基于綠色設(shè)計(jì)新理念的山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)實(shí)踐

摘?要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)持續(xù)進(jìn)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(shè)計(jì)難度加大。尤其是在設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注行車(chē)安全及舒適性等。故山區(qū)高速公路在設(shè)計(jì)初期需科學(xué)運(yùn)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(shè)計(jì)理念，明確山區(qū)綠色公路有關(guān)選線原則及評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)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(shè)計(jì)，綜合對(duì)比選擇最佳方案。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路；綠色設(shè)計(jì)理念；選線

為推動(dòng)建設(shè)綠色公路，國(guó)家有關(guān)部門(mén)提出各項(xiàng)綠色發(fā)展意見(jiàn)，不過(guò)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(jìn)行項(xiàng)目作業(yè)之前，需針對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)實(shí)地勘察，接著通過(guò)把控各項(xiàng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建科學(xué)且合理的施工方案，結(jié)合綠色設(shè)計(jì)理念及現(xiàn)代化技術(shù)，規(guī)避各種問(wèn)題。

1?綠色公路的設(shè)計(jì)理念

公路設(shè)計(jì)是建設(shè)山區(qū)公路工程的準(zhǔn)備階段最重要的內(nèi)容，為確保綠色公路理念的落實(shí)，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需遵循這一理念［1］。而綠色公路設(shè)計(jì)指的是公路設(shè)計(jì)與可持續(xù)發(fā)展理念相結(jié)合，涵蓋了環(huán)境影響分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，在滿(mǎn)足公路使用不同功能需求的基礎(chǔ)上，對(duì)公路施工及運(yùn)養(yǎng)給環(huán)境帶來(lái)的影響進(jìn)行綜合考量，科學(xué)、靈活且合理地設(shè)計(jì)公路，推動(dòng)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(guān)選線原則

在設(shè)計(jì)山區(qū)綠色公路的過(guò)程中，需與工程項(xiàng)目建設(shè)條件相結(jié)合，如交通需求、自然風(fēng)景、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r及環(huán)境等［3］。將保護(hù)生態(tài)平衡、周邊生態(tài)環(huán)境維護(hù)、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(shè)對(duì)選線來(lái)說(shuō)提出了全新要求，在現(xiàn)存山區(qū)高速公路相關(guān)選線原則的基礎(chǔ)上融入全新理念，進(jìn)一步明確山區(qū)高速公路相關(guān)選線原則。

2.1?繼承現(xiàn)存成熟選線原則

針對(duì)總體展開(kāi)設(shè)計(jì)。首先，始終堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展原則，對(duì)社會(huì)、環(huán)境以及公路等多個(gè)方面、要素間存在的關(guān)系予以高度重視。實(shí)現(xiàn)在保護(hù)過(guò)程中發(fā)展、在發(fā)展過(guò)程中保護(hù)。其次，秉承統(tǒng)籌協(xié)調(diào)這一原則，對(duì)設(shè)計(jì)公路、規(guī)劃用地及公路建造、使用、管理等流程進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，進(jìn)而減少全生命周期的成本投入［4］。接著，秉承創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)這一原則，不斷創(chuàng)新理念、制度、管理和技術(shù)等，將科技創(chuàng)新存有的驅(qū)動(dòng)作用和支撐作用充分發(fā)揮出來(lái)。最后，秉承因地制宜這一原則，對(duì)區(qū)域環(huán)境和工程特點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)掌握，明確項(xiàng)目定位和突破口。

對(duì)路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體如下：第一，線形走向需與地勢(shì)、山嶺和河流等相適配，不得強(qiáng)行取直線，強(qiáng)行切山梁，橫向跨過(guò)山谷。注意順勢(shì)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(diào)及可持續(xù)發(fā)展的角度，關(guān)注環(huán)保因素、安全因素、社會(huì)因素等［5］。第三，將選線安全視為基礎(chǔ)，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(hù)，選線過(guò)程中應(yīng)全面調(diào)查沿線土地資源的實(shí)際狀況，同時(shí)實(shí)施分類(lèi)研究，將土地資源實(shí)際占用情況視為選擇路線走廊方案的關(guān)鍵指標(biāo)，盡量減少農(nóng)耕用地的占用量，規(guī)避經(jīng)濟(jì)作物主要區(qū)域、農(nóng)田基本保護(hù)區(qū)域，不得超占耕地，減少土地的分割。設(shè)計(jì)淺路塹、低路堤的過(guò)程中需落實(shí)因地制宜，對(duì)土地資源進(jìn)行保護(hù)。支擋防護(hù)、橋梁和高路堤、隧道和深路塹需進(jìn)行多方案比選，將節(jié)約土地資源看作舍取方案核心指標(biāo)，當(dāng)路堤高度超過(guò)20m時(shí)，能夠選用橋梁方案。當(dāng)挖方路深度超過(guò)30m時(shí)或者挖方邊坡的高度超過(guò)1.6倍路基寬度時(shí)，能夠選用隧道方案。另外，還需確定公路防護(hù)種類(lèi)、結(jié)構(gòu)及尺寸大?。?］。

