章 毅

(1.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院，上海 200125;2.同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，上海 201804)

城市道路作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的先導(dǎo)工程，起著引領(lǐng)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展、保障城市居民出行、貨物運(yùn)輸流通的基礎(chǔ)設(shè)施功能性作用。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，我國(guó)城市化的進(jìn)程不斷加快，城市道路建設(shè)需求得到了快速的增長(zhǎng)。與此同時(shí)，作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、生態(tài)綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)城市建設(shè)的要求，進(jìn)行城市道路的生態(tài)化設(shè)計(jì)和建設(shè)，在城市道路的設(shè)計(jì)中融入生態(tài)學(xué)原理，減少城市道路對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響，進(jìn)一步將人工環(huán)境與自然環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來，已成為城市道路設(shè)計(jì)的一個(gè)全新的發(fā)展方向［1］。城市道路的生態(tài)化設(shè)計(jì)，就是要將環(huán)境因素納入設(shè)計(jì)之中，在道路開發(fā)和建設(shè)的所有階段均考慮環(huán)境因素，在道路的生命周期過程中全面地降低對(duì)環(huán)境生態(tài)平衡的破壞性影響，最終引導(dǎo)并建設(shè)實(shí)現(xiàn)具有可持續(xù)性、綠色環(huán)保、功能高效、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然關(guān)系和諧統(tǒng)一的生態(tài)城市道路。

本文從城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和原則出發(fā)，闡述城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)中的生態(tài)理念，介紹現(xiàn)有環(huán)保工藝技術(shù)及城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)中存在的問題。

1 城市道路設(shè)計(jì)的生態(tài)目標(biāo)和生態(tài)設(shè)計(jì)原則

1.1 城市道路設(shè)計(jì)的生態(tài)目標(biāo)

城市道路設(shè)計(jì)的生態(tài)目標(biāo)，就是在實(shí)現(xiàn)城市道路所需求的基本功能特性的同時(shí)，盡量減少城市道路對(duì)自然生態(tài)環(huán)境和城市生態(tài)環(huán)境平衡的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)行車舒適安全、運(yùn)輸高效便利、景觀完整和諧、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)合理、具有一定耐久性，將人、車、道路與社會(huì)、環(huán)境有機(jī)統(tǒng)一起來，協(xié)調(diào)發(fā)展的城市道路。

1.2 城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)的原則

1.2.1 資源節(jié)約原則

節(jié)約自然資源，降低能源和原材料的消耗，就是減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的索取與破壞，保存自然環(huán)境的原生態(tài)，是最有利和最有效的環(huán)保方式。在城市道路的設(shè)計(jì)中對(duì)于材料資源的節(jié)約一直是設(shè)計(jì)過程中的基本要求，是設(shè)計(jì)優(yōu)化中一以貫之的根本目標(biāo)。城市道路的生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)繼續(xù)以此為基本原則，以資源節(jié)約、材料使用以及對(duì)土地、水、能源、高效利用作為最為主要的生態(tài)設(shè)計(jì)原則。

1.2.2 低污染環(huán)?；瓌t

向生態(tài)系統(tǒng)中輸入過量的廢棄污染物，超過環(huán)境的承載能力，是人類破壞生態(tài)平衡的主要方式［2］。因此，道路設(shè)計(jì)的生態(tài)化應(yīng)充分考慮城市道路生命周期內(nèi)的廢棄污染物排放，減少城市道路在生產(chǎn)、施工和運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)土壤、水和大氣環(huán)境的污染與破壞，盡量減少帶污染源材料的使用，提高低污染、可回收再生材料的利用［3］。

1.2.3 以人為本的先行原則

不論何種時(shí)期、何種社會(huì)發(fā)展模式，歸根到底都是為了人的發(fā)展。城市道路是城市居民生活出行的主要基礎(chǔ)設(shè)施，是方便城市居民生活的重要基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，城市道路的生態(tài)化設(shè)計(jì)必須遵從以人為本的原則，不僅應(yīng)考慮道路使用者安全舒適性，道路路線線形、道路景觀與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，還應(yīng)注重緩解和減少城市道路對(duì)周邊居民生活活動(dòng)的影響，保證居民的生活品質(zhì)。

