生態(tài)選線理念在高速公路路線設(shè)計中的應(yīng)用

吳晨旭

（北京市大興區(qū)中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，北京102600）

0 引言

當(dāng)下我國堅持綠色發(fā)展理念，打造綠色健康生態(tài)社會，其中交通體系是相對重要的建設(shè)內(nèi)容，必須堅持人與自然和諧發(fā)展的原則，因此在高速公路路線設(shè)計中，應(yīng)采用生態(tài)選線理念，樹立良好的生態(tài)保護(hù)觀念。作為大型建設(shè)工程，高速公路往往會受到地形、地質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境等因素影響，建設(shè)過程中如果不注意也會給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成破壞。因此我國提出了生態(tài)選線理念，最大限度保護(hù)、最低程度破壞，實(shí)現(xiàn)高速公路與生態(tài)環(huán)境共同發(fā)展的目標(biāo)。

1 高速公路路線設(shè)計的重要性

在高速公路路線設(shè)計上，應(yīng)采用最新的理論與概念，通過精準(zhǔn)計算完成高速公路修建，既保證質(zhì)量又能適當(dāng)降低造價。路線設(shè)計是高速公路建設(shè)的前提條件，路線設(shè)計是否合理將會直接影響后續(xù)工程開展，包括高速公路結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道、路基以及路面等。如果路線設(shè)計合理，不僅會提高工程建設(shè)的安全性，還會提高經(jīng)濟(jì)效益，所以路線設(shè)計至關(guān)重要，關(guān)乎我國公路交通運(yùn)輸發(fā)展。由于近些年我國倡導(dǎo)生態(tài)選線理念，因此路線設(shè)計不僅要保障性能、質(zhì)量，同時要結(jié)合周邊的自然條件，帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展，為生態(tài)環(huán)境提供全面保護(hù)[1]。

2 生態(tài)選線理念在高速公路路線設(shè)計中的應(yīng)用原則

2.1 持續(xù)發(fā)展原則

在生態(tài)選線理念下高速公路建設(shè)必須充分考慮沿線的自然資源條件，堅持持續(xù)性發(fā)展原則，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行充分保護(hù)，尤其是重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)地區(qū)，必須降低路線設(shè)計造成的影響和破壞。因此應(yīng)注重結(jié)合耕地資源、林地資源以及濕地資源，合理調(diào)整高速公路路線設(shè)計方案，盡量避開重要的生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)域。另外在路線設(shè)計中滿足城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)需求，減少路線中的征地拆遷，實(shí)現(xiàn)公路與地區(qū)生態(tài)持續(xù)發(fā)展。在生態(tài)選線理念下安全因素同樣至關(guān)重要，設(shè)計人員必須充分考慮路線的實(shí)際需求、美觀需求等，充分保障高速公路的結(jié)構(gòu)安全、耐用性，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供保障[2]。

2.2 環(huán)境保護(hù)原則

在生態(tài)選線理念中，環(huán)境保護(hù)是基礎(chǔ)的原則之一，無論高速公路路線設(shè)計還是規(guī)劃，都要基于該原則降低生態(tài)環(huán)境破壞，把環(huán)境保護(hù)放在首位。在路線設(shè)計時必須順應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，例如公路結(jié)構(gòu)、沿線設(shè)施以及平縱線性等，都要與自然環(huán)境形成協(xié)調(diào)，促使高速公路融入當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中。對于高速公路建設(shè)成本、施工量、施工技術(shù)的選擇，要結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，從而規(guī)劃出更完善的路線設(shè)計方案，這樣也能適當(dāng)節(jié)省建設(shè)成本，達(dá)到控制工程造價的目標(biāo)。因此，要貫徹好生態(tài)選線理念，詳細(xì)掌握當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件，并在此基礎(chǔ)上考慮環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約，滿足高速公路建設(shè)需求[3]。

3 生態(tài)選線理念在高速公路路線設(shè)計中的應(yīng)用策略

3.1 注重資源節(jié)約

3.1.1 合理設(shè)置立交、服務(wù)區(qū)

