绿色理念在高寒高海拔地区公路设计中的应用

王 鹏，杨 柳

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056；2.中交公路规划设计研究院有限公司，北京 100120)

0 引 言

随着国家生态文明建设的大力推进,绿色公路已成为当前中国建设高等级公路的潮流与新要求。践行绿色交通理念,推动公路发展转型升级，已成为当前交通行业发展的基本趋势[1]。绿色公路建设的核心是控制资源占用、减少能源消耗、降低污染物排放，保护生态环境[2-5]。与普通公路相比，绿色公路对环境、景观、生态、土地以及人文等方面提出了更多的要求。近年来，以山东济青、吉林鹤大、广西乐百、广东佛肇等[6-8]为代表的新建及改扩建公路已成为绿色公路示范工程。而中国青藏高原地区受资源开发、环境导向、经济发展等因素制约，生态发展以及改革方案受到了严重冲击，加之生态环境脆弱，耕地面积少，不良地质段广泛分布，建设绿色公路的任务更加严峻。

国道310线尖扎至共和段为《国家公路网规划(2013～2030年)》连云港至共和公路的重要路段，亦是青海省“3410”高速公路路网的“横三”(大力加山至共和)中的一段，被交通运输部列入第三批绿色公路示范工程，是青海省惟一入选的示范项目。本文以此展开绿色公路设计研究，对践行青海省“生态立省”发展思路，推动树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，实现节约资源、提高能效、控制污染、保护环境的绿色公路建设目标具有重要意义[9]。

1 项目特点

1.1 地质条件复杂

项目区地形变化大，切割强烈；地形岩性组合复杂，风化层厚，产状多变，局部顺层边坡，覆盖土层较厚；不良地质以岩溶、危岩、岩堆、土质滑塌为主；项目区地壳活动较强，地震烈度高。本项目工程地质条件总体评价较差，工程自身结构安全、施工安全、运营安全不容忽视。

1.2 土地资源珍贵

路线经过黄河谷地，为当地重要的农业地带。农业为地方百姓的主要经济来源，但可用耕地、经济林地较少，土地资源极其宝贵。如何通过优化设计达到节约土地特别是耕地资源的效果，是绿色公路设计需要解决的重要问题。

1.3 旅游资源丰富

项目地处黄土高原与青藏高原的过渡地带，沿线自然景观优美，文化底蕴深厚、名胜景观众多，旅游资源丰富。主要有李家峡水库、坎布拉国家森林公园、贵德国家地质公园、黄河清国家湿地公园、尼那水库、龙羊峡水库等。因此，项目建设除满足基本的通行需求之外，还应与沿线旅游资源、人文、自然景观和谐融合，实现山区高等级公路对旅游产业的带动和引领。

2 绿色理念在设计中的运用

设计是创建绿色公路工程的核心。依托本项目建设绿色公路的现实需求，围绕本项目的工程特征，将国道310线尖扎至共和段公路打造成“资源节约、环境友好、安全耐久、服务智能、技术先进”的现代化绿色循环低碳公路，树立青海绿色公路标杆。在设计中深入贯彻绿色公路理念，具体体现如下。

2.1 总体及路线设计

2.1.1 绿色选线

按照严守生态红线的要求，避让基本农田和生态环境敏感区，减少耕地、林地占用，减少分割土地。通过生态选线，施工图设计方案比初设方案减少占用农田489.25亩，减少占比约33%；减少占用林地89.12亩，减少占比28.8%。其中坎布拉森林公园及地质公园内以隧道群穿越，不占用任何基本农田。

本项目在途经下塔迈等湿地时，采用桥梁跨越湿地，以保护环境、保护湿地、涵养水源。K68+000～K74+000段绕避了贵德县城镇规划、黄河清湿地公园和贵德县互联网+生态农业观光园(图1)等自然景观、城镇规划，为地方发展预留空间。

