綠色循環(huán)低碳高速公路設(shè)計(jì)優(yōu)化思路與方法

程 慧 敏

(山西誠(chéng)達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司,山西 太原 030006)

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)水平不斷提高，截止到2015年我國(guó)已經(jīng)擁有了11.19萬(wàn)km的高速公路(已投入使用)。作為高速公路設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高速公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持綠色循環(huán)低碳的環(huán)保理念，優(yōu)化高速公路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的有效平衡。

1 優(yōu)化我國(guó)高速公路總體設(shè)計(jì)思路

根據(jù)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)銷售的數(shù)量進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的汽車數(shù)量呈現(xiàn)幾何倍次的增長(zhǎng)，為了滿足我國(guó)交通發(fā)展的需求，我國(guó)大力發(fā)展高速公路建設(shè)，但這也帶來(lái)一個(gè)顯著的問(wèn)題。汽車尾氣污染嚴(yán)重，對(duì)于高速公路的環(huán)境產(chǎn)生了重要的影響。同時(shí)高速公路在建設(shè)的過(guò)程中會(huì)對(duì)沿線的植被、地形、生態(tài)造成一定的破壞，引發(fā)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)與基礎(chǔ)建設(shè)的沖突。

綠色循環(huán)低碳高速公路，是指在高速公路使用周期內(nèi)，從設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)將綠色、循環(huán)、低碳作為其發(fā)展的重點(diǎn)，確保主體工程在使用周期內(nèi)最大限度的降低對(duì)周邊生態(tài)的影響。建設(shè)新型公路，需要高速公路設(shè)計(jì)者打破已有的思維模式，將綠色、生態(tài)、環(huán)保、低碳、高效等多項(xiàng)因素融合到設(shè)計(jì)理念當(dāng)中，結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況，通過(guò)不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、組織、管理達(dá)到節(jié)約資源、降低生態(tài)破壞、提高工程的使用壽命等諸多目標(biāo)[1]。

2 高速公路主體設(shè)計(jì)工程的具體優(yōu)化方法

2.1 做好高速公路工程設(shè)計(jì)規(guī)劃

1)綜合考慮公路投入使用時(shí)遇到的問(wèn)題。

高速公路在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅要考慮實(shí)地工程施工地點(diǎn)地理因素、位置因素、氣候因素，還要充分的考慮到工程投入使用后，使用耗損以及路基損壞造養(yǎng)護(hù)成本投入。為此高速公路設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮高速公路建成后后續(xù)投入資本問(wèn)題。高速公路施工人員在線路的設(shè)計(jì)與安排上盡量選擇線路短、新技術(shù)、新材料的高速公路建設(shè)方案，通過(guò)減少高速公路建設(shè)里程，減少汽車運(yùn)行的排放量從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2)全面考慮公路建設(shè)過(guò)程中的客觀因素。

高速公路在建成后需要保證工程施工質(zhì)量、路面平整、路基穩(wěn)定，提高高速公路的使用周期，達(dá)成綠色優(yōu)化設(shè)計(jì)高速公路方案的目的。高速公路設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)路線的過(guò)程中，盡量要避開(kāi)不良地質(zhì)地段，降低施工的技術(shù)難度與施工成本。同時(shí)盡量選擇地勢(shì)相對(duì)平緩的地理位置，確保投入使用后該路段的行車安全，但線路的設(shè)計(jì)要秉承著“少占耕地，少占林地、不占農(nóng)田”的施工設(shè)計(jì)原則[2]。

3)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際建設(shè)情況選擇高速公路設(shè)計(jì)的指標(biāo)。

高速公路在建設(shè)的過(guò)程中不僅要考慮到客觀的自然因素，更要考慮到工程造價(jià)成本、工程技術(shù)水平、工程實(shí)施的可行度，合理的選擇技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于地理位置相對(duì)復(fù)雜的高速公路建設(shè)地段，高速公路設(shè)計(jì)人員要將工程建設(shè)分為多個(gè)部分進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，每個(gè)設(shè)計(jì)地段采用不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)方案與工程建設(shè)適配度。對(duì)于地理位置十分復(fù)雜且無(wú)法避開(kāi)的地段進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)建設(shè)工程規(guī)模、縮減最小圓曲線與豎曲線半徑、降低最大縱坡與安全指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。高標(biāo)準(zhǔn)不僅可以帶來(lái)高品質(zhì)，也可以加大施工難度，造成高速公路工程施工方案的不可行性，為此結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地質(zhì)情況有針對(duì)性、合理的選擇高速公路設(shè)計(jì)指標(biāo)，才是推進(jìn)高速公路設(shè)計(jì)方案可行性的重要方式。

4)優(yōu)化公路路基設(shè)計(jì)。

高速公路路基是確保公路質(zhì)量的重要基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，如果高速公路路基設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致高速公路在投入使用的過(guò)程中出現(xiàn)路面移位、裂縫，極大的減少了工程使用周期，過(guò)高的高速公路路基也會(huì)給當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境造成破壞。為此高速公路工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)路基時(shí)，可以在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，降低路基的整體高度，減少路基工程建設(shè)對(duì)于周邊地貌的破壞，并通過(guò)優(yōu)化高速公路坡邊設(shè)計(jì)等多種方案，達(dá)到節(jié)約土地資源的目的。

2.2 優(yōu)化高速公路路面與路基的設(shè)計(jì)

