王京力 任軍社 河北省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)

摘 要：以延崇高速公路河北段為例，對該項目貫徹綠色公路設(shè)計理念進(jìn)行總結(jié)，首先對綠色公路實施背景進(jìn)行闡述，之后通過對項目特點的分析，形成創(chuàng)建綠色公路實施方案，然后對實施方案需落實的8項重點任務(wù)進(jìn)行介紹，圍繞重點任務(wù)開展綠色公路的設(shè)計實踐，涵蓋路線、路基、路面、橋梁、隧道、互通立交、服務(wù)區(qū)、交安機(jī)電等各個專業(yè)，如路線與國省干線共用走廊、尾礦棄渣利用、抑凝冰瀝青路面、鋼橋推廣應(yīng)用、開放共享式服務(wù)區(qū)等，可以為其他類似項目綠色公路設(shè)計提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：延崇高速公路;綠色公路;實施方案;設(shè)計實踐;

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路通車?yán)锍讨鹉暝龆?，高速公路建設(shè)過程中對周圍環(huán)境的影響越來越受到重視。為有效實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，推動交通運輸事業(yè)的健康、高質(zhì)量發(fā)展，在設(shè)計過程中應(yīng)遵循創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念，同時要做好以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升為主要特征的綠色公路創(chuàng)建工作，從而發(fā)揮綠色公路的社會價值，實現(xiàn)人與自然的和諧共處。

1 項目概況

延慶至崇禮高速公路河北段是2022年北京-張家口冬奧會的重大交通保障項目，連接了延慶賽區(qū)和張家口崇禮賽區(qū)，是冬奧會期間注冊人員轉(zhuǎn)場的公路主通道，項目建設(shè)對于服務(wù)冬奧會交通保障，完善河北省高速公路路網(wǎng)，推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)沿線地區(qū)旅游開發(fā)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要意義。項目位于張家口市西部，由主線、延伸工程和赤城支線3條路段組成，全長約114km,其中主線長81.5km,延伸工程17km,赤城支線15km。全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度分為100km/h和80km/h,主線、延伸工程路基寬度26m,赤城支線路基寬度24.5m。

本項目列入交通運輸部首批綠色公路典型示范工程、新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點，設(shè)計中深入貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大新發(fā)展理念，著力打造科技示范和品質(zhì)工程。項目于2017年開工建設(shè)，目前已全部通車運營。項目勘察設(shè)計獲2020年度公路交通優(yōu)秀設(shè)計一等獎。

2 綠色公路實施背景

綠色公路屬于綠色交通的重要組成部分，其按照系統(tǒng)論和周期成本思想，統(tǒng)籌公路規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營、管理全過程，以最少的資源占用、最小的能源消耗、最低的污染排放、最小的環(huán)境影響，獲得最優(yōu)的工程質(zhì)量和最高效的運輸服務(wù)，實現(xiàn)外部剛性約束與公路內(nèi)在供給之間最大限度均衡。

2016年7月，交通運輸部下發(fā)《關(guān)于實施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》。意見要求，公路建設(shè)過程中應(yīng)遵循創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念，落實以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升為主要特征的綠色公路建設(shè)。同時，要高度重視公路建設(shè)與社會環(huán)境、資源利用率等各方面的關(guān)系，為實現(xiàn)公路健康可持續(xù)發(fā)展，在公路建設(shè)中要統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營、管理、服務(wù)的全過程，理解項目功能定位，準(zhǔn)確把握工程環(huán)境及特點，因地制宜建設(shè)有品位、有亮點的綠色公路[1]。除此之外，指導(dǎo)意見還要求堅持可持續(xù)發(fā)展，堅持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，堅持創(chuàng)新驅(qū)動，堅持因地制宜，建成一批綠色公路示范工程，形成一套可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗，行業(yè)推動和示范效果顯著，綠色公路建設(shè)取得明顯進(jìn)展。

依據(jù)文件要求，結(jié)合延崇高速公路功能定位及實際情況，設(shè)計階段精心組織編制了《延崇高速創(chuàng)建綠色奧運品質(zhì)示范工程實施方案》(簡稱《實施方案》),并按照要求逐條落實。

3 綠色公路設(shè)計實踐 3.1項目特點分析 (1)項目關(guān)注度高。

延崇高速公路是2022年北京-張家口冬奧會連接延慶和張家口崇禮兩個賽區(qū)的重大交通保障項目，是注冊人員轉(zhuǎn)場的重要通道，是國家冬奧組委、交通運輸部的“一號工程”。

(2)建設(shè)目標(biāo)高。

交通運輸部將延崇高速公路列入全國第一批綠色公路建設(shè)典型示范工程、新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點，同時還是河北省第一批公路水運品質(zhì)示范工程。

