道路工程生態(tài)設計理念和方法

申澤春

（湖南省農林工業(yè)勘察設計研究總院，湖南長沙 410007）

道路工程生態(tài)設計理念和方法

申澤春

（湖南省農林工業(yè)勘察設計研究總院，湖南長沙 410007）

道路工程是聯(lián)系區(qū)域交通、經濟和社會發(fā)展的樞紐，在全球化可持續(xù)理念的背景下，進行道路工程的生態(tài)設計將是重要發(fā)展趨勢。結合道路工程建造、運營等全生命周期的特點，認為環(huán)境保護、可持續(xù)、綠色節(jié)能和以人為本是推行道路生態(tài)建設的基本理念。生態(tài)建造設計、生態(tài)運營設計、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設計和生態(tài)環(huán)境景觀設計是實施道路生態(tài)設計的四個重要環(huán)節(jié)，需要在上述理念的引導下引進新材料、新工法和新技術，促進道路工程的生態(tài)化設計。

道路工程；生態(tài)設計；海綿城市；可持續(xù)理念；設計方法

0　引言

道路工程是聯(lián)系區(qū)域交通、經濟和社會發(fā)展的樞紐，對人類進步和信息溝通產生很大的促進效應。道路路網的建設不可避免地對周邊生態(tài)環(huán)境造成影響，且這種影響是多方面的，例如動植物生態(tài)系統(tǒng)的破壞、景觀影響、環(huán)境污染、資源浪費等。隨著經濟的全球化發(fā)展，可持續(xù)的設計理念愈加凸顯，道路工程的生態(tài)設計將變得越來越重要［1，2］。

道路生態(tài)設計就是在道路建設、運營或重建等全生命期間，盡量使其對環(huán)境影響達到最小的設計方法和過程，根據(jù)生態(tài)設計的理論及發(fā)展歷程，道路生態(tài)設計需滿足3R設計原則，即reuse，reduce，recycle，通過利用可再生資源，循環(huán)利用建造物質，將環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)的破壞降到最低，最大效益利用建造資源，促進道路工程與周邊生態(tài)環(huán)境友好協(xié)調共處［3，4］。

在生態(tài)系統(tǒng)設計理念下，本文將探討道路工程生態(tài)設計的基本理念，并建立道路工程的生態(tài)建造設計、生態(tài)運營設計、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設計和生態(tài)環(huán)境景觀設計，闡述各類設計的基本理念和實施方法，最后基于案例分析說明生態(tài)運營設計的重要性，促進我國道路工程生態(tài)設計的發(fā)展和可持續(xù)設計理念的執(zhí)行。

1　道路工程生態(tài)設計理念

設計理念是執(zhí)行設計方法的核心，道路工程的設計需要圍繞基礎環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展、綠色節(jié)能和以人為本等設計理念執(zhí)行。

1.1環(huán)境保護理念

道路的設計應充分考慮路線規(guī)劃對人文景觀和優(yōu)秀生態(tài)系統(tǒng)的破壞，對于歷史保護環(huán)境和受保護的生態(tài)系統(tǒng)，需要采用繞行原則盡量保護原有的生態(tài)構造；對于一般的道路周邊環(huán)境，同樣以占地最少和減少工程開挖的原則，保護基礎的地形、地貌和生態(tài)環(huán)境。對于已經形成破壞的道路建設，應進行后期的恢復設計，例如施工前對植物地表土或周邊植物形成破壞的，需要在建造完成后進行恢復建造，使道路結構的設計與原有的周邊環(huán)境協(xié)調共處。

1.2可持續(xù)性發(fā)展理念

道路的可持續(xù)發(fā)展需以道路建設的經濟利益和生態(tài)保護協(xié)調，一方面道路的建設盡可能發(fā)展沿線經濟圈，實現(xiàn)資源的共享、交流和進步，提高人們的生活質量和出行方式，另一方面道路建造中不以犧牲貧困地區(qū)的環(huán)境資源為借口去促進城市經濟的發(fā)展，應該實現(xiàn)城鄉(xiāng)協(xié)調發(fā)展，同時采用環(huán)保建造材料將環(huán)境污染和資源消耗進行優(yōu)化配置。

