申澤春

（湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院，湖南長(zhǎng)沙 410007）

道路工程生態(tài)設(shè)計(jì)理念和方法

申澤春

（湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院，湖南長(zhǎng)沙 410007）

道路工程是聯(lián)系區(qū)域交通、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的樞紐，在全球化可持續(xù)理念的背景下，進(jìn)行道路工程的生態(tài)設(shè)計(jì)將是重要發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合道路工程建造、運(yùn)營(yíng)等全生命周期的特點(diǎn)，認(rèn)為環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)、綠色節(jié)能和以人為本是推行道路生態(tài)建設(shè)的基本理念。生態(tài)建造設(shè)計(jì)、生態(tài)運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)和生態(tài)環(huán)境景觀設(shè)計(jì)是實(shí)施道路生態(tài)設(shè)計(jì)的四個(gè)重要環(huán)節(jié)，需要在上述理念的引導(dǎo)下引進(jìn)新材料、新工法和新技術(shù)，促進(jìn)道路工程的生態(tài)化設(shè)計(jì)。

道路工程；生態(tài)設(shè)計(jì)；海綿城市；可持續(xù)理念；設(shè)計(jì)方法

0　引言

道路工程是聯(lián)系區(qū)域交通、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的樞紐，對(duì)人類(lèi)進(jìn)步和信息溝通產(chǎn)生很大的促進(jìn)效應(yīng)。道路路網(wǎng)的建設(shè)不可避免地對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成影響，且這種影響是多方面的，例如動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)的破壞、景觀影響、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化發(fā)展，可持續(xù)的設(shè)計(jì)理念愈加凸顯，道路工程的生態(tài)設(shè)計(jì)將變得越來(lái)越重要［1，2］。

道路生態(tài)設(shè)計(jì)就是在道路建設(shè)、運(yùn)營(yíng)或重建等全生命期間，盡量使其對(duì)環(huán)境影響達(dá)到最小的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程，根據(jù)生態(tài)設(shè)計(jì)的理論及發(fā)展歷程，道路生態(tài)設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足3R設(shè)計(jì)原則，即reuse，reduce，recycle，通過(guò)利用可再生資源，循環(huán)利用建造物質(zhì)，將環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)的破壞降到最低，最大效益利用建造資源，促進(jìn)道路工程與周邊生態(tài)環(huán)境友好協(xié)調(diào)共處［3，4］。

在生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念下，本文將探討道路工程生態(tài)設(shè)計(jì)的基本理念，并建立道路工程的生態(tài)建造設(shè)計(jì)、生態(tài)運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)和生態(tài)環(huán)境景觀設(shè)計(jì)，闡述各類(lèi)設(shè)計(jì)的基本理念和實(shí)施方法，最后基于案例分析說(shuō)明生態(tài)運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)的重要性，促進(jìn)我國(guó)道路工程生態(tài)設(shè)計(jì)的發(fā)展和可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的執(zhí)行。

1　道路工程生態(tài)設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)理念是執(zhí)行設(shè)計(jì)方法的核心，道路工程的設(shè)計(jì)需要圍繞基礎(chǔ)環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展、綠色節(jié)能和以人為本等設(shè)計(jì)理念執(zhí)行。

1.1環(huán)境保護(hù)理念

道路的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮路線(xiàn)規(guī)劃對(duì)人文景觀和優(yōu)秀生態(tài)系統(tǒng)的破壞，對(duì)于歷史保護(hù)環(huán)境和受保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)，需要采用繞行原則盡量保護(hù)原有的生態(tài)構(gòu)造；對(duì)于一般的道路周邊環(huán)境，同樣以占地最少和減少工程開(kāi)挖的原則，保護(hù)基礎(chǔ)的地形、地貌和生態(tài)環(huán)境。對(duì)于已經(jīng)形成破壞的道路建設(shè)，應(yīng)進(jìn)行后期的恢復(fù)設(shè)計(jì)，例如施工前對(duì)植物地表土或周邊植物形成破壞的，需要在建造完成后進(jìn)行恢復(fù)建造，使道路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與原有的周邊環(huán)境協(xié)調(diào)共處。

1.2可持續(xù)性發(fā)展理念

道路的可持續(xù)發(fā)展需以道路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)利益和生態(tài)保護(hù)協(xié)調(diào)，一方面道路的建設(shè)盡可能發(fā)展沿線(xiàn)經(jīng)濟(jì)圈，實(shí)現(xiàn)資源的共享、交流和進(jìn)步，提高人們的生活質(zhì)量和出行方式，另一方面道路建造中不以犧牲貧困地區(qū)的環(huán)境資源為借口去促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，同時(shí)采用環(huán)保建造材料將環(huán)境污染和資源消耗進(jìn)行優(yōu)化配置。