(3)制約因素多。

首先地勢起伏大，起終點設(shè)計高差超過800m,且存在30km連續(xù)下坡；其次路線經(jīng)過松山、海陀山國家級自然保護(hù)區(qū)，沿線還分布唐長城、烽火臺等國家級文物，赤城縣采礦廠較多，現(xiàn)場經(jīng)過多處采礦場、尾礦庫；除此之外，不良地質(zhì)主要有濕陷性黃土和采空區(qū)，均對路線方案的選擇制約較大。

(4)建設(shè)難度大。

沿線地形復(fù)雜，施工場地受限，橋梁、隧道數(shù)量多，橋隧比達(dá)56%,局部路段橋隧比高達(dá)90%以上，其中松山特長隧道長9.2km,為華北地區(qū)最長公路隧道。

(5)工期要求緊。

為全力做好冬奧會服務(wù)保障工作，項目主線計劃于2020年初建成通車，由于橋梁規(guī)模大、特長隧道數(shù)量多，同時張家口地區(qū)冬季施工周期長，因此設(shè)計及施工工期均十分緊迫。

3.2實施方案總體框架

結(jié)合項目特點分析，《實施方案》明確延崇高速綠色公路設(shè)計總目標(biāo)為建設(shè)“國際一流、國內(nèi)第一”的“平安、綠色、智慧、人本”高速公路，努力實現(xiàn)“質(zhì)量第一、安全第一、環(huán)保第一、效率第一、服務(wù)第一”,最終將延崇高速公路建設(shè)成為“資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、低碳節(jié)能、智慧高效、服務(wù)為本”的高品質(zhì)綠色公路。

圍繞總目標(biāo)，結(jié)合項目實際，《實施方案》謀劃了綠色環(huán)保技術(shù)、景觀設(shè)計、智慧交通、服務(wù)及管理模式、“交通+旅游+產(chǎn)業(yè)”運營模式等5類創(chuàng)新；提出10項預(yù)期成果，分別為基于綠色環(huán)保的資源循環(huán)利用技術(shù)、中溫帶地區(qū)節(jié)能降碳技術(shù)、路域環(huán)境自然融合創(chuàng)新技術(shù)、北方地區(qū)冬季景觀營造技術(shù)、高速公路智慧出行服務(wù)體系、智慧高效運營管理模式、交通旅游協(xié)同運行與應(yīng)急指揮平臺、管理和服務(wù)新模式及質(zhì)量安全監(jiān)管新技術(shù)、若干項新技術(shù)專利與工法、交通與產(chǎn)業(yè)互動新模式。

綠色公路實施的核心內(nèi)容為重點任務(wù)，本項目共歸納總結(jié)為8項重點任務(wù)，可分為29條專項措施，細(xì)化為93條具體措施，屬于勘察設(shè)計階段的措施共計74條，屬于施工運營階段的措施共計19條，見表1。

3.3主要設(shè)計措施

(1)路線存在30km連續(xù)下坡路段，屬于典型的壩上、壩下過渡段，為克服高差進(jìn)行了自然展線、螺旋展線等多方案比選，最終采用螺旋展線形式，迂回360°高程升高112m,有效減少了高填深挖，同時較好地解決了上壩路段高差爬升難題，降低了高寒、降雪條件下對行車的不利影響。

(2)合理運用線形指標(biāo)，集約利用通道資源，通過科學(xué)選線、布線，使高速公路與國省干線共用走廊，消除三角地帶，提高土地利用率。如K62～K69段路線與G112共用走廊，提高土地利用率。見圖1。

圖1 與G112共用走廓 下載原圖

(3)推行高速公路拌和站、鋼筋加工場等臨時設(shè)施“多集中”建設(shè)，加強(qiáng)與地方對接，部分設(shè)施實現(xiàn)永臨結(jié)合，減少臨時用地，減少重復(fù)建設(shè)。如施工臨時便道考慮與地方道路結(jié)合，施工完成后用于地方使用，隧道施工用電考慮按永久用電一次接入等。

(4)全線隧道里程長，棄渣規(guī)模大，隧道棄渣進(jìn)行分級利用。如將隧道棄渣用于路基、停車港灣、避險車道、觀景平臺、服務(wù)區(qū)、連接線等設(shè)施建設(shè)；根據(jù)施工標(biāo)段劃分、互通形式等進(jìn)行微地形整理。

(5)沿線有多家采礦廠，選礦后產(chǎn)生的尾礦渣為適宜的路基填料，經(jīng)對尾礦碎石取料、試驗后進(jìn)行路基填筑，全線共計使用尾礦渣470萬m3,既減少取土場，又加快工期，同時利于環(huán)保。

(6)邊坡防護(hù)注重生態(tài)環(huán)保，盡量采用植物防護(hù)，減少圬工裸露。主線挖方僅有3段圬工防護(hù)，其余土質(zhì)路塹采用格賓網(wǎng)防護(hù)，石質(zhì)邊坡采用掛網(wǎng)客土噴播。

