忻阜高速绿色公路理念设计应用

文/邱建冬

（作者单位：山西省交通规划勘察设计院有限公司）

“北隔长城揽云朔，南界石岭通太原，西带黄河望陕蒙，东临太行连京冀”，忻州市位于山西省中北部，素有 “晋北锁钥”之称，是山西省重要枢纽。忻州至阜平高速公路（忻州至长城岭段）起点位于忻州市北，与忻保高速相接，终点位于晋冀交界长城岭，与河北省保阜高速公路相接，全长 124 公里，全线采用双向四车道标准建设，设计时速 80公里。在科技的引领下建设者发扬艰苦奋斗的精神，历时短短两年，于 2010 年 9 月实现通车。

忻阜高速的通车，打通了山西通向京津环渤海经济区的咽喉，完善了山西省高速公路网布局，服务了 “西煤东输” 的经济发展战略，带动忻州市社会经济发展和世界著名佛教圣地五台山的旅游发展，促进了山西及周边地区的经济建设。

忻州作为国家级贫困地级市，下辖的 12 个县中有 11 个为国家级贫困县。2014 年忻州市开始响应国家的精准扶贫政策，利用忻阜高速得天独厚的交通便利条件，积极发展经济，发展旅游事业，使得全市的贫困县于 2019年顺利脱贫。忻阜高速贯通后，由太原出发经忻阜高速去往五台山只有 200 公里。从北京至五台山，时长也大大减少。五台山作为世界文化遗产，应该让更多的国内外友人去了解它。忻阜高速公路的贯通，能够更方便地推动佛学文化的传承，使五台山的佛教文化更广泛地传向全世界。

忻阜高速公路横贯五台山，沿线沟壑纵横、地质复杂、工程建设难度大，同时生态和文物景观保护的要求也很高，受到了国家有关部门的高度重视，被交通部确定为全国十大公路勘察设计典型示范工程之一。同时该高速公路是交通运输部确定的 “设计新理念典型示范工程”，项目穿越了数条河流与黄土区，黄土覆盖分布广泛，途经数个长大隧道，工程建设难度高；穿越平原区和山岭区，路线走廊带狭窄，耕地数量有限，土地资源非常珍贵 ；沿线多次跨越清水河及其支流，对于水资源的保护及其周边的生态环境尤为重要。本项目成功地克服了这些难点，巧妙地做到了佛教历史文化与现代建设的完美融合，建设成为一条 “生态环保、低碳绿色、人文品质” 的高速公路，这些成果均源于新理念的引进与新技术、新材料的应用。

科技创新，践行可持续发展战略

针对资源综合利用，生态环保等理念要求，参建各方联合科研攻关，推广了 20 项科技成果，实施了 2 项科研攻关，依靠科技进步，立足自主创新，确立先进的设计思想，采用先进的工程技术，推动了高速公路的工程技术的发展，为同类高速公路的建设提供了可靠的技术支撑。

在全国最大规模推广使用废胎胶粉橡胶沥青技术。忻阜高速公路有 73 公里路面采用废胎胶粉橡胶沥青筑路技术，是目前国内应用规模最大的实体工程，共计使用了约 60 万条废旧轮胎。与SBS 改性沥青相比，节约工程投资 3500 万元，每年节约公路养护维修费用480 万元。这种做法既提高了路面质量、降低了路面行驶噪声，又实现了废物循环利用、保护了环境，达到多赢效果。

提出了隧道弃渣综合利用技术。忻阜高速公路依托交通运输部科技示范工程对高速公路隧道弃渣综合利用技术进行研究，对隧道弃渣进行分类后，将隧道弃渣广泛用于圬工砌筑（防护、排水工程、涵洞砌筑）、路基填筑（软地基处理、仰拱回填、桥背回填等）、筑路材料再加工（碎石、机制砂等）等多个方面，共利用隧道弃渣 162.4 万立方米。

首次在高速公路的建设中大规模推广使用机制砂技术。忻阜高速公路成功利用机制砂技术将隧道弃渣应用于工程建设中，实际利用隧道弃渣生产砂石约 36万立方米，加工生产机制砂约 12万立方米，减少弃渣占用耕地 50多亩，节约工程投资 1080 万元。此做法既满足了资源的循环利用，又实现了弃渣的零堆放，大大避免了凤凰岭一带次生地质灾害的发生，最大限度地保护了周围生态环境的稳定，提高了资源利用率。同时在国内机制砂混凝土应用研究成果的基础上，制定了《忻阜高速公路用机制砂混凝土应用技术指南》，为同类高速公路采用机制砂技术提供了技术支持。

同时制定出了弃渣综合利用工作流程图，确定隧道弃渣综合利用范围。提出了本项目隧道弃渣路基填筑施工参数和质量检测指标，编制了隧道弃渣综合利用技术指南，为同类隧道的设计和施工提供了技术参考。

理念创新，以人为本贯穿始终

本项目将低碳环保的理念贯彻到高速公路设计、施工和运营的全过程中，对缓解高速公路沿线自然资源紧缺，保护生态自然环境起到重大的作用。同时，也对高速公路节能减排，建设绿色低碳公路，起到积极的促进与推动作用。