1.3綠色節(jié)能理念

在現(xiàn)有的建造技術(shù)下，道路工程的施工和運(yùn)營(yíng)都不可避免地對(duì)周邊環(huán)境形成較大的破壞，而降低這種破壞一方面可以采用高效的節(jié)能環(huán)保材料和施工工藝，控制環(huán)境污染源；另一方面可以通過(guò)道路綠化減緩道路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)對(duì)于地貌破壞、噪聲及空氣污染和水土流失的影響。植樹(shù)、植被是常用的綠化方法。

1.4以人為本理念

以人為本不僅要保障道路使用者的安全性能和舒適性能，還要保證道路周邊人們的生活質(zhì)量。道路的線(xiàn)形設(shè)計(jì)需要考慮道路使用者在以一定的駕駛速度行駛，反應(yīng)駕駛?cè)藛T的心里變化，通過(guò)道路縱橫向線(xiàn)形和設(shè)計(jì)要素的搭配，保障車(chē)輛行駛的安全性和駕駛的平緩性。作為道路周邊人員，道路的建設(shè)盡可能提高周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民的生活質(zhì)量，最為重要的是不產(chǎn)生施工噪聲、粉塵和有害物質(zhì)排放、行車(chē)噪聲和尾氣等污染。

2　道路工程生態(tài)設(shè)計(jì)方法和過(guò)程

在生態(tài)設(shè)計(jì)理念的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)于道路工程的生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)該貫穿施工、運(yùn)營(yíng)甚至拆建全生命過(guò)程，以下重點(diǎn)分析生態(tài)建造設(shè)計(jì)、生態(tài)運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)和生態(tài)環(huán)境景觀設(shè)計(jì)的實(shí)施方法和技術(shù)。

2.1生態(tài)建造設(shè)計(jì)

道路工程的建造過(guò)程是決定道路設(shè)計(jì)是否生態(tài)化的基礎(chǔ)，施工中相關(guān)建造技術(shù)和建造材料決定了道路的后期使用性能和周邊環(huán)境影響。現(xiàn)有的粗放型建造工藝，需要很大的施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，粉層和土方植被破壞司空見(jiàn)慣，資源的利用率低和有害污染物質(zhì)排放對(duì)周邊環(huán)境的居民、田地和植被影響嚴(yán)重，需要改造現(xiàn)有的建造材料和施工技術(shù)。

熱拌瀝青混合料HMA（Hot Mix Asphalt）是目前應(yīng)用廣泛的瀝青路面結(jié)構(gòu)形式之一。但該路用結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中會(huì)消耗較大的能源，同時(shí)施工過(guò)程中排放的廢氣和粉塵等，還會(huì)嚴(yán)重影響施工人員身體健康和周邊環(huán)境的環(huán)保。溫拌瀝青混合料技術(shù)是目前發(fā)展的節(jié)能環(huán)保的瀝青面層施工技術(shù)，通過(guò)瀝青發(fā)泡或添加活性添加劑等方法，提高瀝青在低溫狀態(tài)下的拌合和易性［5］，溫拌技術(shù)的拌合溫度一般可降低10℃～40℃；石料的加熱溫度和瀝青的保溫溫度都降低，直接降低瀝青加工的燃油成本30%左右，同時(shí)施工過(guò)程中粉層、煙霧等顯著降低。表1是溫拌瀝青的路用性能及其與規(guī)范比較。

表1　溫拌和熱拌瀝青混合料的路用性能

2.2生態(tài)運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)

道路工程在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，不可避免的因材料退化和環(huán)境作用而出現(xiàn)開(kāi)裂、破壞等問(wèn)題，道路結(jié)構(gòu)的破壞影響交通行駛安全性，而其維修加固又降低了交通通行效率，造成經(jīng)濟(jì)的影響。另一方面，道路運(yùn)營(yíng)中的排水是關(guān)注的核心問(wèn)題，特別是城市道路結(jié)構(gòu)，一方面路面的雨水混合尾氣和車(chē)輛泄露汽油等，形成很大的污染；另一方面如若排水不利在強(qiáng)降雨作用下，會(huì)出現(xiàn)淹埋的問(wèn)題，生態(tài)的運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)需要關(guān)注上述難題。

溫拌瀝青技術(shù)和路面再生技術(shù)是保障道路結(jié)構(gòu)性能的保障措施，溫拌瀝青可以在各種環(huán)境下施工，且溫拌瀝青和易性好、施接縫便捷、容易攤鋪施工、溫降速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠用于局部路面的修補(bǔ)施工，且恢復(fù)快速，保障道路的使用性能。路面再生技術(shù)是通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備將破損很?chē)?yán)重的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新拌合、調(diào)料并重新鋪設(shè)，最大程度利用原有的建造資源。