1.3綠色節(jié)能理念

在現(xiàn)有的建造技術下，道路工程的施工和運營都不可避免地對周邊環(huán)境形成較大的破壞，而降低這種破壞一方面可以采用高效的節(jié)能環(huán)保材料和施工工藝，控制環(huán)境污染源；另一方面可以通過道路綠化減緩道路建設和運營對于地貌破壞、噪聲及空氣污染和水土流失的影響。植樹、植被是常用的綠化方法。

1.4以人為本理念

以人為本不僅要保障道路使用者的安全性能和舒適性能，還要保證道路周邊人們的生活質量。道路的線形設計需要考慮道路使用者在以一定的駕駛速度行駛，反應駕駛人員的心里變化，通過道路縱橫向線形和設計要素的搭配，保障車輛行駛的安全性和駕駛的平緩性。作為道路周邊人員，道路的建設盡可能提高周邊經濟發(fā)展和居民的生活質量，最為重要的是不產生施工噪聲、粉塵和有害物質排放、行車噪聲和尾氣等污染。

2　道路工程生態(tài)設計方法和過程

在生態(tài)設計理念的驅動下，對于道路工程的生態(tài)設計應該貫穿施工、運營甚至拆建全生命過程，以下重點分析生態(tài)建造設計、生態(tài)運營設計、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設計和生態(tài)環(huán)境景觀設計的實施方法和技術。

2.1生態(tài)建造設計

道路工程的建造過程是決定道路設計是否生態(tài)化的基礎，施工中相關建造技術和建造材料決定了道路的后期使用性能和周邊環(huán)境影響?，F(xiàn)有的粗放型建造工藝，需要很大的施工作業(yè)現(xiàn)場，粉層和土方植被破壞司空見慣，資源的利用率低和有害污染物質排放對周邊環(huán)境的居民、田地和植被影響嚴重，需要改造現(xiàn)有的建造材料和施工技術。

熱拌瀝青混合料HMA（Hot Mix Asphalt）是目前應用廣泛的瀝青路面結構形式之一。但該路用結構在施工過程中會消耗較大的能源，同時施工過程中排放的廢氣和粉塵等，還會嚴重影響施工人員身體健康和周邊環(huán)境的環(huán)保。溫拌瀝青混合料技術是目前發(fā)展的節(jié)能環(huán)保的瀝青面層施工技術，通過瀝青發(fā)泡或添加活性添加劑等方法，提高瀝青在低溫狀態(tài)下的拌合和易性［5］，溫拌技術的拌合溫度一般可降低10℃～40℃；石料的加熱溫度和瀝青的保溫溫度都降低，直接降低瀝青加工的燃油成本30%左右，同時施工過程中粉層、煙霧等顯著降低。表1是溫拌瀝青的路用性能及其與規(guī)范比較。

表1　溫拌和熱拌瀝青混合料的路用性能

2.2生態(tài)運營設計

道路工程在運營過程中，不可避免的因材料退化和環(huán)境作用而出現(xiàn)開裂、破壞等問題，道路結構的破壞影響交通行駛安全性，而其維修加固又降低了交通通行效率，造成經濟的影響。另一方面，道路運營中的排水是關注的核心問題，特別是城市道路結構，一方面路面的雨水混合尾氣和車輛泄露汽油等，形成很大的污染；另一方面如若排水不利在強降雨作用下，會出現(xiàn)淹埋的問題，生態(tài)的運營設計需要關注上述難題。

溫拌瀝青技術和路面再生技術是保障道路結構性能的保障措施，溫拌瀝青可以在各種環(huán)境下施工，且溫拌瀝青和易性好、施接縫便捷、容易攤鋪施工、溫降速度快等優(yōu)點，能夠用于局部路面的修補施工，且恢復快速，保障道路的使用性能。路面再生技術是通過專用設備將破損很嚴重的路面結構進行重新拌合、調料并重新鋪設，最大程度利用原有的建造資源。

路面排水設計是城市道路工程的關鍵工程，路面的排水需要考慮周邊環(huán)境特征和地質狀態(tài)，進行路網體系的整體規(guī)劃，對于城市路面排水設計需要綜合城市其他設施進行綜合考慮。對于污染物的處理，目前逐漸發(fā)展起來的污染物就地處理的排水措施能很好解決上述問題，透水性水泥混凝土路面的典型構造示意見圖1，上部透水性的水泥混凝土可以將雨水滲入，減少地表水壓力，同時多孔隙水凝穩(wěn)定基層可以吸附、截留有毒和污染物質。另外，可以采用U型槽的斷面泄水方式，將水流很好地集散并降低水流對周邊環(huán)境影響，如武漢市花山大道就采用植草溝式生態(tài)斷面，將路面雨水匯入植草溝中進行生態(tài)處理［6］。

