王京力 任军社 河北省交通规划设计研究院有限公司 河北工业职业技术大学

摘 要：以延崇高速公路河北段为例，对该项目贯彻绿色公路设计理念进行总结，首先对绿色公路实施背景进行阐述，之后通过对项目特点的分析，形成创建绿色公路实施方案，然后对实施方案需落实的8项重点任务进行介绍，围绕重点任务开展绿色公路的设计实践，涵盖路线、路基、路面、桥梁、隧道、互通立交、服务区、交安机电等各个专业，如路线与国省干线共用走廊、尾矿弃渣利用、抑凝冰沥青路面、钢桥推广应用、开放共享式服务区等，可以为其他类似项目绿色公路设计提供借鉴与参考。

关键词：延崇高速公路;绿色公路;实施方案;设计实践;

随着我国社会经济的快速发展，高速公路通车里程逐年增多，高速公路建设过程中对周围环境的影响越来越受到重视。为有效实现对生态环境的保护，推动交通运输事业的健康、高质量发展，在设计过程中应遵循创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念，同时要做好以资源节约、生态环保、节能高效、服务提升为主要特征的绿色公路创建工作，从而发挥绿色公路的社会价值，实现人与自然的和谐共处。

1 项目概况

延庆至崇礼高速公路河北段是2022年北京-张家口冬奥会的重大交通保障项目，连接了延庆赛区和张家口崇礼赛区，是冬奥会期间注册人员转场的公路主通道，项目建设对于服务冬奥会交通保障，完善河北省高速公路路网，推进京津冀协同发展，促进沿线地区旅游开发和经济社会发展具有重要意义。项目位于张家口市西部，由主线、延伸工程和赤城支线3条路段组成，全长约114km,其中主线长81.5km,延伸工程17km,赤城支线15km。全线采用双向四车道高速公路标准，设计速度分为100km/h和80km/h,主线、延伸工程路基宽度26m,赤城支线路基宽度24.5m。

本项目列入交通运输部首批绿色公路典型示范工程、新一代国家交通控制网和智慧公路试点，设计中深入贯彻创新、协调、绿色、开放、共享五大新发展理念，着力打造科技示范和品质工程。项目于2017年开工建设，目前已全部通车运营。项目勘察设计获2020年度公路交通优秀设计一等奖。

2 绿色公路实施背景

绿色公路属于绿色交通的重要组成部分，其按照系统论和周期成本思想，统筹公路规划、设计、建设、运营、管理全过程，以最少的资源占用、最小的能源消耗、最低的污染排放、最小的环境影响，获得最优的工程质量和最高效的运输服务，实现外部刚性约束与公路内在供给之间最大限度均衡。

2016年7月，交通运输部下发《关于实施绿色公路建设的指导意见》。意见要求，公路建设过程中应遵循创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念，落实以资源节约、生态环保、节能高效、服务提升为主要特征的绿色公路建设。同时，要高度重视公路建设与社会环境、资源利用率等各方面的关系，为实现公路健康可持续发展，在公路建设中要统筹规划、设计、建设、运营、管理、服务的全过程，理解项目功能定位，准确把握工程环境及特点，因地制宜建设有品位、有亮点的绿色公路[1]。除此之外，指导意见还要求坚持可持续发展，坚持统筹协调，坚持创新驱动，坚持因地制宜，建成一批绿色公路示范工程，形成一套可复制、可推广的经验，行业推动和示范效果显著，绿色公路建设取得明显进展。

依据文件要求，结合延崇高速公路功能定位及实际情况，设计阶段精心组织编制了《延崇高速创建绿色奥运品质示范工程实施方案》(简称《实施方案》),并按照要求逐条落实。

3 绿色公路设计实践 3.1项目特点分析 (1)项目关注度高。

延崇高速公路是2022年北京-张家口冬奥会连接延庆和张家口崇礼两个赛区的重大交通保障项目，是注册人员转场的重要通道，是国家冬奥组委、交通运输部的“一号工程”。

(2)建设目标高。

交通运输部将延崇高速公路列入全国第一批绿色公路建设典型示范工程、新一代国家交通控制网和智慧公路试点，同时还是河北省第一批公路水运品质示范工程。

(3)制约因素多。

首先地势起伏大，起终点设计高差超过800m,且存在30km连续下坡；其次路线经过松山、海陀山国家级自然保护区，沿线还分布唐长城、烽火台等国家级文物，赤城县采矿厂较多，现场经过多处采矿场、尾矿库；除此之外，不良地质主要有湿陷性黄土和采空区，均对路线方案的选择制约较大。

(4)建设难度大。

沿线地形复杂，施工场地受限，桥梁、隧道数量多，桥隧比达56%,局部路段桥隧比高达90%以上，其中松山特长隧道长9.2km,为华北地区最长公路隧道。

(5)工期要求紧。

为全力做好冬奥会服务保障工作，项目主线计划于2020年初建成通车，由于桥梁规模大、特长隧道数量多，同时张家口地区冬季施工周期长，因此设计及施工工期均十分紧迫。

3.2实施方案总体框架

结合项目特点分析，《实施方案》明确延崇高速绿色公路设计总目标为建设“国际一流、国内第一”的“平安、绿色、智慧、人本”高速公路，努力实现“质量第一、安全第一、环保第一、效率第一、服务第一”,最终将延崇高速公路建设成为“资源节约、生态环保、低碳节能、智慧高效、服务为本”的高品质绿色公路。