2.3?科學(xué)規(guī)避生態(tài)保護(hù)紅線

生態(tài)保護(hù)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(jí)、國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)禁止區(qū)域，與此同時(shí)包括必要保護(hù)區(qū)、保護(hù)地等。我國(guó)發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部門(mén)要求各個(gè)地區(qū)應(yīng)科學(xué)規(guī)避生態(tài)保護(hù)紅線，因此，需不斷調(diào)整高速公路建設(shè)，省級(jí)政府有關(guān)部門(mén)展開(kāi)相關(guān)論證，進(jìn)一步提出生態(tài)紅線的調(diào)整方案，接著由相關(guān)部門(mén)提出相應(yīng)審核意見(jiàn)，由國(guó)務(wù)院展開(kāi)審批［7］。綜合考量項(xiàng)目沿線多種制約因素及實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)中需合理調(diào)整選線，積極規(guī)避。明確無(wú)法規(guī)避的，需盡可能實(shí)施無(wú)害化跨越形式，與此同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，并落實(shí)減緩措施。

2.4?提高地方訴求滿(mǎn)意程度

高速公路存在涉及面廣、地形條件復(fù)雜、規(guī)模大、線路長(zhǎng)等特點(diǎn)，其屬于一項(xiàng)系統(tǒng)工程。為確保項(xiàng)目建設(shè)順利開(kāi)展，聽(tīng)取有關(guān)部門(mén)所提出的合理意見(jiàn)，并征求沿線地方政府有關(guān)建議意見(jiàn)，認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)政策法規(guī)，如林業(yè)、礦藏礦區(qū)、交通、軍事設(shè)備、電力通信、水源和文物保護(hù)、旅游資源、環(huán)保、土地使用、城鎮(zhèn)規(guī)劃等，采取更加科學(xué)且合理的方案進(jìn)行規(guī)避、處置及保護(hù)，為構(gòu)建和諧社會(huì)帶來(lái)貢獻(xiàn)［8］。

3?綠色公路設(shè)計(jì)有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)

“服務(wù)是否溫馨”“品質(zhì)建設(shè)”“智慧安全”“節(jié)能低碳”“資源節(jié)約”“綠色理念”及“保護(hù)生態(tài)”7類(lèi)一級(jí)指標(biāo)構(gòu)成了綠色公路不同生命周期階段的評(píng)估指標(biāo)。不同指標(biāo)下存有若干個(gè)二級(jí)指標(biāo)和三級(jí)指標(biāo)。其中后3個(gè)指標(biāo)可以為選線提供參考，且與本項(xiàng)目明確的選線原則相適配。與綠色高速公路有關(guān)選線原則相結(jié)合，進(jìn)一步提出下列指標(biāo)用來(lái)對(duì)選線方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體如下：第一，評(píng)價(jià)地質(zhì)、環(huán)境、安全性、后續(xù)養(yǎng)護(hù)、建設(shè)條件、技術(shù)水平和工程造價(jià)。第二，確定好占地的類(lèi)別和面積。第三，確定好生態(tài)保護(hù)紅線有關(guān)占用面積、類(lèi)別和等級(jí)。第四，建議調(diào)查有關(guān)咨詢(xún)和審查單位、地方政府在選線方案方面是否滿(mǎn)意。

4?綠色設(shè)計(jì)理念基礎(chǔ)上山區(qū)高速公路選線實(shí)踐

按照山區(qū)高速公路綠色選線原則，對(duì)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(xiàng)目

這一項(xiàng)目按照雙向四車(chē)道進(jìn)行建設(shè)，時(shí)速預(yù)計(jì)100km/h，沿途風(fēng)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(diǎn)、生態(tài)及水源保護(hù)區(qū)［9］。此項(xiàng)目地貌特點(diǎn)大致為山地丘陵。結(jié)合上述因素，多個(gè)單位部門(mén)如建設(shè)單位等需從不同方面對(duì)此項(xiàng)目設(shè)計(jì)提出嚴(yán)格要求。

