朱海明

（新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 引言

我國(guó)公路建設(shè)環(huán)境污染問題較為嚴(yán)重，傳統(tǒng)的建設(shè)活動(dòng)往往采取先污染后控制的模式，構(gòu)建公路、環(huán)境相互結(jié)合的新型生態(tài)模式極其有必要。弱化環(huán)境、公路之間的矛盾需應(yīng)從生態(tài)公路設(shè)計(jì)階段入手，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)局部路域建設(shè)造成的生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行分析，確定公路建設(shè)造成的環(huán)境生態(tài)影響程度，從技術(shù)上對(duì)公路破壞的生態(tài)環(huán)境景觀進(jìn)行必要的重建恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 生態(tài)公路設(shè)計(jì)控制

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

生態(tài)公路設(shè)計(jì)階段可以分為交通運(yùn)輸目標(biāo)和環(huán)境控制目標(biāo)。前者要求公路生態(tài)設(shè)計(jì)需要達(dá)到交通運(yùn)輸質(zhì)量要求，不僅具備良好的公路服務(wù)水平，還要表現(xiàn)出較高的公路運(yùn)營(yíng)效果；后者則需要公路設(shè)計(jì)中避免生態(tài)環(huán)境的影響，如水、土壤、地形地貌、大氣環(huán)境等。在生態(tài)公路設(shè)計(jì)的不同階段可以進(jìn)行目標(biāo)的細(xì)化劃分，且以各個(gè)階段的控制目標(biāo)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，從根本上發(fā)揮生態(tài)公路的作用。

1.2 影響因素

生態(tài)公路設(shè)計(jì)階段的環(huán)境影響因素主要包括：

（1）公路通行質(zhì)量。公路設(shè)計(jì)的基本要求是具備一定規(guī)模的通行容納量；

（2）公路運(yùn)行全壽命內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響。生態(tài)化設(shè)計(jì)需要對(duì)公路長(zhǎng)周期運(yùn)行造成的環(huán)境影響程度進(jìn)行分析，繼而比選出影響程度較小的設(shè)計(jì)方案；

（3）生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)。不同類型的環(huán)境系統(tǒng)極容易造成不同的設(shè)計(jì)反饋，生態(tài)恢復(fù)對(duì)于容易受到建設(shè)活動(dòng)影響的局部生態(tài)系統(tǒng)具有積極作用；公路設(shè)計(jì)方法和生態(tài)設(shè)計(jì)方法的相互結(jié)合，生態(tài)工程和公路設(shè)計(jì)不可分割，是達(dá)到生態(tài)公路可持續(xù)建設(shè)的基本手段[2]。

2 生態(tài)公路設(shè)計(jì)理念

生態(tài)公路設(shè)計(jì)要求減少建設(shè)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響，其設(shè)計(jì)理念整體可以分為以下幾個(gè)部分：2.1保護(hù)性理念

生態(tài)公路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、尊重自然的意識(shí)，盡量不破壞原有地形地貌、生態(tài)植被，控制耕地占用，公路沿線需要做到人文景觀、生態(tài)自然、動(dòng)植物的保護(hù)，對(duì)于不可避免產(chǎn)生原有生態(tài)景觀改變的，要做好補(bǔ)償性設(shè)計(jì)。

2.2 恢復(fù)性理念

生態(tài)公路設(shè)計(jì)中，需要針對(duì)破壞的邊坡、農(nóng)業(yè)水利設(shè)施、生態(tài)植被等及時(shí)恢復(fù)處理。如公路工程建設(shè)中產(chǎn)生了數(shù)量較多的邊坡結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)處理措施主要是采取草皮來(lái)加固邊坡，防止水土流失。單一草皮敷設(shè)雖然能夠達(dá)到周圍景觀的美化，但是隨著公路運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，草皮會(huì)出現(xiàn)枯萎或被當(dāng)?shù)刂脖簧鷳B(tài)吞噬，繼而形成邊坡裸露，難以保證景觀可持續(xù)性。為此，當(dāng)前的公路生態(tài)設(shè)計(jì)多以恢復(fù)設(shè)計(jì)為主，技術(shù)人員需要根據(jù)當(dāng)?shù)毓方ㄔO(shè)實(shí)際環(huán)境、區(qū)域文化習(xí)俗等，對(duì)公路沿線開展生態(tài)恢復(fù)處理，避免只追求綠化而忽視長(zhǎng)期景觀效果的情況，實(shí)現(xiàn)集景觀旅游、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等多角度為一體的路域環(huán)境系統(tǒng)[3]。

