忻阜高速綠色公路理念設計應用

文/邱建冬

（作者單位：山西省交通規劃勘察設計院有限公司）

“北隔長城攬云朔，南界石嶺通太原，西帶黃河望陜蒙，東臨太行連京冀”，忻州市位于山西省中北部，素有 “晉北鎖鑰”之稱，是山西省重要樞紐。忻州至阜平高速公路（忻州至長城嶺段）起點位于忻州市北，與忻保高速相接，終點位于晉冀交界長城嶺，與河北省保阜高速公路相接，全長 124 公里，全線采用雙向四車道標準建設，設計時速 80公里。在科技的引領下建設者發揚艱苦奮斗的精神，歷時短短兩年，于 2010 年 9 月實現通車。

忻阜高速的通車，打通了山西通向京津環渤海經濟區的咽喉，完善了山西省高速公路網布局，服務了 “西煤東輸” 的經濟發展戰略，帶動忻州市社會經濟發展和世界著名佛教圣地五臺山的旅游發展，促進了山西及周邊地區的經濟建設。

忻州作為國家級貧困地級市，下轄的 12 個縣中有 11 個為國家級貧困縣。2014 年忻州市開始響應國家的精準扶貧政策，利用忻阜高速得天獨厚的交通便利條件，積極發展經濟，發展旅游事業，使得全市的貧困縣于 2019年順利脫貧。忻阜高速貫通后，由太原出發經忻阜高速去往五臺山只有 200 公里。從北京至五臺山，時長也大大減少。五臺山作為世界文化遺產，應該讓更多的國內外友人去了解它。忻阜高速公路的貫通，能夠更方便地推動佛學文化的傳承，使五臺山的佛教文化更廣泛地傳向全世界。

忻阜高速公路橫貫五臺山，沿線溝壑縱橫、地質復雜、工程建設難度大，同時生態和文物景觀保護的要求也很高，受到了國家有關部門的高度重視，被交通部確定為全國十大公路勘察設計典型示范工程之一。同時該高速公路是交通運輸部確定的 “設計新理念典型示范工程”，項目穿越了數條河流與黃土區，黃土覆蓋分布廣泛，途經數個長大隧道，工程建設難度高；穿越平原區和山嶺區，路線走廊帶狹窄，耕地數量有限，土地資源非常珍貴 ；沿線多次跨越清水河及其支流，對于水資源的保護及其周邊的生態環境尤為重要。本項目成功地克服了這些難點，巧妙地做到了佛教歷史文化與現代建設的完美融合，建設成為一條 “生態環保、低碳綠色、人文品質” 的高速公路，這些成果均源于新理念的引進與新技術、新材料的應用。

科技創新，踐行可持續發展戰略

針對資源綜合利用，生態環保等理念要求，參建各方聯合科研攻關，推廣了 20 項科技成果，實施了 2 項科研攻關，依靠科技進步，立足自主創新，確立先進的設計思想，采用先進的工程技術，推動了高速公路的工程技術的發展，為同類高速公路的建設提供了可靠的技術支撐。

在全國最大規模推廣使用廢胎膠粉橡膠瀝青技術。忻阜高速公路有 73 公里路面采用廢胎膠粉橡膠瀝青筑路技術，是目前國內應用規模最大的實體工程，共計使用了約 60 萬條廢舊輪胎。與SBS 改性瀝青相比，節約工程投資 3500 萬元，每年節約公路養護維修費用480 萬元。這種做法既提高了路面質量、降低了路面行駛噪聲，又實現了廢物循環利用、保護了環境，達到多贏效果。

提出了隧道棄渣綜合利用技術。忻阜高速公路依托交通運輸部科技示范工程對高速公路隧道棄渣綜合利用技術進行研究，對隧道棄渣進行分類后，將隧道棄渣廣泛用于圬工砌筑（防護、排水工程、涵洞砌筑）、路基填筑（軟地基處理、仰拱回填、橋背回填等）、筑路材料再加工（碎石、機制砂等）等多個方面，共利用隧道棄渣 162.4 萬立方米。

首次在高速公路的建設中大規模推廣使用機制砂技術。忻阜高速公路成功利用機制砂技術將隧道棄渣應用于工程建設中，實際利用隧道棄渣生產砂石約 36萬立方米，加工生產機制砂約 12萬立方米，減少棄渣占用耕地 50多畝，節約工程投資 1080 萬元。此做法既滿足了資源的循環利用，又實現了棄渣的零堆放，大大避免了鳳凰嶺一帶次生地質災害的發生，最大限度地保護了周圍生態環境的穩定，提高了資源利用率。同時在國內機制砂混凝土應用研究成果的基礎上，制定了《忻阜高速公路用機制砂混凝土應用技術指南》，為同類高速公路采用機制砂技術提供了技術支持。

同時制定出了棄渣綜合利用工作流程圖，確定隧道棄渣綜合利用范圍。提出了本項目隧道棄渣路基填筑施工參數和質量檢測指標，編制了隧道棄渣綜合利用技術指南，為同類隧道的設計和施工提供了技術參考。