路面排水設(shè)計(jì)是城市道路工程的關(guān)鍵工程，路面的排水需要考慮周邊環(huán)境特征和地質(zhì)狀態(tài)，進(jìn)行路網(wǎng)體系的整體規(guī)劃，對(duì)于城市路面排水設(shè)計(jì)需要綜合城市其他設(shè)施進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于污染物的處理，目前逐漸發(fā)展起來(lái)的污染物就地處理的排水措施能很好解決上述問(wèn)題，透水性水泥混凝土路面的典型構(gòu)造示意見(jiàn)圖1，上部透水性的水泥混凝土可以將雨水滲入，減少地表水壓力，同時(shí)多孔隙水凝穩(wěn)定基層可以吸附、截留有毒和污染物質(zhì)。另外，可以采用U型槽的斷面泄水方式，將水流很好地集散并降低水流對(duì)周邊環(huán)境影響，如武漢市花山大道就采用植草溝式生態(tài)斷面，將路面雨水匯入植草溝中進(jìn)行生態(tài)處理［6］。

圖1　透水性水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)示意圖

2.3生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)

道路工程的建設(shè)，對(duì)沿線(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)形成阻隔效應(yīng)，特別是動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)的破壞。很多道路工程建設(shè)完成后，由于交通噪聲影響引起鳥(niǎo)類(lèi)的遷徙，交通路燈影響動(dòng)物的休眠時(shí)間，道路阻斷左右兩側(cè)的動(dòng)物交流并有動(dòng)物撞死的問(wèn)題，需要在設(shè)計(jì)階段考慮上述因素的影響。

首先路線(xiàn)的規(guī)劃需要考慮上述生態(tài)影響，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的指標(biāo)評(píng)價(jià)和分析，確定最合理的道路建設(shè)；同時(shí)，道路兩旁視道路等級(jí)在兩邊設(shè)置柵欄，并設(shè)置一定數(shù)量的通道或涵洞，保障兩邊動(dòng)物的交流和遷徙，最后采用環(huán)保設(shè)計(jì)手段降低道路運(yùn)營(yíng)對(duì)于周邊生態(tài)環(huán)境的影響，例如污染物處理等方式。

2.4生態(tài)環(huán)境景觀設(shè)計(jì)

景觀設(shè)計(jì)師們提出的水資源管理方法同樣也將“城市熱島效應(yīng)”視為整治目標(biāo)。此熱效應(yīng)來(lái)自于城市建筑過(guò)度集中與市政設(shè)施的硬質(zhì)化，進(jìn)而造成缺乏活力的地表，同時(shí)過(guò)于稀少的植物只能向空中蒸騰少量水分，不僅影響環(huán)境的舒適性也使空氣質(zhì)量每況愈下。景觀設(shè)計(jì)是生態(tài)設(shè)計(jì)的重要組成之一，景觀設(shè)計(jì)需要將道路的使用功能和周邊環(huán)境進(jìn)行友好協(xié)調(diào)和過(guò)渡。道路的生態(tài)環(huán)境景觀設(shè)計(jì)主要通過(guò)植被保護(hù)、植草、植物等方式，將道路景觀與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)進(jìn)來(lái)。例如高速公路的設(shè)計(jì)中，需要在邊坡中設(shè)施植草，實(shí)現(xiàn)道路結(jié)構(gòu)向周邊農(nóng)林的美觀過(guò)渡；在普通公路設(shè)計(jì)中，在道路兩旁種植樹(shù)木，一方面綠化環(huán)境使駕駛?cè)藛T具有舒暢的駕駛心理，另一方面通過(guò)綠化樹(shù)木降低交通污染向周邊的擴(kuò)散傳遞；在城市道路設(shè)計(jì)中，通過(guò)設(shè)置優(yōu)美的道路線(xiàn)形及道路裝飾、燈光等，使其與周邊環(huán)境優(yōu)化協(xié)調(diào)。

3　結(jié)　語(yǔ)

在全球可持續(xù)發(fā)展的背景下，道路工程的生態(tài)設(shè)計(jì)將是未來(lái)備受關(guān)注的話(huà)題。道路工程的生態(tài)設(shè)計(jì)需要考察道路工程在建設(shè)、運(yùn)營(yíng)甚至拆建等全生命周期對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，確定合理的設(shè)計(jì)方法。環(huán)保、可持續(xù)、環(huán)保和以人為本的設(shè)計(jì)理念是驅(qū)動(dòng)道路工程生態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，本文提出道路生態(tài)設(shè)計(jì)的四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：生態(tài)建造設(shè)計(jì)、生態(tài)運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)、生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)設(shè)計(jì)和生態(tài)環(huán)境景觀設(shè)計(jì)，每個(gè)環(huán)節(jié)需要引進(jìn)新理念、新材料和新工法，以促進(jìn)道路工程的生態(tài)化設(shè)計(jì)。如今經(jīng)常被使用的“海綿城市”一詞也是為道路工程的生態(tài)設(shè)計(jì)概念賦予了清楚的意象。此類(lèi)設(shè)計(jì)理念往往超越了技術(shù)與功能的目的，在解決問(wèn)題的同時(shí)也大幅度地提升了景觀和環(huán)境的品質(zhì)。

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U442

A

1009-7716（2016）07-0069-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.020

2016-04-15

申澤春（1984-），男，湖南懷化人，工程師，從事市政道路、路橋設(shè)計(jì)工作。