shè)目標(biāo)具有重要意義[9]。

1 項(xiàng)目特點(diǎn)

1.1 地質(zhì)條件復(fù)雜

項(xiàng)目區(qū)地形變化大，切割強(qiáng)烈；地形巖性組合復(fù)雜，風(fēng)化層厚，產(chǎn)狀多變，局部順層邊坡，覆蓋土層較厚；不良地質(zhì)以巖溶、危巖、巖堆、土質(zhì)滑塌為主；項(xiàng)目區(qū)地殼活動(dòng)較強(qiáng)，地震烈度高。本項(xiàng)目工程地質(zhì)條件總體評(píng)價(jià)較差，工程自身結(jié)構(gòu)安全、施工安全、運(yùn)營(yíng)安全不容忽視。

1.2 土地資源珍貴

路線經(jīng)過(guò)黃河谷地，為當(dāng)?shù)刂匾霓r(nóng)業(yè)地帶。農(nóng)業(yè)為地方百姓的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源，但可用耕地、經(jīng)濟(jì)林地較少，土地資源極其寶貴。如何通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)約土地特別是耕地資源的效果，是綠色公路設(shè)計(jì)需要解決的重要問(wèn)題。

1.3 旅游資源豐富

項(xiàng)目地處黃土高原與青藏高原的過(guò)渡地帶，沿線自然景觀優(yōu)美，文化底蘊(yùn)深厚、名勝景觀眾多，旅游資源豐富。主要有李家峽水庫(kù)、坎布拉國(guó)家森林公園、貴德國(guó)家地質(zhì)公園、黃河清國(guó)家濕地公園、尼那水庫(kù)、龍羊峽水庫(kù)等。因此，項(xiàng)目建設(shè)除滿足基本的通行需求之外，還應(yīng)與沿線旅游資源、人文、自然景觀和諧融合，實(shí)現(xiàn)山區(qū)高等級(jí)公路對(duì)旅游產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)和引領(lǐng)。

2 綠色理念在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

設(shè)計(jì)是創(chuàng)建綠色公路工程的核心。依托本項(xiàng)目建設(shè)綠色公路的現(xiàn)實(shí)需求，圍繞本項(xiàng)目的工程特征，將國(guó)道310線尖扎至共和段公路打造成“資源節(jié)約、環(huán)境友好、安全耐久、服務(wù)智能、技術(shù)先進(jìn)”的現(xiàn)代化綠色循環(huán)低碳公路，樹(shù)立青海綠色公路標(biāo)桿。在設(shè)計(jì)中深入貫徹綠色公路理念，具體體現(xiàn)如下。

2.1 總體及路線設(shè)計(jì)

2.1.1 綠色選線

按照嚴(yán)守生態(tài)紅線的要求，避讓基本農(nóng)田和生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)，減少耕地、林地占用，減少分割土地。通過(guò)生態(tài)選線，施工圖設(shè)計(jì)方案比初設(shè)方案減少占用農(nóng)田489.25畝，減少占比約33%；減少占用林地89.12畝，減少占比28.8%。其中坎布拉森林公園及地質(zhì)公園內(nèi)以隧道群穿越，不占用任何基本農(nóng)田。

本項(xiàng)目在途經(jīng)下塔邁等濕地時(shí)，采用橋梁跨越濕地，以保護(hù)環(huán)境、保護(hù)濕地、涵養(yǎng)水源。K68+000～K74+000段繞避了貴德縣城鎮(zhèn)規(guī)劃、黃河清濕地公園和貴德縣互聯(lián)網(wǎng)+生態(tài)農(nóng)業(yè)觀光園(圖1)等自然景觀、城鎮(zhèn)規(guī)劃，為地方發(fā)展預(yù)留空間。

圖1 繞避貴德縣城鎮(zhèn)規(guī)劃、黃河清濕地公園

2.1.2 集約利用資源

牙什尕至共和起始段路線通過(guò)左半幅利用原有的阿李二級(jí)公路(圖2)，僅新建右半幅，充分利用老路現(xiàn)有道路資源，降低了工程造價(jià)，同時(shí)減少了對(duì)土地資源的占用。利用老路約6.7 km，利用老橋1 312 m(6座)，其中包括黃河橋578 m(1座)，利用和改移標(biāo)志標(biāo)牌66塊，利用和改移波形梁護(hù)欄12 642 m2，減少土石方115萬(wàn)m3，減少防護(hù)工程7.21萬(wàn)m2，減少用地296.85畝。

圖2 利用原有二級(jí)公路路線布置

2.1.3 靈活運(yùn)用路線指標(biāo)

合理運(yùn)用平縱指標(biāo)，減少公路用地范圍，最大程度地保持原狀地面。在旱地耕地區(qū)，線位縱面通過(guò)上抬、下調(diào)，減少填挖方高度，縮小路基兩側(cè)占地規(guī)模，節(jié)約耕地資源；在旱地及草地區(qū)，如貴德互通L連接線旱地區(qū)、阿什貢互通L連接線草地區(qū)，施工圖根據(jù)地形需要適當(dāng)降低平縱指標(biāo)，減少填挖高度和縮小路基兩側(cè)占地規(guī)模，優(yōu)化了初設(shè)方案近1 000 m長(zhǎng)、平均挖深45 m深路塹路段設(shè)計(jì)(圖3)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用地資源，并大幅縮小工程規(guī)模。