2.3 自然、鄉(xiāng)土化理念

自然理念主要是設(shè)計(jì)人員應(yīng)用生態(tài)技術(shù)對(duì)公路沿線植被群落的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、種類組成、交替變化規(guī)律進(jìn)行研究，并以生態(tài)群落為基本單位，構(gòu)建具備地帶性植被群落特征的路域生態(tài)綠化景觀。路域景觀需要結(jié)合自然規(guī)律進(jìn)行構(gòu)建，其內(nèi)部具備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次豐富、功能多樣的植被群落，能夠優(yōu)化路域生態(tài)的發(fā)展，更新及自身維持的水平，提升路域生態(tài)的抗逆性、穩(wěn)定性，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)管理減少不必要的成本。

鄉(xiāng)土化理念則需要設(shè)計(jì)人員積極采取公路沿線的鄉(xiāng)土建筑技術(shù)、鄉(xiāng)土材料、鄉(xiāng)土文化等，經(jīng)過事先的科學(xué)論證分析后，將鄉(xiāng)土化理念進(jìn)行路域的生態(tài)設(shè)計(jì)合理應(yīng)用，以體現(xiàn)出當(dāng)?shù)丨h(huán)境特色，減少公路建設(shè)造價(jià)。

3 基于環(huán)保的生態(tài)公路設(shè)計(jì)方法

3.1 路線設(shè)計(jì)

生態(tài)公路選線主要是對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，以便獲取對(duì)環(huán)境影響程度較小的方案，該過程被稱為環(huán)境協(xié)調(diào)性研究，開展過程如圖1所示，主要包括以下兩個(gè)方面：

（1）空間結(jié)構(gòu)的環(huán)境敏感性分析調(diào)查。主要對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)空間進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，為生態(tài)公路選線確定環(huán)境敏感性較高的區(qū)域及影響程度較小的走廊帶。敏感性調(diào)查需要對(duì)關(guān)聯(lián)環(huán)境問題進(jìn)行全面分析，如區(qū)域保護(hù)價(jià)值、環(huán)境敏感型特殊區(qū)域、土地利用情況、土地規(guī)劃效益等；環(huán)境敏感性分析可以結(jié)合地理信息化系統(tǒng)進(jìn)行高效開展。

（2）方案比選。主要結(jié)合設(shè)計(jì)軟件CAD繪制可行性初步方案，借助地理信息化系統(tǒng)對(duì)不同方案生態(tài)環(huán)境優(yōu)缺點(diǎn)、關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)及公路美觀性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行比較，選取可行性最終方案。

生態(tài)公路設(shè)計(jì)總體可以分為以下五個(gè)步驟[4]：

（1）路線研究區(qū)域的確定及劃分

路線研究區(qū)域界限需要確保經(jīng)濟(jì)、清晰，且符合環(huán)境評(píng)價(jià)、方案研究的相關(guān)技術(shù)要求。研究區(qū)域的范圍較大，不僅包括路線走廊帶和比選方案路線穿越地域，還應(yīng)涉及公路走廊帶造成環(huán)境影響的區(qū)域范圍。

（2）結(jié)合專題地圖開展環(huán)境、公路影響評(píng)價(jià)

環(huán)境協(xié)調(diào)性分析階段，設(shè)計(jì)人員需收集公路設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)信息，并分析造成的環(huán)境影響范圍及程度，一般需要兼顧公路建設(shè)周期和公路運(yùn)營(yíng)造成的生態(tài)環(huán)境破壞。環(huán)境、公路之間的影響評(píng)價(jià)需要多類型專家進(jìn)行協(xié)作分析，環(huán)境信息的展示則可以借助于地理信息化系統(tǒng)。專題地圖作為專家評(píng)價(jià)平臺(tái)，其構(gòu)建需要考慮以下內(nèi)容：①?gòu)?qiáng)化環(huán)保理念，對(duì)保護(hù)區(qū)域資源信息進(jìn)行全面考慮；②定量化水土保持情況；③區(qū)分土地用途，調(diào)查土地規(guī)劃情況和土地利用情況。

（3）根據(jù)環(huán)境影響權(quán)重進(jìn)行專題地圖的疊加，確定環(huán)保路線走廊帶

環(huán)境敏感性專題地圖可借助于GIS分析功能進(jìn)行構(gòu)建。首先需要確定單個(gè)專題地圖涉及的環(huán)境要素權(quán)重，繼而按照權(quán)重疊加專題地圖，獲取能夠體現(xiàn)出環(huán)境敏感性的決策圖，據(jù)此確定對(duì)環(huán)境影響程度較小的走廊帶。

（4）在走廊帶中確定可行性路線方案

走廊帶的確定需要以對(duì)環(huán)境影響程度最小為基本原則，設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全等指標(biāo)。

