绿色公路设计理念在循隆高速公路中的应用

绿色公路设计理念在循隆高速公路中的应用

刘勇

（中国华西工程设计建设有限公司，湖南 长沙 410021.）

摘 要：循隆高速公路在设计过程中因地制宜，坚持综合最优化设计、全寿命周期成本、灵活设计、宽容性设计、标准化设计的理念，灵活创作、精心设计，在资源节约、生态环保、节能高效、服务提升方面取得良好效果。通车多年以来，行车环境优良、与环境和谐，其绿色公路设计思路和方法可供类似工程参考。

关键词：高速公路；绿色公路；库区公路

文章编号：0451－0712（20xx）-xxxx-xx 中图分类号：xxxxxxxx 文献标识码：X

党的十八大五中全会在“十三五”规划建议中提出了：“创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展”五大发展理念。实施绿色公路建设是贯彻五大发展理念和践行国家发展战略的重要举措，是实现行业转型发展的必然选择，也是创新公路发展模式、实现可持续发展的必然途径。循隆高速公路在设计过程中因地制宜，坚持综合最优化设计、全寿命周期成本、灵活设计、宽容性设计、标准化设计的理念，灵活创作、精心设计，在资源节约、生态环保、节能高效、服务提升方面取得良好效果。通车多年以来，行车环境优良、与环境和谐，其绿色公路设计思路和方法可供类似工程参考。

1工程概况

循隆高速公路项目位于青海省海东市循化县和化隆县境内，是国道310线连云港至共和公路在青海省内的重要组成段落，路线全长40.464km。全线按四车道高速公路标准建设，设计速度80km/h，整体式路基宽度24.5m。设有桥梁8518m/38座，隧道14004m/8座，棚洞41m/1座，桥隧比55.8%（公伯峡库区段98.3%）。批复总预算45.9207亿元，平均每公里造价1.1348亿元。

循隆高速公路地处青海三江源区域，一半以上路段要穿越黄河上游公伯峡水库，沿线生态环境脆弱。项目区内沟谷纵横，相对最大高差达500余米，地形陡峻；滑坡、危岩、泥石流等不良地质发育，地质条件复杂；项目的设计和施工难度较大。

2总体设计

2.1绿色公路设计理念

（1）综合最优化设计理念。加强总体设计，全局性、统领性地进行路线、路基路面、桥涵、隧道、互通、交通工程及沿线设施、环保景观等专业设计。通过综合最优化设计，达到公路与沿线自然、人文、社会的和谐。

（2）全寿命周期成本设计理念。遵循建管养一体化设计理念，注重建设质量和工程耐久性，并将严格控制工程投资贯穿到项目设计、建设的各个环节，以达到最佳的技术经济效益。

（3）灵活性设计理念。在充分掌握现有技术标准、规范的基础上，确保安全与功能的同时，通过合理选用标准，灵活运用技术指标，最大限度维护公路与沿线自然、人文环境的协调。

（4）宽容性设计理念。树立“以人为本、预防、容错、纠错”宽容性设计理念，系统提高公路行车安全性。采用运行速度设计降低相邻路段容许速度差，达到线形的连续均衡；通过设置合理的路侧净空，提高道路安全性；设置宽容性的路侧结构物，为侵入路侧车辆提供安全保护。

（5）标准化设计理念。深入推广标准化设计，促进设计标准化和施工标准化的有机结合；大力推进预制拼装结构，尽量减少混凝土现浇结构，缩短建设工期，降低工程建设对环境的影响。

2.2方案设计

（1）总体方案设计。根据现场情况，加强路线方案优化，达到方案综合最优；注重安全设计、耐久性设计，综合统筹建设成本和运营成本；根据地形地质条件，灵活设计、精心创作；多手段检验设计成果，根据评价结论优化设计；采用标准化设计，以标准化设计带动施工标准化。

（2）路线设计。绕避不良地质路段，确保公路安全；农田段路尽量沿山脚布线，避免分割农田；整体着手，实现土石方平衡，着力实现“零弃方、少借方”。

（3）路基路面。边坡防护力求生态自然，尽量避免大面积圬工防护；防护排水构件统一预制，便于施工和后期养护；保护基本农田，设置1m矮脚墙；温拌沥青路面，减少废气排放。