圖3 K46+500～K51+500段線位平縱優(yōu)化

2.2 路基路面設(shè)計(jì)

2.2.1 合理調(diào)配利用土石方

全線邊坡挖方和隧道棄渣較多，棄方量較大。項(xiàng)目按照“就近利用、統(tǒng)籌調(diào)配”，在路線設(shè)計(jì)中布設(shè)避免“大填大挖”，著力追求“小填小挖”的平衡，并結(jié)合施工組織細(xì)化隧道洞渣利用方案。其中：利用唐色隧道、李家峽隧道、萬(wàn)里溝隧道、松巴峽隧道、南宗溝2號(hào)隧道總計(jì)230萬(wàn)m3洞渣作為路基填料；將羅漢堂隧道、龍羊峽隧道約130萬(wàn)m3洞渣加工成碎石和機(jī)制砂、隧道襯砌、橋涵結(jié)構(gòu)的混凝土骨料、路面基層及路基支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)用料，殘?jiān)儆糜谔钪坊鵞10]。通過(guò)篩選利用，盡量減少棄渣，減少對(duì)采石場(chǎng)石料的需求。

2.2.2 減少占用耕地

項(xiàng)目環(huán)境分區(qū)屬于青海東部農(nóng)牧區(qū)，土地資源保護(hù)要求嚴(yán)格，全線有條件路段采用低路堤、淺路塹減少占地，或通過(guò)路堤墻、路肩墻、路塹墻、矩形排水溝進(jìn)一步減少征地面積。如：路線在貴德縣河西鎮(zhèn)及拉西瓦鎮(zhèn)通過(guò)時(shí)，途經(jīng)農(nóng)田路段，盡量以擋墻形式收縮坡腳，減少占用農(nóng)田19畝。

2.2.3 路基生態(tài)防護(hù)

對(duì)于邊坡防護(hù)，傳統(tǒng)圬工防護(hù)往往過(guò)分追求強(qiáng)度功效，卻破壞了自然生態(tài)的和諧[11-12]。本項(xiàng)目路基防護(hù)在充分考慮邊坡穩(wěn)定的前提下，以生態(tài)防護(hù)為主(圖4)，以工程防護(hù)為輔，采用預(yù)制護(hù)面墻、現(xiàn)澆混凝土框架植草、預(yù)制拱形骨架植草等防護(hù)類型，使防護(hù)工程堅(jiān)固、耐用、美觀、大方、經(jīng)濟(jì)，并與周圍環(huán)境景觀協(xié)調(diào)。

圖4 路基生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)

2.2.4 取、棄土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)

取、棄土場(chǎng)的水土保持設(shè)計(jì)以水土保持、生態(tài)恢復(fù)為主要目的，宜草則草，宜樹(shù)則樹(shù)。在設(shè)計(jì)文件中明確對(duì)取、棄土場(chǎng)的表土進(jìn)行集中收集堆放，創(chuàng)造有利于植被恢復(fù)的環(huán)境與條件；種植當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹(shù)種青楊，使坡面全部復(fù)綠，減少水土流失。在種植工藝上，采用了節(jié)水灌溉裝置。利用虹吸原理，將儲(chǔ)存在盆體內(nèi)的水通過(guò)虹吸導(dǎo)管緩慢導(dǎo)入植物根部(圖5)，持續(xù)不斷為其提供水分，既解決了取、棄土場(chǎng)植物在施工后期難以養(yǎng)護(hù)或人為忽略養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題，又減小了營(yíng)運(yùn)期的養(yǎng)護(hù)難度、降低了養(yǎng)護(hù)成本。

圖5 取、棄土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)

2.2.5 路面材料再生與利用技術(shù)

本項(xiàng)目YK0+000～K6+700段路線左半幅利用原有阿李二級(jí)公路，右半幅新建。公路擴(kuò)建工程將產(chǎn)生大量的廢舊路面材料。項(xiàng)目通過(guò)路面材料再生與循環(huán)利用技術(shù)，不僅使其重新滿足路用性能要求，節(jié)約大量材料資源和資金，降低工程造價(jià)，也避免了廢棄材料對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，是實(shí)施“節(jié)約型社會(huì)”戰(zhàn)略舉措的具體實(shí)踐，體現(xiàn)集約節(jié)約、生態(tài)環(huán)保的綠色理念[13]。

2.3 橋涵設(shè)計(jì)

2.3.1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)橋梁能夠提升公路橋梁的品質(zhì)和耐久性，降低全壽命周期成本。與傳統(tǒng)的混凝土橋梁相比，鋼結(jié)構(gòu)橋梁由工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)吊裝，節(jié)省了預(yù)制廠用地，從結(jié)構(gòu)上解決空間平面問(wèn)題；項(xiàng)目工程處于地震動(dòng)峰值加速度為0.10g～0.15g的區(qū)域，地震基本烈度為Ⅶ度，采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁將大大減小地震影響。本項(xiàng)目共有11座橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)為509 m。