2 城市道路設(shè)計(jì)中的生態(tài)理念

2.1 基礎(chǔ)環(huán)保理念

2.1.1 保護(hù)性理念

設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視對(duì)當(dāng)?shù)靥赜械淖匀慌c人文景觀的保護(hù)，尊重城市的發(fā)展歷史，減少對(duì)城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的破壞，減少道路工程占地，在設(shè)計(jì)和規(guī)劃過程中注意合理布設(shè)路網(wǎng)，避免重復(fù)選線，合理利用道路設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省土地占用，減少工程挖填方。對(duì)于具有特別保護(hù)意義的區(qū)域還需制定相應(yīng)的保護(hù)措施。

2.1.2 恢復(fù)性理念

在設(shè)計(jì)中不僅要考慮工程建筑物和構(gòu)造物的實(shí)現(xiàn)，還應(yīng)考慮在工程完工后，運(yùn)用各種科技手段對(duì)工程施工中遭破壞環(huán)境的恢復(fù)性設(shè)計(jì)或補(bǔ)償性設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)工程后設(shè)計(jì)環(huán)保作用的認(rèn)識(shí)，提高工程后設(shè)計(jì)和補(bǔ)償設(shè)計(jì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)性補(bǔ)償性能力和效用［4］。如利用施工前已保存的原植物地皮或地表土，待工程完工后鋪于裸露的土表上，起到迅速恢復(fù)環(huán)境的作用。

2.1.3 整體性理念

城市道路只是當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的一部分，它本身并非一個(gè)完整的自我穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，它與周圍的自然環(huán)境休戚相關(guān)，依賴于自然生態(tài)系統(tǒng)的各種作用而存在發(fā)展。應(yīng)該將道路放在整個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)中綜合考慮，考慮生態(tài)的連貫性和整體性。

2.1.4 本土化理念

不同地域城市間的生態(tài)位差異構(gòu)成了城市間不同的地域特征，城市道路的生態(tài)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)城市當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)狀況，順應(yīng)當(dāng)?shù)氐耐寥馈⒅参?、材料、文化、氣候、土地條件，選擇有利于本地可持續(xù)發(fā)展的并與自然相融合的設(shè)計(jì)。

2.2 可持續(xù)發(fā)展理念

城市道路的可持續(xù)性發(fā)展要以保護(hù)自然為基礎(chǔ)，使資源和環(huán)境的承載能力相協(xié)調(diào)，發(fā)展的同時(shí)保護(hù)環(huán)境、控制環(huán)境污染、減少污染物的排放、改善環(huán)境質(zhì)量等，保證能以持續(xù)的方式使用可再生資源，從而使人類的發(fā)展保持在地球承載能力之內(nèi)?？沙掷m(xù)發(fā)展還要與社會(huì)進(jìn)步相適應(yīng)，以改善和提高人們的生活質(zhì)量為目的。

2.3 安全性理念

安全理念就是將“安全預(yù)防”貫穿于城市道路設(shè)計(jì)的全過程階段，提供一個(gè)有安全保障的道路給使用者。安全設(shè)計(jì)是道路生態(tài)設(shè)計(jì)的根本保證，缺乏安全保障的道路設(shè)計(jì)就不能稱之為生態(tài)設(shè)計(jì)。安全性設(shè)計(jì)中除安全設(shè)施的設(shè)計(jì)之外還有容錯(cuò)設(shè)計(jì)。容錯(cuò)設(shè)計(jì)的理念在于為道路使用者提供一定的寬容空間，通過道路設(shè)施等外在客觀條件糾正和降低使用者判斷錯(cuò)誤帶來的安全影響。

2.4 以人為本理念

城市道路設(shè)計(jì)不僅要保證道路使用人員的安全性，同時(shí)要盡量提高道路使用人員的舒適性。道路使用者以一定的速度利用公路設(shè)施的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，在線形設(shè)計(jì)中應(yīng)采用運(yùn)行速度進(jìn)行設(shè)計(jì)以反映駕乘人員交通心理需求上的動(dòng)態(tài)特征。通過相關(guān)路線要素與設(shè)計(jì)速度的合理搭配，獲得連續(xù)、一致的均衡設(shè)計(jì)。此外，道路設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮道路建設(shè)、施工和運(yùn)營(yíng)服務(wù)過程中對(duì)周邊居民生活的影響，減少建設(shè)施工中的噪聲、粉塵和有害物排放，道路運(yùn)營(yíng)中車輛行駛噪聲和尾氣排放對(duì)周邊居民環(huán)境質(zhì)量的影響。

