（交通运输规划与管理专业论文）山区高速公路资源节约技术研究.pdf

r e s e a r c ho nr e s o u r c e - - s a v i n gt e c h n o l o g i e sa p p l i e di n m o u n t a i nh i g l t w a yc o n s t r u c t l o n ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：g e n g y i n s u p e r v i s o r ：w a n gy u a n q i n g c h a n g a nu n i v e r s i t y ，x i a n ，c h i n a 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：早段 o o l o 6 月8 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。 学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果 时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 一 一 论文作者签名：早良 2 0 i o 年6 月e l 导师签名： 谚侈 办珈年月踟 摘要 资源是人类发展和社会进步的物质保证。高速公路建设是资源高消耗性工程， 山区高速公路建设更是如此。不仅需要消耗大量的钢材、水泥等建筑资源，还要占 用土地、植被等自然资源。为了响应“资源节约型公路 的倡导，在山区高速公路 修建中应广泛采用资源节约的工程技术，因此对山区高速公路资源节约技术的研究 不仅具有较高的理论意义，也具有较强的现实意义。 本文首先分析了山区高速公路资源节约的特点，以是否具有公路建设的典型 性、行业标准的推广性、工程技术的先进性为原则，分别选取了高桥隧比、表土回 填、高液限土利用等三项典型资源节约技术作为山区高速公路建设中的资源节约技 术。探究了三种典型资源节约技术的处理工艺、资源节约的方式以及方法测算，并 对其进行适应性和通用性的检验，以期能达到行业推广的作用。 在对三项资源技术方法详细分析的基础上，对云梧高速公路实际建设数据的测 算显示：高桥隧比虽然一定程度上提高了工程造价，但是节约了宝贵的土地资源； 表土回填技术既降低了工程造价又不占用土地，实现了表土的循环应用；高液限土 利用通过增加可承受的工程成本避免了对周围环境的破坏，有效解决了高液限土不 能用来填筑路基的问题。 研究结果表明，三种典型资源节约技术均很好的节约了土地资源，具有很强的 生态意义，值得在山区高速公路建设中推广和应用。同时，山区高速公路资源节约 技术具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。 关键词：山区高速公路、资源节约、典型工程、桥隧比、表土回填、高液限土 a b s t r a c t r e s o u r c ei sm a t e r i a lb a s ef o rh u m a nd e v e l o p m e n ta n ds o c i e t yp r o g r e s s h i g h w a y c o n s t r u c t i o ni sr e s o u r c e - c o n s u m i n gp r o j e c t t h ec o n s t r u c t i o no fm o u n t a i nh i g h w a yn o t o n l yn e e dal a r g ea m o u n to fs t e e l ，c e m e n ta n do t h e r s ，b u ta l s ot a k eu pl a n d ，v e g e t a t i o n a n do t h e rn a t u r a lr e s o u r c e s i no r d e rt or e s p o n dt h es p i r i to f ”r e s o u r c e - s