（4）桥梁设计。桥梁方案与自然景观协调，库区桥梁一跨跨越黄河；陡坡处桥梁，采用高低墩，减少施工开挖；跨越敏感水体，设计桥面水集中排放；特殊桥梁采用钢结构，突出全寿命周期成本优势。

（5）隧道设计。合理选择洞门形式，减少边仰坡开挖；综合利用隧道弃渣；注重通风照明设计，在隧道群之间，东西朝向的洞口设遮阳棚；减少开挖、避免隧道偏压，设置棚洞。

（6）服务设施设计。根据地形条件，合理选择服务区位置和形式。

（7）施工组织设计。保护库区环境，采用码头+船舶的水上运输方式进行施工阶段人员、机械设备、建筑材料运输。

2.3因地制宜、精心设计

2.3.1 采用航测数字地面模型、应用综合地质勘察手段

针对公伯峡库区勘测作业难度大、勘测困难的特点，采用航测数字地形图并建立高精度三维数字化地形图和数模技术应用。为山区高速公路环保选线、地形选线提供便利，为完善方案设计夯实基础。

结合地震安全性评估、地质灾害危险评估，初测采用地质遥感技术，以地质调绘和综合物探为主、勘探为辅，详勘以钻孔勘探为主，配合地质遥感、EH4物探等多种先进勘察手段，特别是对不良地质、特殊路基、特大桥、隧道等重要工点详细勘察，为地质选线、安全选线提供保障。

2.3.2 多方案比选路线

路线设计贯彻安全选线、环保选线、地形选线、地质选线、全寿命周期成本选线的理念，对初步设计方案进行全面优化，施工图设计阶段共优化23.97km/6段，有效减小工程规模、减少对环境的破坏。

比较典型路段为黄河公伯峡库区段路线方案优化：初设方案从经济和观光角度考虑，库区段的最初设计是明线（M线），沿库区南岸布线，自苏龙珠跨越黄河至北岸展线到终点哇家滩枢纽。

图1 黄河公伯峡库区段路线方案优化

初设M线方案建设成本和施工难度较低，可带动沿黄河的观光旅游；但明线方案的实施会对该区域内本就破碎松散的山体造成更加严重的扰动破坏，大量泥沙会对黄河水质产生较长时期的严重污染，生态难以恢复；同时其经过滑坡体和公伯塌岸区，路基的稳定性很难保证，后期运行安全存在隐患。初设阶段设计了F线进行比选，虽绕避了塌岸区、当时科两个滑坡，但布设了4.6km的特长隧道，项目后期需布设通风竖井，运营费用高，施工工期也较长。施工图设计过程中项目组多次组织专家深入公伯峡库区，认真勘察现场经反复论证、权衡利弊，选用对环境破坏小、绕避不良地质的线位，以桥梁和隧道组合方式，成功避让了滑坡和库岸再造危岩体；降低施工风险，确保运营安全；施工图设计的方案，尽管隧道总长度有所增加，但单个隧道长度明显减小，不用设置通风竖井，降低了隧道运营费用。

典型工点方案设计时：重点对高填与高架桥方案；深挖路堑与隧道(棚洞)方案、深路堑与缓坡方案；小间距隧道与连拱短隧道；陡坡路段半路半桥、半路半隧、分离式路基比较。如：K84+774～K84+814段，采用了深挖路堑与隧道(棚洞)方案进行综合比选，采用棚洞方案；从近年来运营情况看，有效避免了深挖造成的水土流失、避免了高边坡的失稳，提高了运营的安全性。

通过多路线方案优化、重要工点多方案比选，循隆高速项目做到了路基中心填方高度不大于15m、路堑边坡不大于45m，计价土石方11.12万m³/km，有效控制路基土石方平衡。

2.3.3 多手段检验设计

施工图设计阶段，对设计方案进行了全面的设计安全性评价，根据评价结论反复优化路线设计方案。优化后，经检验路线运行速度协调性较好，运营多年也未发生重大事故。此外，设计中对苏龙珠特大桥、中吾特长隧道均进行了设计安全风险评估，并根据评估结果、有征对性采取措施，确保了施工和运营的安全。