在高速公路路線設(shè)計中，如何解決資源沖突問題非常關(guān)鍵。比如，在山區(qū)地形中的耕地資源，很多農(nóng)田都會集中在山間地勢平坦的地帶，但是這些地區(qū)同樣屬于優(yōu)質(zhì)的路線走廊帶，所以雙方會存在一定沖突，因此要注重解決路線設(shè)計與耕地資源的矛盾問題。當(dāng)下可以通過合理設(shè)置立交、服務(wù)區(qū)的形式，降低對周邊耕地資源的影響，結(jié)合當(dāng)?shù)芈肪W(wǎng)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃以及農(nóng)田規(guī)劃，合理設(shè)置互通式立交、分離式立交與服務(wù)區(qū)數(shù)量，在滿足居民生產(chǎn)、生活的條件下完成路線設(shè)計。另外，要多使用荒地與荒坡，避免過多地占用耕地資源，同時減少大規(guī)模拆遷，把廢土場作為服務(wù)區(qū)，降低建設(shè)成本節(jié)約資源。

3.1.2 路線設(shè)計中協(xié)調(diào)其他專業(yè)技術(shù)

為了能夠更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，路線設(shè)計必須注重工程與自然之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，確保路基、橋梁以及隧道等基礎(chǔ)設(shè)施能夠布局合理，不會對周邊環(huán)境造成影響。若路線設(shè)計中需要通過農(nóng)作物區(qū)、自然保護(hù)區(qū)，應(yīng)選擇高路堤、高架橋以及隧道等方案，通過對比提高經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)先考慮對生態(tài)環(huán)境影響較小的設(shè)計方案。同時減少高填深挖，并做好擋墻、支護(hù)等措施，盡量不占用農(nóng)田，可以使用棄土場結(jié)合其他閑置土地，最大程度地減少用地。除此之外，在高速公路建設(shè)中，采取耕作層土壤剝離再利用的方法，實(shí)現(xiàn)土壤再生目標(biāo)，提高耕地數(shù)量、質(zhì)量，在完成公路建設(shè)的同時促進(jìn)生態(tài)發(fā)展[4]。

3.2 應(yīng)用智能技術(shù)

3.2.1 數(shù)字地面模型

數(shù)字地面模型一般是指地形表面多種信息的數(shù)字表示，能夠?qū)臻g分布地形屬性特征展開數(shù)據(jù)描述，空間分布大多采取平面坐標(biāo)系統(tǒng)表現(xiàn)，地形屬性特征是平面位置（x，y）上地面點(diǎn)的高程。數(shù)字地面模型大多通過三個部分構(gòu)成，首先將地區(qū)采樣信息存儲于計算機(jī)中，用x與y表示平面坐標(biāo)系，z代表高程點(diǎn)，數(shù)據(jù)信息借助編碼或分層等方法進(jìn)行表示。其次利用數(shù)學(xué)理論擬合地表形態(tài)，并求出地區(qū)任何平面位置的點(diǎn)高程，或推算出地面具體的地面特征。最后通過數(shù)字地面模型中的功能程序塊，完成坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工作。目前數(shù)字地面模型能夠應(yīng)用在路線設(shè)計中的各個階段，并針對路線方案展開對比和選擇，以此來獲取優(yōu)質(zhì)的設(shè)計方案。

3.2.2 公路三維建模

三維建模的優(yōu)勢在于直觀，并且可以劃分為多個模塊，包括公路建模、基礎(chǔ)設(shè)施建模以及橋梁建模等，完成整個高速公路的構(gòu)造，為設(shè)計人員提供空間視角、透視視圖。在高速公路路線設(shè)計中，利用三維模型能夠?yàn)樵O(shè)計人員提供直觀的公路形象，以此來判斷設(shè)計方案的可行性，包括周圍地區(qū)的三維地形模型，不過需要數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)的支持，若缺少數(shù)據(jù)必須從地形圖中獲取，從而模擬出高速公路與周圍地形地貌。由于三維模型與地形模型能夠疊加效應(yīng)，可以更好地對比分析，利用三維模型把高速公路建成后的運(yùn)營效果提前呈現(xiàn)，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)三維動畫演示，保證了三維公路的真實(shí)性，為后續(xù)建設(shè)提供重要依據(jù)[5]。

