基于綠色設計新理念的山區(qū)高速公路設計實踐

摘?要：隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，社會持續(xù)進步，公路迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多山區(qū)高速公路。因山區(qū)地貌、地形存在特殊性，使得公路設計難度加大。尤其是在設計相關參數(shù)時，重點關注行車安全及舒適性等。故山區(qū)高速公路在設計初期需科學運用安全理念，減少事故發(fā)生可能。鑒于此，本文基于分析綠色公路的設計理念，明確山區(qū)綠色公路有關選線原則及評價指標，實現(xiàn)了比選山區(qū)高速公路的路線方案以及優(yōu)化局部平縱設計，綜合對比選擇最佳方案。

關鍵詞：山區(qū)高速公路；綠色設計理念；選線

為推動建設綠色公路，國家有關部門提出各項綠色發(fā)展意見，不過由于受到山區(qū)特殊的地理環(huán)境限制，致使高速公路施工難度有所提升。鑒于此，施工單位在進行項目作業(yè)之前，需針對工程現(xiàn)場展開實地勘察，接著通過把控各項數(shù)據(jù)，構建科學且合理的施工方案，結合綠色設計理念及現(xiàn)代化技術，規(guī)避各種問題。

1?綠色公路的設計理念

公路設計是建設山區(qū)公路工程的準備階段最重要的內容，為確保綠色公路理念的落實，在設計環(huán)節(jié)需遵循這一理念［1］。而綠色公路設計指的是公路設計與可持續(xù)發(fā)展理念相結合，涵蓋了環(huán)境影響分析和技術經(jīng)濟論證，在滿足公路使用不同功能需求的基礎上，對公路施工及運養(yǎng)給環(huán)境帶來的影響進行綜合考量，科學、靈活且合理地設計公路，推動公路朝著舒適、安全、環(huán)保及節(jié)能方向發(fā)展［2］。

2?山區(qū)綠色公路有關選線原則

在設計山區(qū)綠色公路的過程中，需與工程項目建設條件相結合，如交通需求、自然風景、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展狀況及環(huán)境等［3］。將保護生態(tài)平衡、周邊生態(tài)環(huán)境維護、降低水土流失以及環(huán)境污染等看作選線宗旨，綠色公路建設對選線來說提出了全新要求，在現(xiàn)存山區(qū)高速公路相關選線原則的基礎上融入全新理念，進一步明確山區(qū)高速公路相關選線原則。

2.1?繼承現(xiàn)存成熟選線原則

針對總體展開設計。首先，始終堅持可持續(xù)發(fā)展原則，對社會、環(huán)境以及公路等多個方面、要素間存在的關系予以高度重視。實現(xiàn)在保護過程中發(fā)展、在發(fā)展過程中保護。其次，秉承統(tǒng)籌協(xié)調這一原則，對設計公路、規(guī)劃用地及公路建造、使用、管理等流程進行統(tǒng)籌規(guī)劃，進而減少全生命周期的成本投入［4］。接著，秉承創(chuàng)新驅動這一原則，不斷創(chuàng)新理念、制度、管理和技術等，將科技創(chuàng)新存有的驅動作用和支撐作用充分發(fā)揮出來。最后，秉承因地制宜這一原則，對區(qū)域環(huán)境和工程特點進行精準掌握，明確項目定位和突破口。

對路線進行設計，具體如下：第一，線形走向需與地勢、山嶺和河流等相適配，不得強行取直線，強行切山梁，橫向跨過山谷。注意順勢而為、自然流暢、平滑不間斷、線形連續(xù)。第二，諸多因素影響路線方案的選擇。一方面需考量工程因素，另一方面需從全面協(xié)調及可持續(xù)發(fā)展的角度，關注環(huán)保因素、安全因素、社會因素等［5］。第三，將選線安全視為基礎，采用最小的平曲線半徑、最大縱坡數(shù)值等平縱極限值。

2.2?重視不破壞土地資源

不破壞土地資源即為保護，選線過程中應全面調查沿線土地資源的實際狀況，同時實施分類研究，將土地資源實際占用情況視為選擇路線走廊方案的關鍵指標，盡量減少農(nóng)耕用地的占用量，規(guī)避經(jīng)濟作物主要區(qū)域、農(nóng)田基本保護區(qū)域，不得超占耕地，減少土地的分割。設計淺路塹、低路堤的過程中需落實因地制宜，對土地資源進行保護。支擋防護、橋梁和高路堤、隧道和深路塹需進行多方案比選，將節(jié)約土地資源看作舍取方案核心指標，當路堤高度超過20m時，能夠選用橋梁方案。當挖方路深度超過30m時或者挖方邊坡的高度超過1.6倍路基寬度時，能夠選用隧道方案。另外，還需確定公路防護種類、結構及尺寸大小［6］。

