淺析祁離高速公路綠色公路設計

游曉英

（山西省交通規(guī)劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

2015 年10 月，馮正霖副部長在全國公路水運工程質量安全工作會議上提出了打造“品質工程”的新概念。2016 年7 月，交通運輸部下發(fā)《關于實施綠色公路建設的指導意見》，意見中明確指出綠色公路的發(fā)展思路及建設目標，同時提出了五大建設任務，并決定開展相應專項行動，推動公路項目發(fā)展轉型升級。在2018 年4 月，山西省交通運輸廳印發(fā)了《山西省公路“品質工程”深化創(chuàng)建實施意見》《山西省公路品質工程攻關行動試點方案（2018—2020 年）》，在全省范圍內開展品質工程建設。

1 項目概況

祁離高速是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱十二橫十二環(huán)”的重要路段，該項目起于山西省晉中市祁縣，向東順接榆祁高速（S60）設城趙樞紐與京昆高速相連，項目向西途經(jīng)呂梁市文水、交城，至終點離石區(qū)信義鎮(zhèn)，設離石東樞紐與呂梁環(huán)城高速公路相接，路線全長約96.6 km。

在設計階段，項目組成員針對區(qū)內地形地質條件多樣復雜、自然風光特色鮮明等特點，根據(jù)《關于實施綠色公路建設的指導意見》《山西省公路“品質工程”深化創(chuàng)建實施意見》等相關文件要求，對設計方案進行研究論證，將全面落實綠色公路建設作為該項目的執(zhí)行方向，將開展綠色公路建設作為該項目的具體內容，將山西省祁離高速公路打造成綠色公路品質工程示范項目作為最終目標。

2 建設思路

綠色公路建設是新的歷史時期下樹立公路建設標桿的過程，眾所周知，現(xiàn)階段公路建設的首要品質是生態(tài)保護，它是“綠色公路”建設運營的引導者；資源消耗是限制綠色公路發(fā)展的重要因素，資源節(jié)約則是“綠色公路”建設運營必須堅守的根本原則；建養(yǎng)并重是“綠色公路”的注重全壽命周期成本理念的必備條件；而智慧創(chuàng)新無疑是實現(xiàn)生態(tài)保護、資源節(jié)約、建養(yǎng)并重的重要手段。由此，祁離高速綠色公路設計中堅持“生態(tài)保護”、“資源節(jié)約”、“建養(yǎng)并重”、“智慧創(chuàng)新”的建設思路。

圖1 綠色公路發(fā)展思路

2.1 生態(tài)保護

“生態(tài)保護”最根本基礎在于自然環(huán)境的承載力；其目標是節(jié)約資源、提高能效、控制排放和保護環(huán)境，以推動工程項目的發(fā)展。具體而言，“生態(tài)保護”就是要求堅持“最小的破壞就是最大的保護”原則，它主要體現(xiàn)在公路項目建設全生命周期內的生態(tài)保護。

在項目實施中，項目組成員充分調查路線走廊帶內各種有價值的自然和人文資源，積極開展生態(tài)選線，合理布置線位；采用科學的施工組織方法，多運營環(huán)保型施工建筑工藝、工法和新材料，最大限度降低對公路沿線生態(tài)的破壞。

2.2 資源節(jié)約

節(jié)約資源是保護環(huán)境的根本之策。在項目設計階段充分考慮節(jié)約集約利用資源，從根本上改變資源利用方式，加大工程項目全過程管理，大幅度降低能源消耗，提高利用效率和效益。

就祁離高速而言，堅持資源節(jié)約需要重點關注集約利用通道資源，嚴守耕地保護紅線，嚴格保障土地資源，加強資源探勘、保護、開發(fā)利用。

2.3 建養(yǎng)并重

建養(yǎng)并重、協(xié)調發(fā)展是科學發(fā)展觀的客觀要求，也是現(xiàn)階段公路建設必須遵循的基本方針[2]。在設計階段，統(tǒng)籌考慮公路建設、養(yǎng)護及運營，突出體現(xiàn)了建設項目全壽命周期，強調了系統(tǒng)性管理。就祁離高速而言，建養(yǎng)并重的重點是關注橋梁結構型式，在設計中盡量統(tǒng)一橋梁結構型式，便于模塊化、機械化、工廠化及標準化生產(chǎn)，以便縮短項目建設工期，降低工程造價。