围绕总目标，结合项目实际，《实施方案》谋划了绿色环保技术、景观设计、智慧交通、服务及管理模式、“交通+旅游+产业”运营模式等5类创新；提出10项预期成果，分别为基于绿色环保的资源循环利用技术、中温带地区节能降碳技术、路域环境自然融合创新技术、北方地区冬季景观营造技术、高速公路智慧出行服务体系、智慧高效运营管理模式、交通旅游协同运行与应急指挥平台、管理和服务新模式及质量安全监管新技术、若干项新技术专利与工法、交通与产业互动新模式。

绿色公路实施的核心内容为重点任务，本项目共归纳总结为8项重点任务，可分为29条专项措施，细化为93条具体措施，属于勘察设计阶段的措施共计74条，属于施工运营阶段的措施共计19条，见表1。

3.3主要设计措施

(1)路线存在30km连续下坡路段，属于典型的坝上、坝下过渡段，为克服高差进行了自然展线、螺旋展线等多方案比选，最终采用螺旋展线形式，迂回360°高程升高112m,有效减少了高填深挖，同时较好地解决了上坝路段高差爬升难题，降低了高寒、降雪条件下对行车的不利影响。

(2)合理运用线形指标，集约利用通道资源，通过科学选线、布线，使高速公路与国省干线共用走廊，消除三角地带，提高土地利用率。如K62～K69段路线与G112共用走廊，提高土地利用率。见图1。

图1 与G112共用走廓 下载原图

(3)推行高速公路拌和站、钢筋加工场等临时设施“多集中”建设，加强与地方对接，部分设施实现永临结合，减少临时用地，减少重复建设。如施工临时便道考虑与地方道路结合，施工完成后用于地方使用，隧道施工用电考虑按永久用电一次接入等。

(4)全线隧道里程长，弃渣规模大，隧道弃渣进行分级利用。如将隧道弃渣用于路基、停车港湾、避险车道、观景平台、服务区、连接线等设施建设；根据施工标段划分、互通形式等进行微地形整理。

(5)沿线有多家采矿厂，选矿后产生的尾矿渣为适宜的路基填料，经对尾矿碎石取料、试验后进行路基填筑，全线共计使用尾矿渣470万m3,既减少取土场，又加快工期，同时利于环保。

(6)边坡防护注重生态环保，尽量采用植物防护，减少圬工裸露。主线挖方仅有3段圬工防护，其余土质路堑采用格宾网防护，石质边坡采用挂网客土喷播。

表1 延崇高速绿色公路建设重点任务 导出到EXCEL

重点任务

专项措施

具体措
施/条

勘察设
计/条

施工运
营/条

控制资源
占用

提高资源利用率

5

5

大规模隧道弃渣利用及再生

3

2

1

建筑材料选用

4

4

减少能源
消耗

隧道节能环保

6

6

绿色服务区

7

7

降低污染
排放

噪声污染防治

2

1

1

服务区环保设施应用

3

3

隧道内研究探索使用吸收尾气型路面

1

1

保护生态
环境

环保选线技术

2

2

生态环保技术

5

5

自然和谐技术

2

2

强化周期
统筹

钢结构桥梁应用

3

3

强化系统设计

3

3

推进标准化施工

4

4

积极探索BIM技术应用

3

3

实现智慧
高效

以人为本，为公众出行提供智慧服务

4

2

2

科技助力，实现运营管理智慧高效

3

2

1

安全先行，全面提高应急指挥力度

3

1

2

打造特色
景观

公路主体工程模拟绿色生态自然景观

2

2

路域内外特色植被展现

3

3

主题景观营造

2

2

特长隧道模拟自然的照明景观

1

1

大跨径桥梁特殊景观营造

1

1

与冬奥会相匹配的建筑景观设计

2

2

拓展公路旅游及游憩功能

3

2

1

文化元素的充分展现

2

2

提升服务
水平

创新服务区建设理念

3

2

1

优化服务区设施布置

6

5

1

拓展服务区经营管理

5

2

3

总 计

93

74

19

(7)选取高海拔、连续长陡下坡局部路段，路面表面层应用化学抑凝冰材料，抑制路面结冰，提高积雪的易除性，保障车辆安全运行。同时，为有效降低汽车尾气对人与环境的危害，在金家庄特长隧道路面采用掺杂降解尾气材料，铺筑路面面层时将降解尾气材料掺杂在沥青混合料中或者涂覆在道路表面，降解尾气材料作为催化剂将汽车尾气中的有害成分降解，形成H2O、CO2、硝酸盐类，减少排入空气中有害的浓度，从而控制汽车所产生的尾气污染，为实现“生态环保”的设计理念提供技术保障。