图1 绕避贵德县城镇规划、黄河清湿地公园

2.1.2 集约利用资源

牙什尕至共和起始段路线通过左半幅利用原有的阿李二级公路(图2)，仅新建右半幅，充分利用老路现有道路资源，降低了工程造价，同时减少了对土地资源的占用。利用老路约6.7 km，利用老桥1 312 m(6座)，其中包括黄河桥578 m(1座)，利用和改移标志标牌66块，利用和改移波形梁护栏12 642 m2，减少土石方115万m3，减少防护工程7.21万m2，减少用地296.85亩。

图2 利用原有二级公路路线布置

2.1.3 灵活运用路线指标

合理运用平纵指标，减少公路用地范围，最大程度地保持原状地面。在旱地耕地区，线位纵面通过上抬、下调，减少填挖方高度，缩小路基两侧占地规模，节约耕地资源；在旱地及草地区，如贵德互通L连接线旱地区、阿什贡互通L连接线草地区，施工图根据地形需要适当降低平纵指标，减少填挖高度和缩小路基两侧占地规模，优化了初设方案近1 000 m长、平均挖深45 m深路堑路段设计(图3)，实现了节约用地资源，并大幅缩小工程规模。

图3 K46+500～K51+500段线位平纵优化

2.2 路基路面设计

2.2.1 合理调配利用土石方

全线边坡挖方和隧道弃渣较多，弃方量较大。项目按照“就近利用、统筹调配”，在路线设计中布设避免“大填大挖”，着力追求“小填小挖”的平衡，并结合施工组织细化隧道洞渣利用方案。其中：利用唐色隧道、李家峡隧道、万里沟隧道、松巴峡隧道、南宗沟2号隧道总计230万m3洞渣作为路基填料；将罗汉堂隧道、龙羊峡隧道约130万m3洞渣加工成碎石和机制砂、隧道衬砌、桥涵结构的混凝土骨料、路面基层及路基支挡防护结构用料，残渣再用于填筑路基[10]。通过筛选利用，尽量减少弃渣，减少对采石场石料的需求。

2.2.2 减少占用耕地

项目环境分区属于青海东部农牧区，土地资源保护要求严格，全线有条件路段采用低路堤、浅路堑减少占地，或通过路堤墙、路肩墙、路堑墙、矩形排水沟进一步减少征地面积。如：路线在贵德县河西镇及拉西瓦镇通过时，途经农田路段，尽量以挡墙形式收缩坡脚，减少占用农田19亩。

2.2.3 路基生态防护

对于边坡防护，传统圬工防护往往过分追求强度功效，却破坏了自然生态的和谐[11-12]。本项目路基防护在充分考虑边坡稳定的前提下，以生态防护为主(图4)，以工程防护为辅，采用预制护面墙、现浇混凝土框架植草、预制拱形骨架植草等防护类型，使防护工程坚固、耐用、美观、大方、经济，并与周围环境景观协调。

图4 路基生态防护设计

2.2.4 取、弃土场生态恢复

取、弃土场的水土保持设计以水土保持、生态恢复为主要目的，宜草则草，宜树则树。在设计文件中明确对取、弃土场的表土进行集中收集堆放，创造有利于植被恢复的环境与条件；种植当地乡土树种青杨，使坡面全部复绿，减少水土流失。在种植工艺上，采用了节水灌溉装置。利用虹吸原理，将储存在盆体内的水通过虹吸导管缓慢导入植物根部(图5)，持续不断为其提供水分，既解决了取、弃土场植物在施工后期难以养护或人为忽略养护的问题，又减小了营运期的养护难度、降低了养护成本。

图5 取、弃土场生态恢复

2.2.5 路面材料再生与利用技术

本项目YK0+000～K6+700段路线左半幅利用原有阿李二级公路，右半幅新建。公路扩建工程将产生大量的废旧路面材料。项目通过路面材料再生与循环利用技术，不仅使其重新满足路用性能要求，节约大量材料资源和资金，降低工程造价，也避免了废弃材料对环境的污染，实现行业循环经济，促进生态环境保护，是实施“节约型社会”战略举措的具体实践，体现集约节约、生态环保的绿色理念[13]。