2.5 功能性與經(jīng)濟(jì)性

功能決定形式，城市道路的功能決定了設(shè)計(jì)的方向和目標(biāo)，城市道路的功能性應(yīng)包括:行車舒適便捷、景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一、具有一定的耐久性。傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)理念中，道路的功能主要在于交通運(yùn)輸、行車安全舒適和耐久，而在新的生態(tài)設(shè)計(jì)理念中應(yīng)新增節(jié)能減排、低能耗低污染、資源節(jié)約、有效利用自然資源等作為生態(tài)城市道路的基本功能，同時(shí)還應(yīng)考慮功能實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性合理性，考慮投入費(fèi)用與環(huán)保效益的綜合關(guān)系，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)功能性、環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性相適應(yīng)的最優(yōu)化組合設(shè)計(jì)。

2.6 綠化環(huán)保

城市道路綠化是城市“綠地”空間“人化自然”的物質(zhì)表現(xiàn)。主要包括城市道路綠地范圍內(nèi)的喬木、灌木、草花等綠色植物。城市道路的綠化具有恢復(fù)自然環(huán)境的功能，合理地利用城市道路綠化設(shè)計(jì)，有利于減緩道路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來的地貌破壞、水土流失，以及噪聲和廢氣污染對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響。

城市道路設(shè)計(jì)中環(huán)保理念的主要內(nèi)容及實(shí)施方法和措施歸納見表1。

3 城市道路生態(tài)環(huán)保技術(shù)

3.1 環(huán)保路面技術(shù)

3.1.1 排水降噪瀝青路面技術(shù)

排水降噪瀝青路面又稱為開級(jí)配抗滑磨耗層

表1 城市道路設(shè)計(jì)中環(huán)保理念及實(shí)施方法和措施

(OGFC)，是由高粘度瀝青與開級(jí)配礦料組成的空隙率在20%以上的瀝青混凝土，多鋪筑于道路的上、中面層。大空隙率特性，使該路面具有吸聲、降噪、透水和排水的作用。利于減少車輛交通噪聲對(duì)周邊的影響，增加雨水地表回滲的利用率。

3.1.2 溫拌瀝青混合料技術(shù)

溫拌瀝青混合料是通過瀝青發(fā)泡或添加降粘、活性添加劑的方法，增加瀝青混凝土的拌和和易性，降低混合料加熱、攤鋪溫度，減少供熱燃料的使用，起到節(jié)能減排的作用，絕大多數(shù)熱拌混合料都可采用溫拌技術(shù)，降溫幅度依溫拌劑的種類和工藝而不同，一般在保證路用性能前提下，降溫幅度在20℃～30℃之間，對(duì)應(yīng)節(jié)能約30%左右。

3.1.3 彩色瀝青路面技術(shù)

彩色瀝青路面可通過采用彩色瀝青混凝土、路面刷漆和彩色陶瓷顆粒集料組成的瀝青混凝土，鋪筑不同顏色的道面，該種路面改善了道路的視覺效果，增加了道路的觀賞性，同時(shí)，增強(qiáng)了路面對(duì)熱輻射的反射能力，降低路面吸熱量，有效緩解了黑色瀝青路面引起的城市“熱島”效應(yīng)。

3.2 路面再生技術(shù)

路面再生就是將舊路面經(jīng)過路面再生專用設(shè)備的翻挖、回收、加熱、破碎、篩分后，與再生劑、新瀝青或乳化瀝青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，滿足一定的路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝。包括瀝青路面再生和混合路面再生。目前在國(guó)內(nèi)主要有廠拌、路拌冷再生和熱再生瀝青路面技術(shù)。一般熱再生料的用量比例占整個(gè)混合料的20% ～50%，冷再生可接近100%，但再生料用量越大路面的抗老化性能越差。另外，改性瀝青舊料的再生技術(shù)還亟待提高。