3基于绿色公路理念的施工图设计

3.1统筹资源利用，实现集约节约

3.1.1 严格保护耕地

（1）科学合理布线，避让耕地。在路线方案设计阶段，通过多方案比选，基本做到比如耕地；对无法避让的，路线尽量沿山前坡脚布设，减少对农耕用地的分割。

（2）合理选择服务设施位置。在服务区和互通立交设计时，将耕地占用作为其位置选择的关键因素；为了尽量少占用耕地，循化服务区最终改移到了荒沟之中。

调整后位置

原设计位置

图2 循化服务区设计方案

（3）取、弃土场均设置远离荒山、偏远支沟中，并对其进行设计，施工完成后，与改田造地相结合，对其进行绿化、复垦。

（4）统筹确定项目沿线施工临时便道、预制场、拌合站、施工驻地等，考虑永久用地与临时用地相结合，节约用地。

3.1.2 着眼周期成本，建管养一体化

（1）突出全寿命，强化结构设计与运营养护相统一。根据青海以往小箱梁出现的病害，优化其通用图设计，加大钢束配置，有效提高了结构耐久性，降低运营养护成本；在桥梁梁底与盖梁顶面预留足够空间，便于桥梁养护和支座更换；合理设置检修通道，做到可达、可检、可修、可换。

（2）发挥钢结构桥梁在全寿命周期成本方面的比较优势，积极推进钢结构桥梁的应用，尤其是在本项目山区复杂条件下非标准跨径桥梁中的应用。苏龙珠黄河特大桥在设计过程中，综合考虑建设成本、施工难度等多方面因素，多方案比选，最终推荐采用了主跨220m的钢管混凝土拱桥方案。

3.1.3 实施标准化设计

为保障工程质量，提高耐久性，实现内外品质提升，小型构件、桥涵结构选择及跨径组合做到设计标准化，便于构件集中预制和装配化施工。设计的标准化，不仅有效地压缩了施工进度，提高了工程质量，还提高了路容景观的一致性，实现公路品质全面提升。

3.1.4 “零弃方、少借方”专题行动

（1）优化路线平纵面设计，减少路基填方、挖方。起点段路线方案优化，平面将此段初设线位向山顶方向平移5到10米，纵断也较初设降低8米左右，平纵优化后由初设的全填方案变为填挖结合方案，有效平衡了土石方；大庄村过境段方案优化，初设该路段填方数量达152.9万立方米，定测线位由山脚向山上左移120米左右，使得该段路基填挖结合，大大减少了借方数量。

（2）隧道弃渣、路堑挖方的综合利用。项目含隧道14004m/8座，30m以上高边坡7处。存在较多石质弃方。设计中考虑了采用填石路基、加工成碎石做路面底基层材料、做防护排水设施混凝土石料，减少了弃方，有效降低工程成本和土地占用。

3.2加强生态环保

3.2.1 合理设计施工方案、保护库区环境

黄河公伯峡库区段，一边是深不见底的蓄水，一边是崇山峻岭，没有任何道路可以进出。常规施工方案是在库岸修筑施工便道，通过便道进行主体工程施工。根据初步设计方案统计，需修建便道近40KM,工期长达一年半左右，耗资近2亿元。便道的修筑可提高施工效率，但会对库区山体产生破坏，严重影响库区脆弱的生态的平衡。项目组创造性的提出：在库区内采用码头+船舶的水上运输方式，库区段设置5座码头，供施工期间人员、机械设备、建筑材料运输使用。

3.2.2 无痕化防护设计

路堑边坡防护避免大面积圬工防护；循化至公伯峡段以黄土为主，挖方边坡防护以三维网植草、衬砌拱+预制空心砖为主，防止坡面冲刷；高边坡设计根据稳定需要，分别采用混凝土框格、锚杆框格梁防护等加固处理措施，并结合绿化设计，其上堆码采用植生袋和植生毯，将防护痕迹隐藏于绿化工程中、做到无痕化。

3.2.3植物土和表土利用

通过沿线植物和土壤调查，筛选出多种适用于高原地区绿化的乡土植物。充分发挥表土腐植土肥力充足和种子库优势，做好表土的剥离、存放，应用于取弃土场复垦和边坡、立交、中央分隔带、浅碟形边沟的绿化。道路中央分隔带采用常绿乔木及花灌木交替布置，护坡道和碎落台设置常绿乔木和边坡客土喷播植草。通车以来，通过植物土和表土利用，绿化成活率高、与周围环境协调、避免了外来物种侵袭，绿化复垦取得效果良好。