（5）對(duì)不同路線方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)估

可行路線方案的比選是環(huán)境協(xié)調(diào)性分析的關(guān)鍵過程，最終選取的路線需要表現(xiàn)出最佳的環(huán)境協(xié)調(diào)性。路線方案比選包括以下內(nèi)容：對(duì)路線鄰近地區(qū)的影響進(jìn)行評(píng)估；開展生態(tài)破壞影響評(píng)價(jià)分析；生態(tài)環(huán)境處理控制措施的提出；對(duì)已造成環(huán)境負(fù)面影響而提出的改善措施效果評(píng)估。

圖1 生態(tài)公路設(shè)計(jì)流程

3.2 路基邊坡設(shè)計(jì)

公路路基邊坡生態(tài)設(shè)計(jì)需要遵循剛?cè)岵?jì)、固腳強(qiáng)腰的原則，在確保邊坡穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)生態(tài)景觀再造的目的。路基邊坡需盡量和既有地貌相互適應(yīng)，和周圍植被相互協(xié)調(diào)。路基邊坡防護(hù)采取草灌結(jié)合模式，布局則應(yīng)該考慮區(qū)域氣候、地質(zhì)、土壤類型等，盡量采取不同類型的草、灌、花等植物，豐富路基植被層次，避免采取單一草類植物進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，多類型草灌種子需要達(dá)到配比混播，立體防護(hù)[4]。

3.2.1 無(wú)防護(hù)的邊坡

土質(zhì)邊坡生態(tài)設(shè)計(jì)主要有圖案式、自然式兩種方案。

（1）圖案式適用于面積較大的無(wú)防護(hù)土質(zhì)邊坡，且土壤結(jié)構(gòu)較好，布置在景觀觀賞效果較好的重要路段，設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)豐富鮮明的圖案來(lái)提升邊坡綠化效果。圖案設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注車輛通行的動(dòng)態(tài)流暢性，圖案需要明快、簡(jiǎn)單、對(duì)稱，多采取自然標(biāo)志，如圖2（a）所示邊坡圖案種植可以采取盆苗、袋苗，如果土質(zhì)邊坡土壤結(jié)構(gòu)較差，則需要進(jìn)行坑內(nèi)換土處理。

（2）自然式邊坡綠化主要采取花卉、草皮混播處理，自然式邊坡沒有明顯的圖案，該方法形成的生態(tài)植被較為豐富，比較適用于路基邊坡周圍存在大面積的耕地、草地、灌木叢等情況。自然式邊坡綠化能夠與周圍環(huán)境形成一體，優(yōu)化局部區(qū)域生態(tài)質(zhì)量，提升邊坡的穩(wěn)定性，如圖2（b）所示。

圖2 無(wú)防護(hù)邊坡綠化

3.2.2 具有防護(hù)工程的邊坡

（1）對(duì)于有防護(hù)的骨架型護(hù)坡坡面，如拱形骨架護(hù)坡、菱形骨架護(hù)坡、方格網(wǎng)骨架護(hù)坡等，主要對(duì)骨架之間的空隙進(jìn)行綠化處理，不同骨架之間的植物高度、種類、顏色可以不一致，綠化過程中需要保證整體優(yōu)美簡(jiǎn)潔，如圖3所示。

圖3 骨架型護(hù)坡坡面綠化

（2）對(duì)于鉚噴混凝土護(hù)坡砌石護(hù)坡等，可以采取掛花籃、設(shè)置種植槽、碎落臺(tái)幾種綠化形式。掛花籃需要在花盆內(nèi)部布置攀緣植物、花卉，并且在花盆和墻體處構(gòu)建排水孔，充分利用墻后水體為植物提供水分；設(shè)置種植槽需要將護(hù)面構(gòu)建為臺(tái)階形狀，在臺(tái)階上種植花卉等植物；碎落臺(tái)綠化設(shè)計(jì)有以下兩種方案：①挖方邊坡沒有擋土結(jié)構(gòu)處，可以在邊溝處設(shè)置種植槽，對(duì)靠近坡腳的位置進(jìn)行圓滑處理，一般種植白三葉草；挖方邊坡存在擋墻等構(gòu)筑物，在墻角每隔10m布置長(zhǎng)1m、寬0.5m的種植槽，植物類型為野山葡萄、爬山虎等[3]。

3.3 排水設(shè)計(jì)

3.3.1 排水溝

在景觀效果要求較高的路段，可以布置生態(tài)蝶形排水溝，如圖4所示。在一些排水量較大的路段可以構(gòu)建生物磚排水溝，多采取多孔生物磚施工而成，可以事先在磚孔內(nèi)部加注營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，植物生長(zhǎng)一段時(shí)間后對(duì)磚體進(jìn)行覆蓋處理，最終會(huì)形成綠化生態(tài)排水溝，和周圍環(huán)境形成一體化。生物磚排水溝可以設(shè)置在邊坡底部，其具備的滲、排水功能能夠充分排出邊坡內(nèi)部的水體，提升邊坡的穩(wěn)定性；生物磚排水溝也可以結(jié)合土工布使用，這能夠?qū)崿F(xiàn)排水設(shè)施的長(zhǎng)周期性和土層的穩(wěn)定性，降低邊坡的不均勻沉降。