3.2.3 GIS與遺傳算法

由于現(xiàn)代高速公路路線設(shè)計，需要融入生態(tài)選線理念，對于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面有著特殊要求，因此要選擇更加科學(xué)的設(shè)計方法，包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、遺傳算法理論等，對公路選線方法進(jìn)行優(yōu)化。在以往的路線設(shè)計中，主要按照經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計方案，同時需要對備選方案展開對比，不僅復(fù)雜還缺乏主觀性，不過在智能科技的發(fā)展下，高速公路路線設(shè)計也在朝著智能化方向進(jìn)步。其中地理信息系統(tǒng)（GIS），有利于選擇出最具經(jīng)濟(jì)性的路線，借助地理數(shù)據(jù)對路線方案展開分析，從而全面優(yōu)化路線設(shè)計方案。而遺傳算法理論則充分融入了基于大自然優(yōu)勝劣汰的原則。

3.3 尊重自然環(huán)境

3.3.1 堅持地質(zhì)選線

當(dāng)下高速公路路線設(shè)計應(yīng)充分認(rèn)識自然環(huán)境與規(guī)律，以此來對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有利保護(hù)。例如處于山區(qū)地域的高速公路，在地質(zhì)方面存在明顯特點(diǎn)，例如坡陡流急、地形復(fù)雜，并且有很多軟土、采空區(qū)，同時存在巖堆碎落、崩塌、滑坡等風(fēng)險。由此可見會對路線設(shè)計造成很大影響，包括安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等，因此在路線設(shè)計中應(yīng)做好地質(zhì)災(zāi)害評估，借助報告掌握地質(zhì)特點(diǎn)，包括巖石種類、巖石層走向以及傾斜度，是否存在軟土、地下水，通過詳細(xì)分析地質(zhì)情況，盡量避開這些不良地質(zhì)區(qū)域，避免不良地質(zhì)對高速公路建設(shè)造成影響。

3.3.2 堅持地形選線

地形也是路線設(shè)計中的重要因素，大多數(shù)情況下高速公路路線走向，必須和山谷、河流方向形成一致，應(yīng)避免強(qiáng)拉直線，在與地形存在沖突時，要做到順勢而為才能保障路線設(shè)計與地形協(xié)調(diào)。如果滿足安全視距的條件，應(yīng)靈活使用直線、曲線，包括根據(jù)地形展開合理布線，促使高速公路建設(shè)更加科學(xué)，使駕駛員在行駛過程中根據(jù)視覺景觀變化，降低疲勞狀態(tài)，最大程度地提高安全穩(wěn)定性。

3.3.3 堅持環(huán)保選線

環(huán)保是高速公路路線設(shè)計的重要原則，尤其在融入生態(tài)選線理念后，必須保護(hù)好周邊原有景觀，避免對公路周圍的自然環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。路線設(shè)計過程中盡量保留原有植被，同時搭配景觀綠化加大自然環(huán)境的美化效果。例如，在地形起伏的條件下，應(yīng)適當(dāng)增加灌木、草本植物形成立體層次。另外，在進(jìn)行景觀綠化時，注意結(jié)合當(dāng)?shù)刂参锓N類選擇，避免使用外來物種，從而降低對當(dāng)?shù)厣锵到y(tǒng)的破壞。其次，在邊坡防護(hù)中，必須采用生態(tài)綠色柔性防護(hù)措施，杜絕使用全封閉式防護(hù)，同時調(diào)查該地區(qū)的動物種群，掌握動物生活區(qū)域、習(xí)性以及遷徙路線。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代高速公路路線設(shè)計中，除了滿足安全穩(wěn)定等要求以外，生態(tài)環(huán)境保護(hù)也是比較重要的因素。目前，生態(tài)選線理念得到廣泛運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路設(shè)計與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、能源節(jié)約目標(biāo)，也就是確保高速公路滿足基礎(chǔ)運(yùn)行條件的情況下，大大降低對周邊環(huán)境造成的破壞。因此，設(shè)計人員應(yīng)把握好生態(tài)選線理念的作用，與高速公路路線設(shè)計全面融合，打破傳統(tǒng)選線方法的局限性，在地勢復(fù)雜的環(huán)境下選擇出合理路線，為高速公路建設(shè)提供保障。