3.2.4污水收集及处理

（1）桥面径流处理池：项目沿黄河两岸峡谷展线，中心线离黄河最近距离为26m，并有三处跨河的大桥。为避免桥面、路面径流以及危险化学品运输事故引起的污染体泄露直接进入黄河造成水质污染，对路面、桥面产生的雨水径流进行收集处理。

（2）路面径流处理池：通过引水沟将路面径流引入到沉淀池中，沉淀池通过溢流将水排入蒸发池中进行自然蒸发达到对路面径流的处理。

（3）隧道危险事故缓冲池：通过引水沟将隧道因危险品运输事故可能产生的污染水体排入到沉淀池中，对污染水体进入黄河起到缓冲作用。

3.2.5取弃土场环保恢复

库区段取弃土场设置远离黄河主河道，布设于偏远支沟，弃土场土石分离填筑，弃石置于底部，弃土填于上部，表层回覆表土进行复耕。对取弃土场支挡、排水、防护进行专门设计，防止水土流失。最大限度保护周边生态环境。

3.3 节能高效

3.3.1 隧道节能技术

对于原有隧道加强照明采用高压钠灯、基本照明采用LED灯并配置回路控制方案进行节能优化,应用LED变色温隧道照明技术,降低"白洞"效应与"黑洞"效应对驾驶员行车的影响的,并根据隧道洞外自然光实时调控隧道内人造光源,在提高行车安全的前提下达到节能效果。

3.3.2永临结合、节约能源

（1）供电设施。项目沿线无施工用电接入条件，原方案采用发电机发电，需要近百台大功率发电机同时发电方才能满足，每天消耗柴油就需数十吨。不仅施工成本大幅提高，发电机排放的尾气也会严重污染库区内大气环境；发电设备工作和维修所产生的油污，也会被雨水携带或渗漏进入黄河，造成水质污染。施工图设计阶段，考虑永临结合方式解决用电问题，采用架设大电方式，保障施工用电；不仅避免了环境污染，还可节约施工成本近2000万元。

（2）为项目施工运输建设的5座码头，施工完成后加以利用、改造，可以为开发当地黄河生态旅游资源提供助力。

3.3.3 房建工程节能设计

（1）建筑围护结构采用节能材料。建筑外墙采用300mm厚B07级加气混凝土砌块，内墙选用200、250mm厚加气混凝土砌块；建筑外墙保温系统采用80mm厚真金板薄抹灰保温层；屋顶采用150mm厚B1级石墨聚苯保温板。

（2）建筑外墙和隧道洞门根据情况，采用干挂石材工艺或真石漆涂刷工艺。

（3）所有建筑外窗采用断桥铝合金型材框+双层中空玻璃；循化服务区公共卫生间的房顶采用透明有机玻璃天窗，公共卫生间选用安华卫浴节水设备。

（4）房建工程取暖采用量子能蓄热机组供暖。

3.4 服务提升

3.4.1增加美感的景观设计

管理中心和收费站建筑体现当地人文特色，与环境协调，并利于夏季自然通风和天然采光。对隧道、大桥、立交出入口的名称牌，风景区标志牌等做好建筑小品，点缀道路景观，增加沿途美感。

道路中央分隔带采用常绿乔木及花灌木交替布置，护坡道和碎落台设置常绿乔木和边坡客土喷播植草，所有取弃土场均采用植被恢复。通过一系列措施共同构筑成一条绿色景观长廊。

3.4.2智能监控系统设计

通过建立路段监控系统、二代电子不停车收费系统（ETC）、收费系统（包括智慧收费亭和绿色通道快速检测系统），全面提升车辆通行效率，降低交通事故发生概率，实现高速公路立体化、智能化管理。

4结语

循隆高速是青海省首次采用的资本金融资、施工图设计+施工总承包建设模式的总承包项目，项目于2014年6月开工建设，2017年10月提前1年正式建成通车。通车以来，受到了青海省交通厅和沿线群众的好评，施工图设计在2018年获得勘察设计协会评审的勘察设计一等奖。

参考文献：

[1] 交通运输部办公厅.关于实施绿色公路建设的指导意见[Z]，2016。

[2] 秦晓春,沈毅,邵社刚.低碳理念下绿色公路建设关键技术与应用的探讨[ J ] .公路交通科技:应用技术版,2010年10期.

[3] 中国公路工程咨询集团有限公司.国道310线循化至隆务峡段公路工程施工图设计[Z]，2014。

基金项目：

收稿日期：XXXX－XX－XX