4.2?比較選線設(shè)計(jì)方案

4.2.1?在保護(hù)文物及工程規(guī)模中選擇最佳路線

路段1需關(guān)注文物保護(hù)、隧道的規(guī)模、給橋梁規(guī)模帶來(lái)的影響。以初設(shè)方案K線為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提出M1和M2這兩個(gè)對(duì)比方案。其中，K線方案規(guī)避了保護(hù)文物的范圍，不過(guò)因所處地形較為陡峭，并穿過(guò)了3個(gè)隧道，陡坡橋梁較多提升了施工復(fù)雜程度。M1方案提出從上方跨越文物保護(hù)的范圍，通過(guò)和文物管理有關(guān)部門(mén)展開(kāi)交流，此方案會(huì)給文物帶來(lái)較大破壞，對(duì)文物保護(hù)來(lái)說(shuō)十分不利，明確表示不同意這一方案。故提出M2設(shè)計(jì)方案，基于K線方案，經(jīng)平面調(diào)整使3個(gè)隧道變成1個(gè)，與此同時(shí)降低隧道出口整體設(shè)計(jì)高程，與K線方案相比下降了50m左右，適度向右移動(dòng)大樁號(hào)平面，直至坡腳附近，與此同時(shí)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(zhǎng)此以往，利于運(yùn)營(yíng)階段低碳節(jié)能及行車(chē)安全，于初設(shè)時(shí)期推薦采用M2方案。

4.2.2?基于多種因素綜合對(duì)比設(shè)計(jì)方案

路段2沿著河谷向前進(jìn)，該路段存在較大的地形起伏，與此同時(shí)沿路分布著文物保護(hù)、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(duì)以上問(wèn)題，初步設(shè)計(jì)4個(gè)方案，詳見(jiàn)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(cè)山坡朝南，通過(guò)村莊之后，在K8+300位置和K線相連接，經(jīng)調(diào)整平縱，降低橋長(zhǎng)，縮小工程規(guī)模

通過(guò)選擇及對(duì)比分析，不同方案都規(guī)避了文物保護(hù)及村莊，在后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)、線形指標(biāo)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(shè)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(zhǎng)，不利于形成安全和管道養(yǎng)護(hù)。N2方案有關(guān)線形指標(biāo)較低且不夠順暢，而N3基于K線方案，經(jīng)平縱線形調(diào)整，基于規(guī)避村莊和文物保護(hù)，工程規(guī)模有所減少，在初設(shè)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(xiàng)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(duì)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(mǎn)足有關(guān)需求，實(shí)施綠色設(shè)計(jì)。這一項(xiàng)目主要牽涉鐵路和河流等線形工程。在上跨鐵路段，滿(mǎn)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(kù)的影響，進(jìn)一步選擇經(jīng)南側(cè)山坡實(shí)施上跨。在上跨河流段，由此本地區(qū)河流雙側(cè)存有規(guī)劃公園和植物，故在合適位置進(jìn)行正交上跨［10］。

4.3?優(yōu)化局部平縱設(shè)計(jì)

于施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)結(jié)合綠色公路理念，適度調(diào)整平縱面的指標(biāo)，優(yōu)化路線沿線，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)節(jié)約工程用地。首先，對(duì)隧道的進(jìn)出口條件進(jìn)行優(yōu)化。在初設(shè)環(huán)節(jié)優(yōu)化隧道的進(jìn)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(jìn)口的左側(cè)可見(jiàn)3級(jí)挖方，其存在較嚴(yán)重的偏壓情況，經(jīng)路線平縱面不斷調(diào)整，同時(shí)適度調(diào)整隧道的進(jìn)出口位置，優(yōu)化進(jìn)出口的條件，降低路基實(shí)際占地面積［11］。其次，明確路基填挖段。在初設(shè)階段于K8+9900位置橋梁的左側(cè)可見(jiàn)3級(jí)挖方邊坡，通過(guò)提高小樁號(hào)有關(guān)圓曲線半徑，引起對(duì)線位的適度偏移，降低本段占地面積，同時(shí)降低施工難度。最后，選擇路基與橋。初設(shè)方案于K15＋300位置建設(shè)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(shè)計(jì)施工圖的過(guò)程中適度提升線位前后指標(biāo)，降低棄方，最終建設(shè)橋梁通過(guò)此處，降低農(nóng)田占用量［12］。山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合綠色設(shè)計(jì)這一全新理念，與現(xiàn)存成熟選線原則相結(jié)合后確定綠色選線方案，為科學(xué)、合理構(gòu)建路線方案帶來(lái)有效參考。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，實(shí)際設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路的過(guò)程中，需對(duì)綠色公路內(nèi)涵進(jìn)行深層次了解，將綠色理念與公路設(shè)計(jì)相結(jié)合，快速實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效、文物保護(hù)、節(jié)約資源、優(yōu)化布局等目標(biāo)。此次研究在設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路的過(guò)程中融入綠色公路理念，通過(guò)理論與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，基于綠色公路理念提出了具體施工方案，進(jìn)而給有關(guān)部門(mén)帶來(lái)一定的參考，推動(dòng)國(guó)家綠色公路穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：梁飛（1987—?），男，漢族，北京人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：道路橋梁設(shè)計(jì)。