a v i n gh i g h w a y ”， r e s o u r c e - s a v i n gt e c h n o l o g i e s s h o u l db ew i d e l ya p p l i e di nt h em o u n t a i n h i g h w a y c o n s t r u c t i o n s or e s e a r c ho nr e s o u r c e - s a v i n gt e c h n o l o g i e sa p p l i e di nm o u n t a i nh i g h w a y c o n s t r u c t i o nh a sg r e a ts i g n i f i c a n c eb o t l li nt h e o r ya n dr e a l i t y t h i sp a p e rf i r s ta n a l y z e dc h a r a c t e r i s t i c so fr e s o u r c e - s a v i n gi nm o u n t a i nh i g h w a y c o n s t r u c t i o n w ep i c ku ph i g hr a t i oo fb r i d g ea n dt u n n e l ，t o p s o i lb a c k f i l la n dh i g hl i q u i d l i m i ts o i la st h et y p i c a lr e s o u r c e - s a v i n gt e c h n o l o g i e si nm o u n t a i nh i g h w a yc o n s t r u c t i o n t h e nw ee x p l o r e dt h o s et e c h n o l o g i e s d i s p o s i n gc r a f t w o r k ，m a n n e ro fr e s o u r c e s a v i n g a n dm e t h o d sm e a s u r e m e n t t h o s et e c h n o l o g i e s a d a p t a b i l i t ya n dv e r s a t i l i t yw e r et e s t e d i no r d e rt os p r e a dt h e mi nt h i si n d u s t r y m e a s u r e m e n to ny u n w uh i g h w a ys h o w e d ：a ) h i g hr a t i oo fb r i d g ea n dt u n n e l e c o n o m i z e dp r e c i o u sl a n d ，a l t h o u g hi ti n c r e a s e dp r o j e c tc o s t s ；b ) t o p s o i lb a c k f i l l d e c r e a s e dp r o je c tc o s t s ，a n dl a n dw a sn o to c c u p i e d ；c ) h i g hl i q u i dl i m i ts o i la v o i d e d e n v i r o n m e n td e s t r o yb yi n c r e a s i n ge n d u r a b l ep r o j e c tc o s t s o u rr e s e a r c hd i s p l a y e dt h a tt e c h n o l o g i e sm e n t i o n e d - a b o v ec a l ls a v el a n d ，w h i c h s h o u l db ep o p u l a r i z e di nm o u n t a i nh i g h w a