2.3.2 高性能混凝土的應(yīng)用

由于青藏高原地區(qū)氣候寒冷干燥，晝夜溫差較大，會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、抗凍融性造成損害，影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。按照綠色公路“安全耐久”的要求，體現(xiàn)“著眼周期成本，強(qiáng)化建養(yǎng)并重”的綠色理念，利用高性能混凝土的高耐久性、高穩(wěn)定性和良好的工作性，適當(dāng)提高項(xiàng)目橋涵構(gòu)造物中的主要結(jié)構(gòu)的混凝土標(biāo)號(hào)，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，提高混凝土的抗凍與抗?jié)B性能，保證結(jié)構(gòu)使用壽命，從而有效降低公路運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本。

2.3.3 橋面排水徑流收集處理系統(tǒng)

通過(guò)橋梁集中排水，將橋面水引至墩臺(tái)下，設(shè)置沉淀池、油污分離池等集中處理后，將水排至地方排水系統(tǒng)，既有利于水環(huán)境保護(hù)，也可減小對(duì)主體結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷。

2.4 景觀綠化、綠色服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)

2.4.1 景觀綠化設(shè)計(jì)

按照“生態(tài)恢復(fù)、綠色長(zhǎng)廊、景觀營(yíng)造”的景觀綠化設(shè)計(jì)理念，依據(jù)路段環(huán)境特點(diǎn)選擇景觀綠化方案，種植鄉(xiāng)土樹(shù)種，營(yíng)造適宜路段環(huán)境、體現(xiàn)路段特色的景觀效果，不追求過(guò)度綠化，力求公路景觀與項(xiàng)目區(qū)自然環(huán)境和諧統(tǒng)一[14-16]。生態(tài)恢復(fù)段以生態(tài)恢復(fù)、遮蔽及防塵降噪為主，采用的植物主要有油松、衛(wèi)茅、青海云杉等；綠色點(diǎn)綴段多為橋隧路段，綠化區(qū)域較少，綠化景觀以點(diǎn)綴為主，在種植喬木的基礎(chǔ)上加入觀花灌木，如珍珠梅、丁香等，營(yíng)造出淡然素雅的景觀效果，能起到緩解司乘人員視覺(jué)疲勞的作用；臨近貴德縣時(shí)，以營(yíng)造色彩鮮明、層次豐富的景觀效果為主，采用的植物主要有榆葉梅、連翹、黃刺玫等色彩艷麗的觀花灌木，突出該路段“歡快明亮”的特點(diǎn)，打造一條“生態(tài)旅游沿黃公路”。

本項(xiàng)目隧道仰坡高度普遍控制在5 m以下，避免大范圍開(kāi)挖，影響環(huán)境景觀。隧道洞門(mén)形式與環(huán)境相符，與自然融合，綠色環(huán)保，滿足使用功能，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮隧址區(qū)的人文景觀特點(diǎn)等因素，并采用生態(tài)防護(hù)(圖6)，使隧道洞口與周圍自然景觀有機(jī)地融為一體。

圖6 隧道洞門(mén)效果

2.4.2 綠色服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目沿線自然景觀優(yōu)美，文化底蘊(yùn)深厚，名勝景觀眾多，旅游資源豐富，圍繞拓展公路旅游配套服務(wù)功能進(jìn)行服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)[17-18]。貴德服務(wù)區(qū)、貴德東服務(wù)區(qū)附近有貴德國(guó)家地質(zhì)公園、黃河清濕地公園等旅游景點(diǎn)，有優(yōu)越的景觀資源，游客流量較大。服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置觀景平臺(tái)(圖7)、文化展示、民俗表演、兒童游樂(lè)等旅游配套服務(wù)功能。打造旅游型服務(wù)區(qū)，給過(guò)往司乘人員更加多元的服務(wù)，增強(qiáng)旅客對(duì)當(dāng)?shù)孛袼滋厣恼J(rèn)識(shí)和了解。

圖7 觀景平臺(tái)效果

3 結(jié) 語(yǔ)

綠色公路是以建設(shè)質(zhì)量?jī)?yōu)良為前提，以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升為主要特征的公路。設(shè)計(jì)單位通過(guò)對(duì)綠色公路理念的深刻理解，結(jié)合項(xiàng)目自身特點(diǎn)，在總體與路線、路基路面、橋涵、景觀綠化、服務(wù)區(qū)等設(shè)計(jì)中，通過(guò)綠色選線、集約利用通道資源和原有設(shè)施、靈活運(yùn)用路線指標(biāo)、合理調(diào)配土石方、采用生態(tài)防護(hù)、采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁及高性能混凝土等措施，結(jié)合旅游功能需要，實(shí)現(xiàn)綠色公路“資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升”的目標(biāo)，為創(chuàng)建綠色公路建設(shè)示范工程打下了良好的基礎(chǔ)，為同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)帶來(lái)了啟發(fā)與借鑒。