2.4 智慧創(chuàng)新

“智慧交通”要求提高資產(chǎn)的使用效能，提升服務品質，主要表現(xiàn)為項目信息化管理。創(chuàng)新是引領發(fā)展的動力，智慧則是創(chuàng)新之后的一種高水平狀態(tài)，兩者存在一定程度的因果關系。

“綠色公路”就是公路建設理念上的創(chuàng)新，智慧則是綠色公路的一個必備特征，是提升公路建設品質的重要手段。就祁離高速而言，推進工程智慧創(chuàng)新要求率先使用BIM技術，體現(xiàn)信息共享，開放創(chuàng)新。

3 祁離高速綠色公路建設具體措施

3.1 生態(tài)保護

3.1.1 路線總體設計

在設計中，積極推行生態(tài)環(huán)保設計，加強生態(tài)選線，避讓沿線河流、不良地質、水庫等生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)，保護生態(tài)環(huán)境，主要措施包括以下3 點。

3.1.1.1 K33+400—K45+000 段選線避讓三道川河

該路段位于西社和溫家莊之間，屬于典型的峽谷地形，該段地形復雜，山高坡陡，河道曲折，路線布設主要受河道、沿線陡峭山體、省道等控制，該段設計主要從與河道干擾、施工難易程度、技術指標、環(huán)境保護、工程規(guī)模等方面考慮，提出A、K 線方案。

A 線方案需多次跨越三道川河，該路段河道狹窄，山體陡峭，基本為橋隧相連，路線平面指標較低。而K 線方案采用特長隧道穿越山區(qū)，以提高平面指標，降低施工難度，避免大規(guī)模填挖，有益于保護環(huán)境。

經(jīng)比選，A 線方案雖隧道規(guī)模較小，但其與河道干擾大、施工難度大、平面指標低、占地多、環(huán)境影響大，綜合比選K 線更優(yōu)。因此，經(jīng)生態(tài)環(huán)境綜合比選，推薦K 線方案。

圖2 K33+400—K45+000 段路線方案對比

3.1.1.2 路線設計綜合權衡地形、地質及地物等條件

a）平面設計 路線平面設計最大程度地與沿線的地形“走勢”相融合，堅持最大限度地保護、最小程度地毀壞、最強力度地恢復生態(tài)環(huán)境的設計理念，合理控制設計標高，避免大規(guī)模填挖。在該項目設計中，通過多方案對比研究，發(fā)現(xiàn)大部分路段平曲線半徑取值700～900 m 與取值1 000 m 工程規(guī)模變化很小，因此從改善車輛行駛條件、提升道路服務水平出發(fā)，該項目平面設計時平曲線半徑以滿足中央分隔帶的視距要求和滿足運行速度的要求選用合理值，基本上均不小于1 000 m。

b）縱斷面設計 縱面設計中，對控制路線縱斷面設計的各控制點進行分析研究，尤其對降低高邊坡、控制性水位、交叉道路凈空、隧道進出口標高、互通立交及服務設施的布設等因素綜合考慮。

3.1.2 路基工程

3.1.2.1 邊坡生態(tài)保護

路基邊坡主要從邊坡坡率及防護設計、排水精細化設計等方面實現(xiàn)綠色、生態(tài)、環(huán)境保護的目標。主要措施如下：

a）結合地形條件，路塹邊坡坡率及防護設計進行方案比選。邊坡坡率方面，力求“融入自然”。

b）邊坡防護方面，應根據(jù)“邊坡穩(wěn)定是前提、自然協(xié)調是基礎、適地適樹是原則、長遠效果是目的”的原則，在確保安全穩(wěn)定的條件下，對邊坡施以輕型、綠色防護。