表1 延崇高速綠色公路建設(shè)重點任務(wù) 導(dǎo)出到EXCEL

重點任務(wù)

專項措施

具體措
施/條

勘察設(shè)
計/條

施工運
營/條

控制資源
占用

提高資源利用率

5

5

大規(guī)模隧道棄渣利用及再生

3

2

1

建筑材料選用

4

4

減少能源
消耗

隧道節(jié)能環(huán)保

6

6

綠色服務(wù)區(qū)

7

7

降低污染
排放

噪聲污染防治

2

1

1

服務(wù)區(qū)環(huán)保設(shè)施應(yīng)用

3

3

隧道內(nèi)研究探索使用吸收尾氣型路面

1

1

保護(hù)生態(tài)
環(huán)境

環(huán)保選線技術(shù)

2

2

生態(tài)環(huán)保技術(shù)

5

5

自然和諧技術(shù)

2

2

強(qiáng)化周期
統(tǒng)籌

鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用

3

3

強(qiáng)化系統(tǒng)設(shè)計

3

3

推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化施工

4

4

積極探索BIM技術(shù)應(yīng)用

3

3

實現(xiàn)智慧
高效

以人為本，為公眾出行提供智慧服務(wù)

4

2

2

科技助力，實現(xiàn)運營管理智慧高效

3

2

1

安全先行，全面提高應(yīng)急指揮力度

3

1

2

打造特色
景觀

公路主體工程模擬綠色生態(tài)自然景觀

2

2

路域內(nèi)外特色植被展現(xiàn)

3

3

主題景觀營造

2

2

特長隧道模擬自然的照明景觀

1

1

大跨徑橋梁特殊景觀營造

1

1

與冬奧會相匹配的建筑景觀設(shè)計

2

2

拓展公路旅游及游憩功能

3

2

1

文化元素的充分展現(xiàn)

2

2

提升服務(wù)
水平

創(chuàng)新服務(wù)區(qū)建設(shè)理念

3

2

1

優(yōu)化服務(wù)區(qū)設(shè)施布置

6

5

1

拓展服務(wù)區(qū)經(jīng)營管理

5

2

3

總 計

93

74

19

(7)選取高海拔、連續(xù)長陡下坡局部路段，路面表面層應(yīng)用化學(xué)抑凝冰材料，抑制路面結(jié)冰，提高積雪的易除性，保障車輛安全運行。同時，為有效降低汽車尾氣對人與環(huán)境的危害，在金家莊特長隧道路面采用摻雜降解尾氣材料，鋪筑路面面層時將降解尾氣材料摻雜在瀝青混合料中或者涂覆在道路表面，降解尾氣材料作為催化劑將汽車尾氣中的有害成分降解，形成H2O、CO2、硝酸鹽類，減少排入空氣中有害的濃度，從而控制汽車所產(chǎn)生的尾氣污染，為實現(xiàn)“生態(tài)環(huán)保”的設(shè)計理念提供技術(shù)保障。

(8)項目地處崇山峻嶺，沿線深溝險壑密布，施工場地受限，缺少預(yù)制場地，運輸不便，同時工期要求緊。為降低橋梁全壽命周期成本，設(shè)計中針對地形復(fù)雜、場地運輸不便的區(qū)域，采用便于運輸?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)橋梁，鋼結(jié)構(gòu)橋梁與傳統(tǒng)混凝土橋梁相比，其施工工藝更為簡單，對周圍環(huán)境污染更小，更加符合綠色公路設(shè)計理念。本項目推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)橋梁總長約10 km, 占橋梁總長52%,總用鋼量約9.2萬t, 是河北省內(nèi)用鋼量最多的高速公路。

(9)因地制宜打造特色景觀，設(shè)計標(biāo)志性景觀鋼橋。杏林堡大橋采用40 m+2×65 m+40 m鋼獨塔鋼主梁雙索面斜拉橋，拱塔為空間曲線鋼混組合結(jié)構(gòu)，寓意“京冀兩地攜手辦奧運，延崇高速千里一線牽”。磚樓特大橋主橋采用65 m+120 m+65 m上承式拱形變截面鋼桁架梁，最大橋高接近90 m, 與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，體現(xiàn)“更高、更快、更強(qiáng)”的奧運精神。太子城互通主線橋(圖2)采用25 m+60 m+120 m+60 m+25 m/50 m+2×100 m+50 m鋼斜拉橋，展現(xiàn)了冬奧主題和冰雪元素，同時融入中國拱門、窗格等元素，實現(xiàn)中國文化和冬奧主題完美統(tǒng)一，現(xiàn)已成為網(wǎng)紅打卡地。除此之外，水碾堡天橋上部結(jié)構(gòu)采用30 m+40 m+30 m變截面鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁，是我國第一座變截面鋼桁腹預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁橋。