2.3 桥涵设计

2.3.1 钢结构桥梁的应用

钢结构桥梁能够提升公路桥梁的品质和耐久性，降低全寿命周期成本。与传统的混凝土桥梁相比，钢结构桥梁由工厂制造、现场吊装，节省了预制厂用地，从结构上解决空间平面问题；项目工程处于地震动峰值加速度为0.10g～0.15g的区域，地震基本烈度为Ⅶ度，采用钢结构桥梁将大大减小地震影响。本项目共有11座桥梁采用钢结构，总长为509 m。

2.3.2 高性能混凝土的应用

由于青藏高原地区气候寒冷干燥，昼夜温差较大，会对混凝土结构的抗渗性、抗冻融性造成损害，影响混凝土的强度和耐久性。按照绿色公路“安全耐久”的要求，体现“着眼周期成本，强化建养并重”的绿色理念，利用高性能混凝土的高耐久性、高稳定性和良好的工作性，适当提高项目桥涵构造物中的主要结构的混凝土标号，严格控制混凝土的坍落度，提高混凝土的抗冻与抗渗性能，保证结构使用寿命，从而有效降低公路运营养护成本。

2.3.3 桥面排水径流收集处理系统

通过桥梁集中排水，将桥面水引至墩台下，设置沉淀池、油污分离池等集中处理后，将水排至地方排水系统，既有利于水环境保护，也可减小对主体结构的腐蚀损伤。

2.4 景观绿化、绿色服务区设计

2.4.1 景观绿化设计

按照“生态恢复、绿色长廊、景观营造”的景观绿化设计理念，依据路段环境特点选择景观绿化方案，种植乡土树种，营造适宜路段环境、体现路段特色的景观效果，不追求过度绿化，力求公路景观与项目区自然环境和谐统一[14-16]。生态恢复段以生态恢复、遮蔽及防尘降噪为主，采用的植物主要有油松、卫茅、青海云杉等；绿色点缀段多为桥隧路段，绿化区域较少，绿化景观以点缀为主，在种植乔木的基础上加入观花灌木，如珍珠梅、丁香等，营造出淡然素雅的景观效果，能起到缓解司乘人员视觉疲劳的作用；临近贵德县时，以营造色彩鲜明、层次丰富的景观效果为主，采用的植物主要有榆叶梅、连翘、黄刺玫等色彩艳丽的观花灌木，突出该路段“欢快明亮”的特点，打造一条“生态旅游沿黄公路”。

本项目隧道仰坡高度普遍控制在5 m以下，避免大范围开挖，影响环境景观。隧道洞门形式与环境相符，与自然融合，绿色环保，满足使用功能，同时在设计时考虑隧址区的人文景观特点等因素，并采用生态防护(图6)，使隧道洞口与周围自然景观有机地融为一体。

图6 隧道洞门效果

2.4.2 绿色服务区设计

项目沿线自然景观优美，文化底蕴深厚，名胜景观众多，旅游资源丰富，围绕拓展公路旅游配套服务功能进行服务区设计[17-18]。贵德服务区、贵德东服务区附近有贵德国家地质公园、黄河清湿地公园等旅游景点，有优越的景观资源，游客流量较大。服务区内设置观景平台(图7)、文化展示、民俗表演、儿童游乐等旅游配套服务功能。打造旅游型服务区，给过往司乘人员更加多元的服务，增强旅客对当地民俗特色的认识和了解。

图7 观景平台效果

3 结 语

绿色公路是以建设质量优良为前提，以资源节约、生态环保、节能高效、服务提升为主要特征的公路。设计单位通过对绿色公路理念的深刻理解，结合项目自身特点，在总体与路线、路基路面、桥涵、景观绿化、服务区等设计中，通过绿色选线、集约利用通道资源和原有设施、灵活运用路线指标、合理调配土石方、采用生态防护、采用钢结构桥梁及高性能混凝土等措施，结合旅游功能需要，实现绿色公路“资源节约、生态环保、节能高效、服务提升”的目标，为创建绿色公路建设示范工程打下了良好的基础，为同类项目的设计带来了启发与借鉴。