3.1.2.2 排水工程精細化設計

公路路基路面排水應防、排、疏三者相結合，并與路基防護相協(xié)調，結合地形地貌，采用“攔、截、排”等多層次綜合排水措施，按照“遠接、遠送”的排水方法進行設計，減少沖刷，合理布設排水設施方案，形成完善的排水系統(tǒng)。排水設施在符合排水要求的前提下最大限度地歸并斷面形式，統(tǒng)一構造物的結構尺寸，選用預制混凝土進行集中預制并現(xiàn)場進行拼裝，減少環(huán)境污染。

3.1.3 隧道工程

在實際設計中為保證實現(xiàn)“綠色、環(huán)保、節(jié)能”、“安全、耐久、經(jīng)濟”及“施工安全、快速、可控”的目標：洞口設計根據(jù)“早進洞，晚出洞”的設計理念，嚴格遵守“零”開挖的原則，減小洞口開挖，最大限度地保護生態(tài)環(huán)境。

3.2 資源節(jié)約

3.2.1 集約節(jié)約通道資源，統(tǒng)籌利用資源

a）路線設計按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、集約高效”原則，統(tǒng)籌利用國道307、省道320、省道219 走廊，實現(xiàn)通道資源的集約節(jié)約。

路線布設和橋梁跨徑的選擇上充分考慮為路線走廊帶內的地方公路預留改擴建的空間，實現(xiàn)了通道資源的集約節(jié)約利用。同時，結合現(xiàn)有道路及遠期綜合路網(wǎng)規(guī)劃、城鎮(zhèn)發(fā)展等合理布設路線及互通方案，使高速公路和地方道路能夠合理銜接，完善區(qū)域內路網(wǎng)分布，帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，改善公路運輸效率及沿線居民的出行條件。

b）便道設計結合現(xiàn)有村道建設統(tǒng)籌利用，實現(xiàn)集約節(jié)約。該項目施工便道、便橋設計時充分考慮當?shù)卮迕癯鲂斜憷?，?jié)約用地，減少工程費用。對便道工程，在施工結束后進行路面恢復后可作為永久道路、橋梁，為村民的出行提供便利，造福當?shù)亍?/p>

3.2.2 集約用地，保護耕地資源

項目沿線經(jīng)過主要為平原和山嶺地形，耕地資源稀缺，且沿線所經(jīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均以農(nóng)業(yè)為主，耕地資源稀缺，因此在設計中對耕地資源的占用情況作為一項重要指標，充分研究項目與占用耕地資源的關系，充分貫徹“實行最嚴格的耕地保護制度”精神，充分利用劣質地類，減少對耕地的侵占，最大限度地保護土地資源，保護耕地范圍。

3.3 建養(yǎng)并重

3.3.1 突出橋梁設計全壽命周期成本理念

在設計中貫徹“全壽命周期”的理念，重點考慮橋梁結構耐久性設計，如橋梁采用鋼混組合結構、鋼結構等。根據(jù)沿線施工運輸條件、施工場地、工期要求等綜合考慮后，初步選定開柵樞紐、離石東樞紐兩處在條件允許的情況下采用鋼箱梁、鋼混組合梁結構。

3.3.2 全面實施標準化施工

建設工程開展集約化管理，工廠化生產(chǎn)，全線統(tǒng)籌考慮預制場地的布設，對預制構建集中預制，可有效地降低工程費用，控制預制構件質量，縮短工期，減小臨時用地范圍，保護環(huán)境資源。

3.4 智慧創(chuàng)新

3.4.1 積極開展BIM技術平臺研究，實現(xiàn)信息共享

BIM 作為新一代設計技術，已被廣泛應用于工程建設領域。

以祁離高速項目為依托，研究開發(fā)基于BIM的綜合管理平臺，為實現(xiàn)項目在全壽命周期內的信息共享打下良好基礎。通過建設項目BIM的可視化、協(xié)調性、模擬性等優(yōu)勢功能，提升項目建設及管理方等的綜合管理能力；幫助施工單位合理安排工期，減少因不合理、不科學施工方案造成的返工，縮短工期，提升祁離高速項目運營的管理水平。

4 結語

筆者在工作中將綠色公路建設理念融入到祁離高速設計中，將理論規(guī)范與實際任務相結合，為公路建設提供了有力的工程依據(jù)，希望本文能為其他公路建設項目提供參考，推動綠色公路建設。