应用设计新理念，节约耕地，保护环境。忻阜高速公路K0+000—K39+600 段位于忻定盆地，这个地区农田灌溉渠网密布，人口密度较大，人均耕地面积较少。根据公路设计新理念，对跨越人口密集的地区采用了合理低路堤方案，路基平均填土高为 2.5 米，减少占用耕地 180 亩。减少路基填土近 90 万立方米，节约了工程投资近 800 万元，取得了良好的社会与经济效益。

精心布线，高架桥与山谷自然环境融为一体。忻阜高速公路沿古峪沟布线，与忻台公路走向基本一致，忻台公路左侧为卧虎山，左侧的路基挖方边坡较陡，右侧为基岩出露的条状冲沟，走廊狭窄，线位布设极其困难。设计时本着水土保持的原则，精心设计、合理布线，采用高架桥的形式跨越古峪沟，避免了对山体稳定性的破坏。

应用了路侧安全设计理念与方法。忻阜高速公路作为我国综合应用路侧安全设计理念与方法的示范路，采用了新型的路侧安全防护形式，包括属于路侧事故主动预防性质的新型可解体消能杆柱交通标志、新型细杆多柱式杆柱交通标志、新型肩章式太阳能主动发光诱导设施、新型光带式主动发光诱导设施和新型护栏柱帽等 ；属于降低路侧事故严重性的新型缆索护栏、新型转动护栏、新型预镀锌合金镀层波形梁钢护栏、新型可导向防撞垫、新型吸能式波形梁护栏端头、新型波形梁护栏上游端头和新型桥梁混凝土护栏与路侧波形梁护栏过渡段等。

根据实际调查结果，各项路侧安全防护设施应用效果良好，较好地解决了相应的路侧安全技术难点，据调查，通车 10年多来，每年能减少重大交通事故 10 余起，为安全出行保驾护航。

应用了高速公路路域生态工程技术。通过高速公路路域生态工程技术的推广应用，减少了土壤侵蚀，有效地保持了水土，改善和调节了小气候环境，为高等植物定植打下了良好的基础 ；减缓了太阳辐射，降低了行车噪声，对行车舒适性起到良好的保障作用。

成功解决了凤凰岭特长隧道的偏压、溶洞、断层、涌水、高地应力等技术难题。忻阜高速公路对凤凰岭特长隧道建设关键技术进行研究，利用有限元数值模拟的方法，对凤凰岭隧道偏压区域施工过程的围岩、支护结构稳定性进行评价，提出凤凰岭隧道偏压浅埋隧道的斜交（或者虚拟正交）进洞的施工技术，提出浅埋隧道零开挖的结构新形式，给出其结构设计图纸和施工技术工序、工艺，成功解决了凤凰岭隧道存在的偏压、溶洞、断层、涌水、高地应力等这些工程技术难题。

提出适合凤凰岭公路隧道施工斜交偏压隧道进洞技术方案 ；提出了两种新型直接进洞技术 ；研发了公路隧道不良地质灾害处治对策系统，保证凤凰岭隧道建设的顺利进行和质量安全，该系统在长城岭隧道施工涌水灾害的治理中得到应用，为长城岭隧道涌水灾害的处治措施和方法提供了参考资源。

创新提出并应用了高速公路重载交通路面修筑技术。忻阜高速公路为重点解决重载交通下高温、高寒山区高速公路连续长大纵坡路段沥青路面的高温车辙、低温裂缝问题，开展了PR PLAST.S 改性沥青混合料技术性能研究，对路面二、三合同段连续上坡路段共 45.5 公里采用了 PR 改性沥青路面。根治了长大纵坡路段车辙 “顽症”，提高忻阜高速公路路面使用性能，延长路面寿命和路段的运营水平。与SBS 改性沥青路面相比，路面使用寿命可提高 5 年以上，经济效益显著。

融合佛教人文，展五台圣境风采

作为连接世界文化遗产——五台山佛教圣地的旅游通道，对环境景观、部分隧道洞口和服务区进行了统一的环境美学设计，使公路构造物（如服务停车区、收费站、管养区）巧妙与佛教文化相融合，营造了古香古色、优美宜人、与环境和谐的公路景观。

通过沿线河流的防护和绿化工程，构筑亮丽的河岸景观，使边坡稳定一劳永逸，且养护成本低。充分考虑道路绿化的后期养护，尽力降低养护成本。应用生态学原理，使植物自然更新，最终达到稳定的道路绿化景观效果。

中国进入新的发展时代，习近平同志指出 “绿水青山就是金山银山”，倡导绿色发展，可持续发展，尊重自然，保护自然，坚持人与自然和谐共生。忻阜高速公路完美地契合了这一发展的理念，设计时布线与环境融为一体，路段采用低路堤，减少对耕地的占用，施工时采用新的低碳环保技术和材料，减少了对环境的污染，创建了一条绿色生态公路。