(8)项目地处崇山峻岭，沿线深沟险壑密布，施工场地受限，缺少预制场地，运输不便，同时工期要求紧。为降低桥梁全寿命周期成本，设计中针对地形复杂、场地运输不便的区域，采用便于运输的钢结构桥梁，钢结构桥梁与传统混凝土桥梁相比，其施工工艺更为简单，对周围环境污染更小，更加符合绿色公路设计理念。本项目推广应用钢结构桥梁总长约10 km, 占桥梁总长52%,总用钢量约9.2万t, 是河北省内用钢量最多的高速公路。

(9)因地制宜打造特色景观，设计标志性景观钢桥。杏林堡大桥采用40 m+2×65 m+40 m钢独塔钢主梁双索面斜拉桥，拱塔为空间曲线钢混组合结构，寓意“京冀两地携手办奥运，延崇高速千里一线牵”。砖楼特大桥主桥采用65 m+120 m+65 m上承式拱形变截面钢桁架梁，最大桥高接近90 m, 与周边环境相协调，体现“更高、更快、更强”的奥运精神。太子城互通主线桥(图2)采用25 m+60 m+120 m+60 m+25 m/50 m+2×100 m+50 m钢斜拉桥，展现了冬奥主题和冰雪元素，同时融入中国拱门、窗格等元素，实现中国文化和冬奥主题完美统一，现已成为网红打卡地。除此之外，水碾堡天桥上部结构采用30 m+40 m+30 m变截面钢桁腹预应力混凝土组合梁，是我国第一座变截面钢桁腹预应力混凝土组合梁桥。

图2 太子城互通主线桥 下载原图

(10)金家庄特长隧道位于螺旋展线路段，为河北省第一座螺旋隧道，长度位居世界第一，获吉尼斯世界纪录认证。隧道全长4 166 m, 最大埋深315 m, 采用顺时针螺旋线，左幅半径890 m, 右幅半径860 m, 见图3。

图3 金家庄特长隧道 下载原图

(11)因地制宜布设路线方案，减少高填深挖，全线大多路段挖方边坡控制在三级以内，局部边坡较高路段通过修整边坡顶部、设置平台改善视觉效果。特殊地形段，灵活运用技术指标，做好路堤与桥梁、路堑与隧道、“半路+”的方案比选，如金家庄至棋盘梁之间横向地形陡峭，部分路段采用半幅路基+半幅棚洞，长度228 m。

(12)海拔1 400 m以上路段冬季易出现风积雪，该路段路基中央分隔带与路面平齐，同时采用波形梁护栏，桥梁两侧采用钢护栏，提升除雪车作业效率，降低风吹雪对行车的不利影响；同时，小半径下坡路段设置旋转桶护栏，进一步提高行车安全系数。

(13)服务区设计遵循开放、共享、科技、智慧、绿色理念，结合周边旅游资源，全力打造开放式、景区式、共享式、智慧式的服务区，兼具保障奥运和服务地方旅游发展的功能，实现“交通+旅游”产业模式。赤城服务区通过联络道路与地方道路连通，结合周边景观，打造开放、共享服务区，实现服务区与周边的联系，促进区域融合发展。太子城服务区为河北省首座线外综合服务区。

(14)打造绿色服务区，实现服务区建筑节能。如充分考虑严寒地区特点，建筑采用采光天井，室外采用太阳能板照明，场区庭院照明采用LED灯具，同时增加太阳能板蓄能装置与市电电源互投；服务区雨水再生利用，将屋顶、路面等80%以上的雨水进行有效收集；停车场全部设置植草砖，广场采用透水砖及广场砖搭配铺贴，在广场使用透水砖达到50%以上；同时，在服务区设置充电桩及加气站。

(15)本项目列入新一代国家交通控制网和智慧公路试点，设计阶段提出智慧交通解决方案，实现运营管理智慧高效，全面提高应急保障能力。如通过物联网监测桥隧全覆盖，实现基础设施集群的网络安全协同评估与联动预警，保障山区高速公路的运营安全；一般路段建设北斗地面增强基站提供亚米级高精度定位，隧道内利用卫星扩展技术实现卫星信号全覆盖，并以此为基础，构建基于北斗的应急救援一体化管理系统，实现车辆人员的迅速定位与救援力量的动态调度与区域协同。

4 结语

总而言之，绿色公路理念贯穿公路规划、设计、建设、运营全过程，强调前期阶段科学规划，设计期间系统设计，施工期间生态建设，运营期间低碳运营。在公路设计、建设过程中，遵循绿色公路的设计理念是公路建设环节对生态环保的重要体现。现阶段，在我国公路建设中，绿色公路理念已逐步深入人心，但在绿色公路建设过程中，我们仍存在很大的进步空间，因此，公路建设相关单位都要做好绿色公路的创建工作，在项目策划、建设过程中，将绿色环保、景观融合、创新驱动、低碳建养等理念充分与项目相融合，从而推进绿色公路的进一步发展。

参考文献

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