yc o n s t r u c t i o n m e a n w h i l et h o s et e c h n o l o g i e s h a v eg o o de c o n o m i cb e n e f i le n v i r o n m e n tb e n e f i ta n ds o c i e t yb e n e f i t k e yw o r d s ：m o u n t a i nh i g h w a y ；r e s o u r c e s a v i n g ；t y p i c a lp r o j e c t ；b r i d g ea n dt u n n e l r a t i o ；t o p s o i lb a c k f i l l ；h i g hl i q u i dl i m i ts o i l 目录 第一章概述1 1 1 研究背景1 1 2 研究目的和意义1 1 3 山区高速公路资源节约理念的形成及内涵2 1 3 1 山区高速公路资源节约理念的形成2 1 3 2 资源节约型公路的内涵3 1 4 公路行业资源节约研究动态3 1 4 1 国外研究综述4 1 4 2 国内研究综述5 1 4 3 总结7 1 5 研究思路7 1 6 研究方法9 第二章山区高速公路资源节约技术分析1 0 2 1 山区高速公路资源节约的特点1 0 _ 1 2 2 典型资源节约技术的选取1 1 2 2 1 选取原则1 1 2 2 2 分项技术选取原因1 2 2 2 3 对应的选取结果1 3 2 3 典型资源节约技术的原理分析1 3 2 3 1 土地资源节约技术1 3 。， 2 3 2 表土回填资源节约技术1 5 2 3 3 高液限土资源节约技术1 5 2 4 小结1 6 第三章山区高速公路资源节约技术的效果测算1 7 3 1 山区高速公路资源节约技术的研究过程1 7 3 1 1 总体研究步骤1 7 3 1 2 典型山区高速公路案例概况1 8 3 2 高桥隧比节约土地资源的分析2 0 3 2 1 山区高速桥隧比的情况2 1 3 2 2 桥隧比与土地占用的相关性2 1 3 2 3 桥隧方案与填挖方案节约资源的对比分析2 2 3 2 4 实例分析与测算2 7 3 3 表土回填技术节约资源的分析2 8 3 3 1 表土的常用处理方式2 8 3 3 2 表土回填技术的工艺介绍2 9 3 3 3 表土回填技术节约资源的方法分析3 0 3 3 4 实例分析与测算3 2 3 4 高液限土利用节约资源的分析3 4 3 4 1 高液限土的常用处治方法3 5 3 4 2 高液限土利用节约资源的分析3 6 3 4 3 实例分析与测算3 6 3 5 资源节约特殊指标的测算3 8 3 6 小结3 9 第四章山区高速公路资源节约的效益分析4 0 4 1 山区高速公路资源节约的经济效益4 0 4 1 1 节约了宝贵的土地资源4 0 4 1 2 降低了工程管理成本4 0 4 1 3 促进了新技术、新工艺的推广4 1 4 2 山区高速公路资源节约的生态效益4 1 4 3 山区高速公路资源节约的社会效益4 1 4 3 1 创建了区域内的榜样工程和特色项目4 1 4 3 2 深化了节约型公路的理念4 1 4 3 3 体现了节约型社会的发展方式4 2 4 4 小结4 2 第五章研究结论4 3 5 1 主要研究成果4 3 5 2 有待进一步研究和探讨的问题4 3 参考文献一4 5 攻读硕士学位期间取得的研究成果4 7 致 射4 8 资源是人类发展和社会进步的物质保证，随着日益加剧的资源开采和利用，未 来应该如何保证资源的充足稳定以满足全球经济的可持续发展? 经济的快速发展 必然导致更大力度的使用资源，不合理的利用和旧工艺的滞后将造成巨大的资源浪 费。在社会各项活动顺利进行的基础上，又应该怎样实现人与自然的和谐相处? 这 些问题引起了全世界的高度关注。 社会化大生产使资源节约的矛盾日益凸显，土地供给紧张、主要原材料纷纷告 缺，资源的利用和保护再次成为关注的焦点。对于人口众多、资源相对不足且正处 在全面建设的中国来说，“节约能源资源，走科技含量高、经济效益好、资源消耗 低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的路子，是坚持和落实科学发展观的 必然要求，也是关系我国经济社会可持续发展全局的重大问题”。 