3.3 廢棄材料利用

3.3.1 廢橡膠或廢橡塑瀝青混合料

橡膠瀝青混合料是由瀝青、廢舊輪胎橡膠粉(細(xì)度一般為20～80目)、集料及一定量添加劑組成的瀝青混合料。目前國(guó)內(nèi)采用的生產(chǎn)工藝以濕法生產(chǎn)為主，即先將橡膠粉(占瀝青質(zhì)量的15% ～20%)與熱瀝青混合，使膠粉降解形成穩(wěn)定分散的橡膠瀝青，再與集料拌和形成混合料。一般認(rèn)為橡膠瀝青混合料具有較好的抗低溫開裂、抗疲勞和高溫穩(wěn)定性能及一定的抗老化、抗水損害和降噪性能。

3.3.2 廢玻璃瀝青混合料

廢玻璃瀝青混合料是將廢玻璃碎化加工成具有一定級(jí)配的玻璃砂，替代一部分石材集料與瀝青進(jìn)行拌和制成的瀝青混合料，由于廢玻璃經(jīng)破碎篩選后具有與河砂接近的物理性能，其摻入后形成的瀝青混合料可用于道路基層和面層［5］。廢玻璃瀝青混合料在國(guó)外具有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，而國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。國(guó)內(nèi)研究認(rèn)為添加廢玻璃(占集料質(zhì)量≤20%)后的瀝青混合料性能與普通瀝青混合料的性能相當(dāng)，抗滑性能略有降低，但反光性能提高，適用于景觀道路起到交通誘導(dǎo)的作用。

3.4 環(huán)保設(shè)施

3.4.1 噪聲防治技術(shù)(降噪屏、聲屏障)

城市道路的防噪聲技術(shù)，是采用物理屏障結(jié)構(gòu)的隔離作用，對(duì)噪聲進(jìn)行吸收或使其繞射，增加噪聲的傳播距離，以降低接受點(diǎn)噪聲能量的方式，減少交通噪聲對(duì)周邊居民的影響。按材料類型可分為吸收型聲屏障和反射型聲屏障，按屏障的形式可分為直立型、斜角型、直角型、土堤型、建筑物型和凹槽型等［6］。

3.4.2 道路排水和水資源利用

道路排水和雨水資源的循環(huán)利用，是城市道路排水系統(tǒng)面對(duì)的兩項(xiàng)主要問題［7］。其中應(yīng)優(yōu)先考慮道路的排水能力，而后才是受污染雨水的凈化處理并通過補(bǔ)充地下水或排入自然水體環(huán)境的形式循環(huán)利用。排水系統(tǒng)在水資源循環(huán)利用中應(yīng)根據(jù)城市地域條件進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì)，北方城市需更多注重對(duì)地下水的回滲補(bǔ)充［8］，以減緩因過量開采地下水引起的城市下陷，南方城市則應(yīng)考慮道路雨水的除污，防止污染物污染自然水體。

3.5 光觸媒技術(shù)在道路上的應(yīng)用

光催化技術(shù)是利用光催化方法氧化降解空氣中的有害物質(zhì)。整個(gè)過程不需要其他化學(xué)助劑，反應(yīng)條件溫和，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。目前主要的光催化技術(shù)是以二氧化鈦為催化劑的光觸媒技術(shù)，當(dāng)二氧化鈦被陽光照射時(shí)，能生成活性氧分子與汽車尾氣中的氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一遇下雨，就變成稀硝酸溶液，可以被路面上其他物質(zhì)吸收，從而達(dá)到清除氮氧化物污染的目的;而且二氧化鈦本身并不消耗，不會(huì)因使用時(shí)間長(zhǎng)了效能會(huì)有所下降。但光觸媒技術(shù)不宜直接用于道路表面，一方面成本高，一方面輪胎的磨耗作用易使其從路表脫落失效。一般光觸媒材料多涂覆于道路兩側(cè)護(hù)欄或聲屏障上。

4 城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)中存在的問題

城市道路生態(tài)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程中主要存在三方面的問題:①材料工藝的可靠性;②現(xiàn)有認(rèn)識(shí)的局限性;③綜合評(píng)價(jià)體系的缺失。