理念創新，以人為本貫穿始終

本項目將低碳環保的理念貫徹到高速公路設計、施工和運營的全過程中，對緩解高速公路沿線自然資源緊缺，保護生態自然環境起到重大的作用。同時，也對高速公路節能減排，建設綠色低碳公路，起到積極的促進與推動作用。

應用設計新理念，節約耕地，保護環境。忻阜高速公路K0+000—K39+600 段位于忻定盆地，這個地區農田灌溉渠網密布，人口密度較大，人均耕地面積較少。根據公路設計新理念，對跨越人口密集的地區采用了合理低路堤方案，路基平均填土高為 2.5 米，減少占用耕地 180 畝。減少路基填土近 90 萬立方米，節約了工程投資近 800 萬元，取得了良好的社會與經濟效益。

精心布線，高架橋與山谷自然環境融為一體。忻阜高速公路沿古峪溝布線，與忻臺公路走向基本一致，忻臺公路左側為臥虎山，左側的路基挖方邊坡較陡，右側為基巖出露的條狀沖溝，走廊狹窄，線位布設極其困難。設計時本著水土保持的原則，精心設計、合理布線，采用高架橋的形式跨越古峪溝，避免了對山體穩定性的破壞。

應用了路側安全設計理念與方法。忻阜高速公路作為我國綜合應用路側安全設計理念與方法的示范路，采用了新型的路側安全防護形式，包括屬于路側事故主動預防性質的新型可解體消能桿柱交通標志、新型細桿多柱式桿柱交通標志、新型肩章式太陽能主動發光誘導設施、新型光帶式主動發光誘導設施和新型護欄柱帽等 ；屬于降低路側事故嚴重性的新型纜索護欄、新型轉動護欄、新型預鍍鋅合金鍍層波形梁鋼護欄、新型可導向防撞墊、新型吸能式波形梁護欄端頭、新型波形梁護欄上游端頭和新型橋梁混凝土護欄與路側波形梁護欄過渡段等。

根據實際調查結果，各項路側安全防護設施應用效果良好，較好地解決了相應的路側安全技術難點，據調查，通車 10年多來，每年能減少重大交通事故 10 余起，為安全出行保駕護航。

應用了高速公路路域生態工程技術。通過高速公路路域生態工程技術的推廣應用，減少了土壤侵蝕，有效地保持了水土，改善和調節了小氣候環境，為高等植物定植打下了良好的基礎 ；減緩了太陽輻射，降低了行車噪聲，對行車舒適性起到良好的保障作用。

成功解決了鳳凰嶺特長隧道的偏壓、溶洞、斷層、涌水、高地應力等技術難題。忻阜高速公路對鳳凰嶺特長隧道建設關鍵技術進行研究，利用有限元數值模擬的方法，對鳳凰嶺隧道偏壓區域施工過程的圍巖、支護結構穩定性進行評價，提出鳳凰嶺隧道偏壓淺埋隧道的斜交（或者虛擬正交）進洞的施工技術，提出淺埋隧道零開挖的結構新形式，給出其結構設計圖紙和施工技術工序、工藝，成功解決了鳳凰嶺隧道存在的偏壓、溶洞、斷層、涌水、高地應力等這些工程技術難題。

提出適合鳳凰嶺公路隧道施工斜交偏壓隧道進洞技術方案 ；提出了兩種新型直接進洞技術 ；研發了公路隧道不良地質災害處治對策系統，保證鳳凰嶺隧道建設的順利進行和質量安全，該系統在長城嶺隧道施工涌水災害的治理中得到應用，為長城嶺隧道涌水災害的處治措施和方法提供了參考資源。

創新提出并應用了高速公路重載交通路面修筑技術。忻阜高速公路為重點解決重載交通下高溫、高寒山區高速公路連續長大縱坡路段瀝青路面的高溫車轍、低溫裂縫問題，開展了PR PLAST.S 改性瀝青混合料技術性能研究，對路面二、三合同段連續上坡路段共 45.5 公里采用了 PR 改性瀝青路面。根治了長大縱坡路段車轍 “頑癥”，提高忻阜高速公路路面使用性能，延長路面壽命和路段的運營水平。與SBS 改性瀝青路面相比，路面使用壽命可提高 5 年以上，經濟效益顯著。

融合佛教人文，展五臺圣境風采

作為連接世界文化遺產——五臺山佛教圣地的旅游通道，對環境景觀、部分隧道洞口和服務區進行了統一的環境美學設計，使公路構造物（如服務停車區、收費站、管養區）巧妙與佛教文化相融合，營造了古香古色、優美宜人、與環境和諧的公路景觀。

通過沿線河流的防護和綠化工程，構筑亮麗的河岸景觀，使邊坡穩定一勞永逸，且養護成本低。充分考慮道路綠化的后期養護，盡力降低養護成本。應用生態學原理，使植物自然更新，最終達到穩定的道路綠化景觀效果。

中國進入新的發展時代，習近平同志指出 “綠水青山就是金山銀山”，倡導綠色發展，可持續發展，尊重自然，保護自然，堅持人與自然和諧共生。忻阜高速公路完美地契合了這一發展的理念，設計時布線與環境融為一體，路段采用低路堤，減少對耕地的占用，施工時采用新的低碳環保技術和材料，減少了對環境的污染，創建了一條綠色生態公路。