高速公路的建设是一个资源高消耗工程，不但需要消耗大量的钢材、水泥等建 筑资源，还要占用土地、植被等自然资源。为了响应十七大提出的建设“资源节约 型社会”的精神，交通部同时提出了建设“资源节约型公路。在公路建设过程中， 提高土地、能源等稀缺或不可再生资源的使用效率，切实保护和合理利用各种资源， 促进经济发展与人口、资源、环境相协调，以尽可能少的资源消耗获得最大的经济 效益和社会效益，成为建设节约型公路和节约型社会的重要内容。 1 2 研究目的和意义 本文根据山区高速公路资源节约的特点，以是否具有公路建设的典型性、行业 标准的推广性和工程技术的先进性为原则，选取典型资源节约技术，以高桥隧比、 表土回填技术、高液限土应用等三个典型工程为具体研究对象，依托云梧高速公路 案例对资源节约技术进行了实证分析。在此基础上，本文探讨了山区高速公路建设 过程中新理念以及资源节约技术带来的经济、生态和社会效益，总结了山区高速公 路资源节约的方法和措施。本文的研究目的旨在总结和推广山区高速公路建设中相 关的资源节约技术，引导山区高速公路建设的集约发展，通过提出资源节约新理念、 第一章概述 探讨先进资源节约新技术，更好地指导山区高速公路向“资源节约型公路的方向 发展。 本论文的研究意义，一方面在于可以利用现有资源节约技术和工程造价指标， 动态估算资源节约的成果和效益，做好资源节约定性和定量不同角度的研究；另一 方面在于全面推进典型工程资源节约技术的手段和措施，实现项目建造中全面考虑 长远社会效益，全过程节约资源和控制工程造价，进而建立行业节约资源的标准化 研究模式。更加深入的与建设节约型社会、和谐社会等新理念相适应，并提高整个 社会对高速公路的投资效益，解决高速公路资源消耗高等社会性问题，打造公路行 业建设的新时代。 1 3 山区高速公路资源节约理念的形成及内涵 为贯彻落实建设“资源节约型社会”的精神，交通部于2 0 0 4 年9 月在全国公 路勘测设计工作会议上，系统提出了“六个坚持、六个树立”的公路勘测设计新理 念，成为指导公路建设工作的重要指导方针，其中“坚持可持续发展，树立节约资 源理念”具有广泛的社会影响力。 1 3 1 山区高速公路资源节约理念的形成 资源节约是国家的战略选择。资源节约理念是指人们从节省原则出发，克 服浪费，合理使用资源的意识。节约意识作为客观存在的反映，是建立在对资源严 重稀缺的认识基础上的。党的十六大提出了建设社会主义物质文明、精神文明和政 治文明的目标，而建设节约型社会很好的贯穿了我国物质文明、精神文明与政治文 明建设的始终。 _ 公路交通具备贯彻资源节约战略的优先条件。建立节约型社会，就是要正 确处理好节约资源和长效发展的关系，从全局、长远来考虑问题，更加合理有效地 利用资源。公路交通行业基础建设投入大，消耗土木与金属材料量大，占用土地资 源多，对环境影响显著。因此，公路交通具备较大的资源节约潜在优势，良好的资 源节约操作，将产生较之其他行业更为明显的社会效益。然而，现阶段建设节约型 公路依然是一种相对新兴和超前的建设模式，无论从理念上还是行为上都需要规范 的引导。 2 长安大学硕士 第一章概述 1 4 1 国外研究综述 “设计是核心 ，设计工作对公路建设质量好坏起着关键的作用。在国外，资 源节约的方向和研究都取决于设计的优劣，是具有相对稳定性、延续性和指向性的 理性的观念体系。在这个领域，美国的经验和理念在世界公路行业备受关注和推荐， 具有新颖而有效的指导作用。 美国联邦公路管理局( f h w a ) 由于充分认识到“在保护甚至是加强建设环境、自 然风景、人文历史及社会资源的同时为公众提供安全、高效的交通运输服务是他们 面临的一个巨大的挑战”，体会到公路建设的特殊性每一个公路项目都有其独 特的区域特征：地理位置、地形地貌、气候气象、社会环境、文化传统、风俗习惯 及审美观点等等，这些都形成不同地区特有的公路建设环境，在设计中应充分予以 考虑并得到尊重。为此美国提出了“公路设计灵活性 的新理念1 1 。