高速公路工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行路基的設(shè)計(jì)中，可以考慮使用周邊工程的廢棄渣土、碎石作為高速公路路基填筑過(guò)程中的原料。尤其隧道工程建設(shè)的過(guò)程中會(huì)挖掘大量的土方，形成廢棄渣土、碎石。高速公路在路基填筑工程建設(shè)中就可以將這些廢舊渣土、碎石作為填筑的材料進(jìn)行路基填筑，實(shí)現(xiàn)廢舊資源的有效利用，符合我國(guó)綠色循環(huán)低碳的高速公路設(shè)計(jì)理念。

2.3 科學(xué)設(shè)計(jì)橋涵立交

高速公路工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該秉承綠色優(yōu)化低碳設(shè)計(jì)理念，盡可能的降低橋涵立交的規(guī)模，避免在同一地域內(nèi)集中排放汽車尾氣。高速公路工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋涵立交時(shí)，應(yīng)該充分的考慮到當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件與汽車流量，通過(guò)合理優(yōu)化橋涵組合結(jié)構(gòu)以滿足綠色設(shè)計(jì)，節(jié)能減排的目的。同時(shí)設(shè)計(jì)人員在針對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦卧O(shè)立橋涵路線時(shí)，應(yīng)該注意盡量建少對(duì)自然環(huán)境的破壞，增強(qiáng)設(shè)計(jì)路線與地形的適配度，達(dá)到工程與自然的有效融合，對(duì)于橋涵中的主橋梁建設(shè)，盡量減少橋梁的跨度，降低工程成本、工程規(guī)模對(duì)周邊自然環(huán)境的影響，對(duì)于一些特殊地段的自然保護(hù)區(qū)高速公路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到橋涵建設(shè)后對(duì)于周邊自然環(huán)境破壞后的重建工程，從而將環(huán)保綠色工程納入到高速公路工程設(shè)計(jì)中。圖1為環(huán)保綠色橋涵設(shè)計(jì)概念圖。

2.4 綠色循環(huán)低碳設(shè)計(jì)理念的有效融入

1)加強(qiáng)對(duì)綠色循環(huán)低碳設(shè)計(jì)理念的重視。

高速公路工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)綠色循環(huán)低碳設(shè)計(jì)理念的重視，構(gòu)建高速公路工程與自然的和諧發(fā)展關(guān)系，并在設(shè)計(jì)階段盡可能的減少對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響，將綠化建設(shè)工程、生態(tài)恢復(fù)工程融入到高速公路工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，如：部分高速公路在建設(shè)的過(guò)程中通過(guò)在將草、喬等植被種植到高速公路路基旁的坡圖上，既能夠起到美化環(huán)境的作用，又能夠起到防風(fēng)固沙、固碳釋氧的作用。

2)注重高速公路建設(shè)與自然的協(xié)調(diào)。

高速公路設(shè)計(jì)者在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中既要考慮到工程造價(jià)、工程質(zhì)量，也要將生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念融入到設(shè)計(jì)當(dāng)中，注重高速公路工程與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，讓高速公路成為景觀的一部分，而不是自然景色的破壞者。為此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中盡量減少工程規(guī)模與人工造景，通過(guò)植物造景的方式加強(qiáng)高速公路建設(shè)與自然的協(xié)調(diào)[3]。設(shè)計(jì)者通過(guò)互通綠化的方式將高速公路工程更好的融入到工程建設(shè)當(dāng)中，如在工程建設(shè)之前在原有地面進(jìn)行片植、大樹(shù)種植等多種方式弱化人工景觀的突兀性。

3)結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境合理選擇植被。

高速公路工程設(shè)計(jì)人員在對(duì)考慮工程的綠化時(shí)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境合理的選擇植被，最好選用當(dāng)?shù)氐谋就粱脖?，并選用綠色裝飾性強(qiáng)、病蟲(chóng)害少、易于養(yǎng)護(hù)、價(jià)格適宜、碳吸收能力強(qiáng)的植被。

3 高速公路附屬工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 對(duì)于高速公路工程安全設(shè)施進(jìn)行合理設(shè)計(jì)優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在針對(duì)安全設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)理念，在安全設(shè)施設(shè)計(jì)上考慮到人們的實(shí)際需求。如在高速公路的兩側(cè)設(shè)計(jì)防護(hù)欄，防止附近居民誤入高速公路威脅生命健康，并在高速公路的中間地帶建設(shè)活動(dòng)防護(hù)欄以減少翻車事故造成多車道的連鎖安全事故。

3.2 ETC車道的設(shè)計(jì)

ETC是目前我國(guó)乃至世界上收費(fèi)方式最先進(jìn)的一種設(shè)計(jì)，ETC技術(shù)具有智能車輛識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)νㄟ^(guò)的車輛上的電子標(biāo)簽及其他技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)技術(shù)的自動(dòng)化收費(fèi)。ETC技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于我國(guó)高速公路附屬工程優(yōu)化有著非常重要的意義。

3.3 采用太陽(yáng)能現(xiàn)代能源技術(shù)優(yōu)化機(jī)電工程

隨著太陽(yáng)能源應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與成熟運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高速公路工程建設(shè)的有效優(yōu)化。高速公路工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)涉及到隧道設(shè)計(jì)、橋涵設(shè)計(jì)，照明系統(tǒng)也就成為了高速公路工程設(shè)計(jì)中的必要組成。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)利用太陽(yáng)能源，安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)公路隧道與橋涵的照明，并滿足高速公路工程的其他用電需求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，社會(huì)各行各業(yè)將綠色理念融入到行業(yè)發(fā)展當(dāng)中。高速公路工程在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該堅(jiān)持綠色循環(huán)低碳高速公路設(shè)計(jì)理念，從而優(yōu)化思路與方法，促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。