4.1 材料工藝的可靠性

某種材料工藝在實(shí)踐應(yīng)用中能否解決或緩解其對(duì)應(yīng)處治的目標(biāo)污染，達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)效果，不形成額外的附加污染，以及這種材料或工藝能否滿足性能要求，是否經(jīng)濟(jì)合理，是材料工藝應(yīng)用的主要評(píng)價(jià)依據(jù)。相比于原有技術(shù)，新技術(shù)應(yīng)該在道路的全壽命周期過程中擁有更好的使用和環(huán)保性能，不能通過犧牲使用性能和投入過量成本而獲取暫時(shí)的環(huán)保效益。如乳化瀝青混合料，無需加熱的特點(diǎn)為其節(jié)約了燃料能源的消耗，但較低的整體強(qiáng)度和較差的水穩(wěn)定性，導(dǎo)致其強(qiáng)度和耐久性較差，作為表面層使用，將面臨經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)維修，增大材料和能源的消耗量，對(duì)交通的干擾也提高了總的社會(huì)成本。另一方面，應(yīng)考慮技術(shù)實(shí)現(xiàn)的施工水平，落后的施工質(zhì)量控制和管理將阻礙材料和工藝的生產(chǎn)和應(yīng)用，尤其是對(duì)于施工工藝要求較高的材料產(chǎn)品。如溫拌瀝青混合料，在施工過程中應(yīng)充分保證其壓實(shí)效果，嚴(yán)格控制壓實(shí)度，否則因壓實(shí)不足引起的病害問題將嚴(yán)重影響路面的使用性能。

4.2 現(xiàn)有認(rèn)識(shí)的局限性

技術(shù)的應(yīng)用不能超越現(xiàn)有的科技發(fā)展水平，對(duì)材料、技術(shù)、工藝和方法的理解也不能跳出現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)水平。某種技術(shù)工藝是否會(huì)對(duì)環(huán)境形成影響，形成何種影響都將隨著技術(shù)的進(jìn)步在認(rèn)識(shí)上發(fā)生不斷的變化。城市道路的生態(tài)設(shè)計(jì)方法和理念應(yīng)該隨科技發(fā)展而不斷更新進(jìn)步，具有充分的開放性和學(xué)習(xí)性，能夠與時(shí)俱進(jìn)。

4.3 綜合評(píng)價(jià)體系的缺失

不同的環(huán)保材料技術(shù)工藝針對(duì)的環(huán)境影響類型也不同。在減小某一環(huán)境影響的同時(shí)可能帶來另一方面的影響。如廢棄物利用，粉煤灰、礦渣、爐渣等工業(yè)廢棄物能替代一部分原材料使用，減低資源消耗，但同時(shí)這些材料攜帶的重金屬等有害物質(zhì)，在利用的過程中會(huì)滲入土壤和地下水，污染地方環(huán)境，影響人類健康［9］。那么到底是在節(jié)約能耗方面的環(huán)保效益大還是污染物排放的影響大，就需要通過建立環(huán)境綜合評(píng)價(jià)體系予以評(píng)價(jià)。城市道路環(huán)境綜合評(píng)價(jià)體系不僅是技術(shù)工藝選擇的依據(jù)，也是生態(tài)化設(shè)計(jì)目標(biāo)制定以及實(shí)現(xiàn)的依據(jù)，是城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。建立城市道路環(huán)境評(píng)價(jià)體系是實(shí)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)生態(tài)化的關(guān)鍵內(nèi)容。

然而，目前國(guó)內(nèi)還缺少這樣一套行之有效的環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系，建立這樣的評(píng)價(jià)體系，存在三方面的困難，其一，國(guó)情不同導(dǎo)致評(píng)價(jià)體系傾向性的不同，無法直接套用國(guó)外的評(píng)價(jià)體系;其二，環(huán)境影響類型難以量化;再者，城市道路對(duì)環(huán)境的影響類型仍亟待系統(tǒng)研究。

5 結(jié)語

城市道路設(shè)計(jì)的生態(tài)理念和技術(shù)，是城市道路生態(tài)化建設(shè)，生態(tài)道路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)手段和根本保證。城市道路的生態(tài)化設(shè)計(jì)是一個(gè)開放性的，以科技進(jìn)步為依托的，需要不斷學(xué)習(xí)和更新的設(shè)計(jì)體系。在設(shè)計(jì)理念中要融入環(huán)保思想，充分結(jié)合生態(tài)學(xué)原理。在技術(shù)應(yīng)用中，一方面要充分利用現(xiàn)有的材料工藝技術(shù)方法;另一方面建立和完善城市道路環(huán)境評(píng)價(jià)體系，為城市道路生態(tài)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

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