该理念并不是 让设计者试图去创造一个新的标准，而是强调对现有设计标准中的灵活性运用， 并鼓励设计者在处理具体项目时，创造性的采用设计标准和规范，提出创造性的 解决方案，关于灵活性的具体含义主要有七点：a ) 允许各个州标准的价值范围具有 灵活性；b ) 当受环境条件严格约束时，可以有特殊设计( 对此给出具体的规定和相 应的指标论证和评估体系) ；c ) 对规划阶段的决策进行再评估；d ) 需要时允许降 低设计车速；e ) 维持现有道路的平、纵、横断面，仅仅重新罩面、修复和更换标 志；f ) 认真考虑可选择的指标，特别是对于景观道路；g ) 检查设计参数和指标在 安全和运行中的效果。所有这些方法，其目的是让设计者在设计公路时创造性地灵 活运用他们的专业知识与判断能力，这种灵活性在有效发挥公路功能与运营安全 的同时，还可使公路适合自然与人文环境。通过灵活设计寻求达到更符合公路沿线 可持续发展的需要和利益目标。 美国在公路网规划初期就同步开展战略性的环境影响评价，再通过项目环境 影响评价、环境恢复与治理，形成了一整套的公路环境保护和综合治理模式。在整 个公路建设中充分体现“环保优先 的原则，采取公路建设与环境保护统一规划、 统一设计、统一施工的办法，并且在公路规划、设计、施工和营运各阶段也都建立 了相应的环境调查、环境治理和环境评价程序。各州交通厅下属的环境定线处直 接负责项目规划和实施过程中的资源环境保护( 包括物理环境、生态环境、社会环 境和生活环境等) 问题拥有环境管理和监督职能，在环境管理上基本不受其他部 4 长安大学硕士学位论文 门的干扰，从而能够有效地保证“环保优先。 1 4 2 国内研究综述 节约资源、保护环境是我国的基本国策。2 0 0 5 年1 0 月，党的十六届五中全会 明确提出“建设资源节约型、环境友好型社会”，并首次把“两型社会 确定为国 民经济和社会发展中长期规划的一项战略任务。2 0 0 7 年1 0 月，党的十七大报告中 再次提出“必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略 的突出位置 ，对资源节约和环境保护提出了更高的要求。 为了解决我国公路建设前期工作和勘察设计常期存在的：踏勘调查的深度不 够、可行性研究和设计没有新意、设计周期不足以及设计理念陈旧等严重问题，2 0 0 4 年9 月，全国公路勘测设计工作会议提出了“六个坚持，六个树立 的公路勘测设 计新理念。 坚持以人为本，树立安全至上的理念； 坚持人与自然和谐，树立尊重自然、保护环境的理念； 坚持可持续发展，树立节约资源的理念； 坚持质量第一，树立让公众满意的理念； 坚持合理选用标准，树立设计创作的理念； 坚持系统论的思想，树立全寿命周期成本的理念。 这个新理念是新时期公路勘测设计工作的理论核心，从六个方面不同程度的渗 透了节约资源的伟大思想，首次系统而全面的阐述了公路建设中资源节约的新方向 和新内容。 交通部公路司编著的新理念一公路设计指南和降低造价一公路设计指南 对于公路建设中的资源节约进行了全方位的审视，从宏观的节约意识、思想，微观 的细节处理两方面做出了大量的研究。在宏观资源节约方面提出了以下指导意见 【2 】【3 】： 从规划阶段做起，通过合理规划路网、统筹利用线位资源、合理确定建设 规模和方案，提高土地的集约利用程度，从而实现节约资源的目标。 以最严格的保护耕地为原则，布设路线线位，最大限度避免基本农田的条 块分隔。路线布设要尽量避免阻隔两侧影响居民的往来，影响农民生产、生活；要 有利于农业田间耕作和水资源利用。 第一章概述 公路建设必然占用一定数量的土地，包括永久占地及施工期的临时占地。 在项目决策上，一定要根据规划认真研究，避免因工程重复建设或前后期工程衔接 不合理造成土地资源的浪费。 在设计上，精打细算，以满足功能为前提，精心拟定各断面细部尺寸( 排 水沟、边沟、截水沟、护坡道、碎落台等) ，节约每一寸土地。 注重发挥公路用地潜力的方法和手段，从综合利用的角度出发，探索和尝 试对硬路肩、边坡等进行二次开发利用的可能。 合理选用技术标准，灵活运用技术指标。我国幅员辽阔，各区域的社会、 经济、文化水平及自然条件有较大差异。设计标准的选择及指标运用应灵活使用避 免确定方法程式化，以免造成建设成本的增加和资源的浪费。 合理确定工程方案。重视设计基础资料的调查、收集工作，以节约为指导， 强调“安全、适用、经济 的基本原则，确保工程安全和功能要求。 优化细节设计。