2.3?科學規(guī)避生態(tài)保護紅線

生態(tài)保護紅線指的是生態(tài)環(huán)境重要功能區(qū)域和敏感脆弱區(qū)域的疊加部分，其涵蓋了省級、國家級開發(fā)禁止區(qū)域，與此同時包括必要保護區(qū)、保護地等。我國發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部門要求各個地區(qū)應科學規(guī)避生態(tài)保護紅線，因此，需不斷調整高速公路建設，省級政府有關部門展開相關論證，進一步提出生態(tài)紅線的調整方案，接著由相關部門提出相應審核意見，由國務院展開審批［7］。綜合考量項目沿線多種制約因素及實際狀況，設計中需合理調整選線，積極規(guī)避。明確無法規(guī)避的，需盡可能實施無害化跨越形式，與此同時進行補償，并落實減緩措施。

2.4?提高地方訴求滿意程度

高速公路存在涉及面廣、地形條件復雜、規(guī)模大、線路長等特點，其屬于一項系統(tǒng)工程。為確保項目建設順利開展，聽取有關部門所提出的合理意見，并征求沿線地方政府有關建議意見，認真執(zhí)行有關政策法規(guī)，如林業(yè)、礦藏礦區(qū)、交通、軍事設備、電力通信、水源和文物保護、旅游資源、環(huán)保、土地使用、城鎮(zhèn)規(guī)劃等，采取更加科學且合理的方案進行規(guī)避、處置及保護，為構建和諧社會帶來貢獻［8］。

3?綠色公路設計有關評價指標

“服務是否溫馨”“品質建設”“智慧安全”“節(jié)能低碳”“資源節(jié)約”“綠色理念”及“保護生態(tài)”7類一級指標構成了綠色公路不同生命周期階段的評估指標。不同指標下存有若干個二級指標和三級指標。其中后3個指標可以為選線提供參考，且與本項目明確的選線原則相適配。與綠色高速公路有關選線原則相結合，進一步提出下列指標用來對選線方案進行評價，具體如下：第一，評價地質、環(huán)境、安全性、后續(xù)養(yǎng)護、建設條件、技術水平和工程造價。第二，確定好占地的類別和面積。第三，確定好生態(tài)保護紅線有關占用面積、類別和等級。第四，建議調查有關咨詢和審查單位、地方政府在選線方案方面是否滿意。

4?綠色設計理念基礎上山區(qū)高速公路選線實踐

按照山區(qū)高速公路綠色選線原則，對比和優(yōu)化某地新建山區(qū)高速公路的路線方案。

4.1?概述項目

這一項目按照雙向四車道進行建設，時速預計100km/h，沿途風景較為特殊，存有豐富人文景觀資源，沿線途經(jīng)諸多水體，附近存在較多的環(huán)境敏感點、生態(tài)及水源保護區(qū)［9］。此項目地貌特點大致為山地丘陵。結合上述因素，多個單位部門如建設單位等需從不同方面對此項目設計提出嚴格要求。

4.2?比較選線設計方案

4.2.1?在保護文物及工程規(guī)模中選擇最佳路線

路段1需關注文物保護、隧道的規(guī)模、給橋梁規(guī)模帶來的影響。以初設方案K線為基礎，進一步提出M1和M2這兩個對比方案。其中，K線方案規(guī)避了保護文物的范圍，不過因所處地形較為陡峭，并穿過了3個隧道，陡坡橋梁較多提升了施工復雜程度。M1方案提出從上方跨越文物保護的范圍，通過和文物管理有關部門展開交流，此方案會給文物帶來較大破壞，對文物保護來說十分不利，明確表示不同意這一方案。故提出M2設計方案，基于K線方案，經(jīng)平面調整使3個隧道變成1個，與此同時降低隧道出口整體設計高程，與K線方案相比下降了50m左右，適度向右移動大樁號平面，直至坡腳附近，與此同時保證縱斷面下壓，壓低橋梁墩高度，減少橋梁施工整體難度，并使該段縱坡降低，長此以往，利于運營階段低碳節(jié)能及行車安全，于初設時期推薦采用M2方案。