圖2 太子城互通主線橋 下載原圖

(10)金家莊特長隧道位于螺旋展線路段，為河北省第一座螺旋隧道，長度位居世界第一，獲吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證。隧道全長4 166 m, 最大埋深315 m, 采用順時針螺旋線，左幅半徑890 m, 右幅半徑860 m, 見圖3。

圖3 金家莊特長隧道 下載原圖

(11)因地制宜布設(shè)路線方案，減少高填深挖，全線大多路段挖方邊坡控制在三級以內(nèi)，局部邊坡較高路段通過修整邊坡頂部、設(shè)置平臺改善視覺效果。特殊地形段，靈活運用技術(shù)指標(biāo)，做好路堤與橋梁、路塹與隧道、“半路+”的方案比選，如金家莊至棋盤梁之間橫向地形陡峭，部分路段采用半幅路基+半幅棚洞，長度228 m。

(12)海拔1 400 m以上路段冬季易出現(xiàn)風(fēng)積雪，該路段路基中央分隔帶與路面平齊，同時采用波形梁護(hù)欄，橋梁兩側(cè)采用鋼護(hù)欄，提升除雪車作業(yè)效率，降低風(fēng)吹雪對行車的不利影響；同時，小半徑下坡路段設(shè)置旋轉(zhuǎn)桶護(hù)欄，進(jìn)一步提高行車安全系數(shù)。

(13)服務(wù)區(qū)設(shè)計遵循開放、共享、科技、智慧、綠色理念，結(jié)合周邊旅游資源，全力打造開放式、景區(qū)式、共享式、智慧式的服務(wù)區(qū)，兼具保障奧運和服務(wù)地方旅游發(fā)展的功能，實現(xiàn)“交通+旅游”產(chǎn)業(yè)模式。赤城服務(wù)區(qū)通過聯(lián)絡(luò)道路與地方道路連通，結(jié)合周邊景觀，打造開放、共享服務(wù)區(qū)，實現(xiàn)服務(wù)區(qū)與周邊的聯(lián)系，促進(jìn)區(qū)域融合發(fā)展。太子城服務(wù)區(qū)為河北省首座線外綜合服務(wù)區(qū)。

(14)打造綠色服務(wù)區(qū)，實現(xiàn)服務(wù)區(qū)建筑節(jié)能。如充分考慮嚴(yán)寒地區(qū)特點，建筑采用采光天井，室外采用太陽能板照明，場區(qū)庭院照明采用LED燈具，同時增加太陽能板蓄能裝置與市電電源互投；服務(wù)區(qū)雨水再生利用，將屋頂、路面等80%以上的雨水進(jìn)行有效收集；停車場全部設(shè)置植草磚，廣場采用透水磚及廣場磚搭配鋪貼，在廣場使用透水磚達(dá)到50%以上；同時，在服務(wù)區(qū)設(shè)置充電樁及加氣站。

(15)本項目列入新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點，設(shè)計階段提出智慧交通解決方案，實現(xiàn)運營管理智慧高效，全面提高應(yīng)急保障能力。如通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測橋隧全覆蓋，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施集群的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)同評估與聯(lián)動預(yù)警，保障山區(qū)高速公路的運營安全；一般路段建設(shè)北斗地面增強(qiáng)基站提供亞米級高精度定位，隧道內(nèi)利用衛(wèi)星擴(kuò)展技術(shù)實現(xiàn)衛(wèi)星信號全覆蓋，并以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于北斗的應(yīng)急救援一體化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛人員的迅速定位與救援力量的動態(tài)調(diào)度與區(qū)域協(xié)同。

4 結(jié)語

總而言之，綠色公路理念貫穿公路規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營全過程，強(qiáng)調(diào)前期階段科學(xué)規(guī)劃，設(shè)計期間系統(tǒng)設(shè)計，施工期間生態(tài)建設(shè)，運營期間低碳運營。在公路設(shè)計、建設(shè)過程中，遵循綠色公路的設(shè)計理念是公路建設(shè)環(huán)節(jié)對生態(tài)環(huán)保的重要體現(xiàn)?，F(xiàn)階段，在我國公路建設(shè)中，綠色公路理念已逐步深入人心，但在綠色公路建設(shè)過程中，我們?nèi)源嬖诤艽蟮倪M(jìn)步空間，因此，公路建設(shè)相關(guān)單位都要做好綠色公路的創(chuàng)建工作，在項目策劃、建設(shè)過程中，將綠色環(huán)保、景觀融合、創(chuàng)新驅(qū)動、低碳建養(yǎng)等理念充分與項目相融合，從而推進(jìn)綠色公路的進(jìn)一步發(fā)展。

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