细节决定成败，以往设计中有时只注重主体工程，忽视细 节，从而导致问题积少成多，甚至带来大的问题。建立“节约型社会”的基本要求， 就是要从细节入手。 树立全寿命周期成本的理念。把公路放到环境和社会两大系统中，从项目 生命周期的全过程去看待成本。坚持科学的经济设计理念，该投入的一定要投入， 能节约的一定要节约，在保证安全、功能的前提下，通过提高技术含量，合理、灵 活的设计措施，用好每一分建设资金，达到最佳的社会经济效益。 在细节设计方面，新理念一公路设计指南和降低造价一公路设计指南 也对资源节约提出了以下指导意见【2 1 【3 1 ： 路基断面形式应结合自然条件等灵活掌握。地形平坦、自然横坡较缓的路 段，一般以整体式路基断面为宜；地形复杂、以挖方为主，尤其自然横坡较陡的路 段，可采用分离式断面，水平布置或上下错开，或设计为半桥半路、半隧半路或半 隧半桥，以减少开挖量，以保护自然生态资源。 互通式立交设计的重点是满足功能，满足通行能力，其关键在于匝道入口 段的线形。在满足功能的前提下，互通式立交的设计不应也不必追求规模宏大，应 选择简单紧凑的形式，对于山区高速公路尤为重要。服务区等设施的规模要把握得 当，不宜追求大规模，宜采用一次规划、分期实施的方案较为合理。 设置挡墙可以降低公路占地和路基土石方工程量，在征地困难、征地费用 6 长安大学硕士学位论文 不菲的地区，采用挡墙方案不失为一种较好的选择。 分离式路基一般情况下占地多、工程量大，且分离路段较长时，事故抢险 或道路维修难度较大，原则上不宜长距离采用。隧道、桥梁方案造价高，但对于地 形、地质条件复杂或土地昂贵的路段，也不失为一种好的选择。长隧道一般采用小 净距隧道或联拱式。高架桥虽造价高，但在地价很高而路桥下空间又可开发利用的 高度城市地段也会成为合理可行的方案。 设置矩形盖板边沟的路堑段，土路肩的功能可由盖板边沟替代，实际可灵 活掌握。设置浅形边沟的路堑，土路肩可与边沟、碎落台一并考虑，使边沟同时具 有土路肩、边沟和碎落台的功能。 在路基、取土坑、弃土场清理表土时，腐殖土应先集中堆放，以利后期恢 复植被用。地表腐殖土经过数万年的物理化学作用才得以形成，其中富有大量植物 营养成分、种子和根系，是植物赖以生存的条件，也应将腐殖土视为一种有限的自 然资源。在公路建设中实现挖移并保护腐殖土、工后回填绿化，是恢复生态环境十 分迅速、经济、有效的方法。 路基设计宜避免高路堤与深路堑。当路基中心填方高度超过2 0 m 、中心挖 方深度超过3 0 m 时，宜结合路线方案与桥梁、隧道等构造物或分离式路基做方案比 选。在工程投资相差不多的情况下，建议优先选用桥隧工程以及采用新技术、新工 艺、新材料的工程方案。 1 4 3 总结 公路建设行业资源节约的概念是建立在节约社会资源的基础之上，不管是中国 还是世界发达国家，资源节约都是作为公路设计的新理念提出的，并且与生态资源 和环境保护密不可分。各国在节约能源消耗、控制土地利用、保护生态环境等各方 面都提出了工程设计方法，具有一定的通用性和适应性。由于国情、观念的不同和 地理环境的复杂性，各国在公路资源节约方面所做的工作和成绩也有所不同。除了 行业公认的资源节约方法和工艺外，各国都有各自的探讨和研究，根据各自的科学 发展水平制定合理的资源节约办法，保证“安全、环保、舒适、和谐 的新时代高 速公路建设。 1 5 研究思路 7 第一章概述 本论文对山区高速资源节约进行研究，这里的资源主要指山区高速建设过程中 消耗的建筑资源、人力资源以及需要占用和破坏的土地、植被等自然资源。主要的 研究步骤应如下展开： 研究内容的确定：本论文的研究对象是山区高速公路节约资源的工程技术， 即研究哪些技术在山区高速建设中能提高资源利用效率，节省资源消耗，并分析其 节约资源的技术原理，分别体现在高桥隧比、表土回填和高液限土利用这三项技术 的研究分析当中； 价值测算的目标：通过典型山区高速公路的实际调查数据，进行资源节约 测算，验证资源节约技术的适应性，为其在山区高速建设中的长久推广和应用提供 科学依据与技术指导； 论文开展的过程：在研究山区高速公路资源节约技术的过程中，通过收集 基本资料一采集现场调研数据一分析实际案例这三个阶段的研究，对资源节约技术 进行全方位的探寻和思考，获得既有学术意义又有实际应用意义的研究结果。 