4.2.2?基于多種因素綜合對比設計方案

路段2沿著河谷向前進，該路段存在較大的地形起伏，與此同時沿路分布著文物保護、村莊及地區(qū)道路共廊帶。此路段主要為橋梁方案，多數(shù)橋墩處于山坡，

具有較大地表坡度，施工難度較大。針對以上問題，初步設計4個方案，詳見下表。

綜合考量此段橋梁，存有較大規(guī)模，在K5+200位置和K線相偏離，接著沿西側山坡朝南，通過村莊之后，在K8+300位置和K線相連接，經(jīng)調整平縱，降低橋長，縮小工程規(guī)模

通過選擇及對比分析，不同方案都規(guī)避了文物保護及村莊，在后期運營養(yǎng)護、線形指標以及工程規(guī)模等方面有所差異，在此之中，K線方案需要建設規(guī)模較大的橋梁，而N1方案的隧道規(guī)模明顯較大，這一方案的隧道較長，不利于形成安全和管道養(yǎng)護。N2方案有關線形指標較低且不夠順暢，而N3基于K線方案，經(jīng)平縱線形調整，基于規(guī)避村莊和文物保護，工程規(guī)模有所減少，在初設階段推薦采取N3方案。

4.2.3?選擇與其他線形工程相互交叉的位置

由于高速公路是一項線性工程，常常與其他線形工程存在交叉情況，其他線形工程包括河流、管線及鐵路等，現(xiàn)階段不同工程均對高速公路的位置、跨越方式及交叉角度等提出了明確要求，基于滿足有關需求，實施綠色設計。這一項目主要牽涉鐵路和河流等線形工程。在上跨鐵路段，滿足鐵路管理單位所提交叉角度和跨越方式等要求，考慮某一方向受水庫的影響，進一步選擇經(jīng)南側山坡實施上跨。在上跨河流段，由此本地區(qū)河流雙側存有規(guī)劃公園和植物，故在合適位置進行正交上跨［10］。

4.3?優(yōu)化局部平縱設計

于施工圖紙設計環(huán)節(jié)結合綠色公路理念，適度調整平縱面的指標，優(yōu)化路線沿線，降低工程風險，同時節(jié)約工程用地。首先，對隧道的進出口條件進行優(yōu)化。在初設環(huán)節(jié)優(yōu)化隧道的進出口條件，由于某隧道左線處在山谷位置，地形條件較差，在隧道進口的左側可見3級挖方，其存在較嚴重的偏壓情況，經(jīng)路線平縱面不斷調整，同時適度調整隧道的進出口位置，優(yōu)化進出口的條件，降低路基實際占地面積［11］。其次，明確路基填挖段。在初設階段于K8+9900位置橋梁的左側可見3級挖方邊坡，通過提高小樁號有關圓曲線半徑，引起對線位的適度偏移，降低本段占地面積，同時降低施工難度。最后，選擇路基與橋。初設方案于K15＋300位置建設了400m左右的連續(xù)路基用以消化前后路線棄方，此處處在山腳農(nóng)田的范圍，綜合考慮綠色公路要求，設計施工圖的過程中適度提升線位前后指標，降低棄方，最終建設橋梁通過此處，降低農(nóng)田占用量［12］。山區(qū)高速公路設計時，結合綠色設計這一全新理念，與現(xiàn)存成熟選線原則相結合后確定綠色選線方案，為科學、合理構建路線方案帶來有效參考。

結語

綜上所述，實際設計山區(qū)高速公路的過程中，需對綠色公路內涵進行深層次了解，將綠色理念與公路設計相結合，快速實現(xiàn)節(jié)能高效、文物保護、節(jié)約資源、優(yōu)化布局等目標。此次研究在設計山區(qū)高速公路的過程中融入綠色公路理念，通過理論與實際項目相結合，基于綠色公路理念提出了具體施工方案，進而給有關部門帶來一定的參考，推動國家綠色公路穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

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［12］陳欣，俞世海，曹旭.江蘇沿海城市高速公路綠色廊道景觀設計——鹽城環(huán)市區(qū)高速公路綠色通道景觀提升［J］.林業(yè)勘查設計，2020，49（2）：1015.

作者簡介：梁飛（1987—?），男，漢族，北京人，本科，中級工程師，研究方向：道路橋梁設計。