圖1　透水性水泥混凝土路面結構示意圖

2.3生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設計

道路工程的建設，對沿線的生態(tài)系統(tǒng)形成阻隔效應，特別是動物生態(tài)系統(tǒng)的破壞。很多道路工程建設完成后，由于交通噪聲影響引起鳥類的遷徙，交通路燈影響動物的休眠時間，道路阻斷左右兩側的動物交流并有動物撞死的問題，需要在設計階段考慮上述因素的影響。

首先路線的規(guī)劃需要考慮上述生態(tài)影響，通過生態(tài)系統(tǒng)的指標評價和分析，確定最合理的道路建設；同時，道路兩旁視道路等級在兩邊設置柵欄，并設置一定數(shù)量的通道或涵洞，保障兩邊動物的交流和遷徙，最后采用環(huán)保設計手段降低道路運營對于周邊生態(tài)環(huán)境的影響，例如污染物處理等方式。

2.4生態(tài)環(huán)境景觀設計

景觀設計師們提出的水資源管理方法同樣也將“城市熱島效應”視為整治目標。此熱效應來自于城市建筑過度集中與市政設施的硬質化，進而造成缺乏活力的地表，同時過于稀少的植物只能向空中蒸騰少量水分，不僅影響環(huán)境的舒適性也使空氣質量每況愈下。景觀設計是生態(tài)設計的重要組成之一，景觀設計需要將道路的使用功能和周邊環(huán)境進行友好協(xié)調和過渡。道路的生態(tài)環(huán)境景觀設計主要通過植被保護、植草、植物等方式，將道路景觀與周邊環(huán)境協(xié)調進來。例如高速公路的設計中，需要在邊坡中設施植草，實現(xiàn)道路結構向周邊農林的美觀過渡；在普通公路設計中，在道路兩旁種植樹木，一方面綠化環(huán)境使駕駛人員具有舒暢的駕駛心理，另一方面通過綠化樹木降低交通污染向周邊的擴散傳遞；在城市道路設計中，通過設置優(yōu)美的道路線形及道路裝飾、燈光等，使其與周邊環(huán)境優(yōu)化協(xié)調。

3　結　語

在全球可持續(xù)發(fā)展的背景下，道路工程的生態(tài)設計將是未來備受關注的話題。道路工程的生態(tài)設計需要考察道路工程在建設、運營甚至拆建等全生命周期對周圍環(huán)境的影響，確定合理的設計方法。環(huán)保、可持續(xù)、環(huán)保和以人為本的設計理念是驅動道路工程生態(tài)設計的基礎，本文提出道路生態(tài)設計的四個關鍵環(huán)節(jié)：生態(tài)建造設計、生態(tài)運營設計、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設計和生態(tài)環(huán)境景觀設計，每個環(huán)節(jié)需要引進新理念、新材料和新工法，以促進道路工程的生態(tài)化設計。如今經常被使用的“海綿城市”一詞也是為道路工程的生態(tài)設計概念賦予了清楚的意象。此類設計理念往往超越了技術與功能的目的，在解決問題的同時也大幅度地提升了景觀和環(huán)境的品質。

［1］章毅.城市道路設計中的生態(tài)理念與技術 ［J］.湖南交通科技，2012（4）:37-40.

［2］孔慶偉，廖彩鳳.生態(tài)道路設計若干問題探討［J］.城市道橋與防洪，2012（7）:52-54.

［3］李月輝，胡遠滿，李秀珍，等.道路生態(tài)研究進展［J］.應用生態(tài)學報，2003（3）:447-452.

［4］劉世梁，崔保山，溫敏霞.道路建設的生態(tài)效應及對區(qū)域生態(tài)安全的影響［J］.地域研究與開發(fā)，2007（3）:108-111.

［5］仰建崗.溫拌瀝青混合料應用現(xiàn)狀與性能［J］.公路交通科技（應用技術版），2006（8）:26-28.

［6］李江偉.生態(tài)設計在城市道路中的應用研究［D］.安徽合肥:合肥工業(yè)大學，2009.

U442

A

1009-7716（2016）07-0069-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.020

2016-04-15

申澤春（1984-），男，湖南懷化人，工程師，從事市政道路、路橋設計工作。