3.3.2 邊溝

矩形邊溝生態(tài)設(shè)計(jì)中，可以將邊溝整體適當(dāng)下移、外移，且把路肩做成弧狀，增加整體視覺效果。邊溝主要采取強(qiáng)度M7.5漿砌石施工，底部采取水泥砂漿墊平，頂部進(jìn)行現(xiàn)澆C30混凝土蓋板放置；對(duì)碎石盲溝可以進(jìn)行適當(dāng)加深處理，優(yōu)化結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水，碎石盲溝出水口需要和邊溝出水口保持高程一致，便于排放路肩滲水[3]。

4 工程應(yīng)用分析

4.1 工程概況

新疆省內(nèi)某高速公路路線設(shè)計(jì)呈南北走向，設(shè)計(jì)路線長(zhǎng)度達(dá)到了160km，路面設(shè)計(jì)寬度為30m，雙向六車道，設(shè)計(jì)速度為60km/h，路基設(shè)計(jì)平均高度達(dá)到了10m。項(xiàng)目施工難度較大，路線跨越了大部分的山地丘陵，地形地貌受到地質(zhì)構(gòu)造的限制，地區(qū)新構(gòu)造活動(dòng)較為活躍，基巖裸露程度較高，且路線周圍具備少而薄的山體覆蓋，項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)較為嚴(yán)格，路線區(qū)域氣候溫差較大，降雨較多，極容易產(chǎn)生泥石流、滑坡等自然災(zāi)害，后續(xù)施工極容易造成既有生態(tài)環(huán)境的改變[3]。

4.2 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用效果分析

項(xiàng)目擬采取混凝土框架、植被生態(tài)相結(jié)合的護(hù)坡形式促進(jìn)路線建設(shè)過程中的生態(tài)修復(fù)，不僅可以處治局部土壤侵蝕，還能夠?qū)ζ茐纳鷳B(tài)景觀進(jìn)行及時(shí)重建。整個(gè)路線復(fù)雜路段的生態(tài)護(hù)坡實(shí)施類型及比例如表1所示。對(duì)于坡度平緩的軟質(zhì)巖坡、土坡采取直接噴播，比例占據(jù)了22%；一些低緩邊坡可以采取客土噴播附著，以便快速達(dá)到水土流失抑制作用。K120+350—K120+950坡比小于1∶1，且整體較為穩(wěn)定，每級(jí)邊坡8～12m之間，采取掛網(wǎng)噴播技術(shù)，其比例占據(jù)了22%，三維網(wǎng)錨固之后，能夠有效提升邊坡穩(wěn)定性，利于植被根系、客土的緊密聯(lián)系；K130+150—K130+950段坡比小于1∶0.75，采取菱形、拱形骨架構(gòu)造客土回填空間，提升路段景觀效果，其比例占據(jù)了55%；K130+950—K140+300路段邊坡具有大面積的懸崖、陡崖、斜坡，極容易出現(xiàn)落石、崩塌，采取主動(dòng)、被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行坡面保護(hù)，占據(jù)比例達(dá)到了1%。其余路段則充分利用既有植被進(jìn)行周圍景觀的協(xié)調(diào)[4]。

邊坡生態(tài)技術(shù)應(yīng)用15d后，邊坡生態(tài)植被覆蓋率達(dá)到了90%以上?，F(xiàn)場(chǎng)土壤侵蝕度檢測(cè)儀檢測(cè)表明，土壤水土流失防治效果優(yōu)良，土壤流失量和植被覆蓋因子之間成反比關(guān)系。生態(tài)公路防護(hù)顯著減少了生態(tài)環(huán)境景觀的破壞，提升公路通行的視覺感受[4]。

表1 生態(tài)護(hù)坡實(shí)施類型及比例

5 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)公路設(shè)計(jì)需以環(huán)保為基本要求，繼而實(shí)現(xiàn)生態(tài)工程和公路設(shè)計(jì)的相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一。生態(tài)綠化需要應(yīng)用到公路建設(shè)階段的每一個(gè)過程中，設(shè)計(jì)人員要充分結(jié)合路域環(huán)境特點(diǎn)、地形地貌、風(fēng)俗習(xí)慣，采取合理的路線設(shè)計(jì)方案，弱化區(qū)域既有生態(tài)的影響破壞，并且在一些景觀效果應(yīng)用路段，加強(qiáng)路基、排水等構(gòu)筑物的生態(tài)設(shè)計(jì)，促進(jìn)生態(tài)公路的可持續(xù)性發(fā)展。