本论文具体研究技术路线如图1 - 1 所示。 图1 - 1 研究技术路线图 8 长安大学硕士学位论文 1 6 研究方法 本文重点是探求具有山区特点的高速公路建设资源节约、控制造价的技术措 施，结合现有实例分析，将采用实测法和有无对比法对山区高速公路资源节约的典 型技术进行成本节约的研究和社会效益的分析。 l 、实测法 任何研究都是基于事实基础之上的，本论文研究的高速公路依托项目是云梧山 区高速公路，详尽的现场调查和实地踏勘对研究结果的取得具有重要意义。从大量 的事实和数据中发现的规律具有普遍性，取得的结果是令人信服的。因此，本论文 有关资源节约技术的专项研究是在实际调研的基础上结合国家标准进行测算分析 的，将理论和实际相结合，更具有真实性和推广性。 2 、有无对比法 有无对比法就是“有项目 和“无项目 两种情况进行对比的方法，是建设项目 国民经济评价中计算间接效益与间接费用常用的一种方法，被广泛应用于各种交通运 输项目的国民经济评价中。有无对比法可以定量的反映效益变化的真实情况，同样也 进行可以简单的定性分析，从而说明问题。本论文通过建设项目中是否使用该技术的 对比分析，得出该项技术对节约资源和社会效益产生的影响，最终确定该技术是否具 有正面的意义，是否值得推广应用。 9 第二章山区高速公路资源节约技术分析 第二章山区高速公路资源节约技术分析 2 1 山区高速公路资源节约的特点 在建设山区高速公路的过程中，山区独特的地形、地质、水文、生态等自然环 境是需要面对的最大问题。怎样做到高速公路建设与山区自然环境相适应、相协调， 是山区高速公路规划设计的关键所在。要保证既能使建造的高速公路满足交通需 求，又能最大限度地保护山区的自然环境，需要对山区高速公路的特点进行认真分 析。 由于山区具有地形高低起伏、地质复杂多变、植被丰富等特点，山区高速公路 的建设要比平原地区高速公路复杂的多，其主要特征有：高填深挖路基较普遍；桥 隧所占比例较大，高架桥数量较多；对生态资源的影响力更大；工程造价高。 只有对山区高速公路的特点有了明确的认识和精准的分析，才能保证建设过程 中自然资源的合理节约和土地利用的有效控制。通过对以上山区高速公路特点的分 析，可以得到山区高速公路资源节约的以下特点：( 1 ) 资源节约潜在优势明显；( 2 ) 资源节约方案系统化程度不高；( 3 ) 节约资源的成本高；( 4 ) 生态环境保护尤为重 要，( 5 ) 资源节约贯穿工程建设的全过程。 资源节约潜在优势明显 高速公路建设本来就是一个资源高消耗的工程。由于山区地形复杂，山区高速 修建条件比较差，高填深挖、桥梁隧道等构造物比较多，需要消耗更多的建筑材料、 工程机械、人工等资源。研究表明，若采取合理的资源节约方法，则可以节约大量 资源；若未采取资源节约的相关技术或采用不当，则可能造成资源的大量浪费。所 以在山区高速公路采用资源节约方法的潜在优势比较明显。 资源节约方案欠系统 我国在高速公路建设过程中积累了丰富的经验，在资源节约方面也积攒了大量 的技术和方法。近年来，高速公路建设开始向山区发展，以前在平原区的技术和方 法并不一定完全适合于山区。山区地形、地质、地貌的特殊性决定了资源节约方案 的复杂性和多样性。在山区高速公路建设过程中，至今没有形成一个系统完整的资 源节约方案，在方案比选时也没有形成统一的行业标准。 节约资源成本高 1 0 长安大学硕士学位论文 山区地形复杂，建设条件比较差；地质复杂多变，给工程施工带来很多不确定 性，而且山区生态资源丰富。在进行资源节约方面考虑的因素更多，节约资源的成 本更高，例如以桥代路、以隧代路等。 生态环境保护尤为重要 山区动植物繁多，生态资源丰富，而高速公路是典型的人工构造物，山区高速 穿越山区，则必然会对当地生态环境造成一定程度的破坏。首先，高速公路建设占 用大量的土地资源；其次，砍伐树木对植被造成破坏；再次，对沿线的生态系统产 生一定的阻隔影响。所以山区高速公路资源节约对生态环境的保护尤为重要。 贯穿工程建设的全过程 山区各种自然条件相对复杂，其造价要远远高于平原区高速公路，主要表现在 构造物和不良地质处理费用上。因此，在拟定山区高速公路建设标准、规划路线走 向、确定工程技术、实施施工方案的每一个环节，都要贯穿资源节约的理念，在保 证建设安全的情况下尽可能采用节约资源的工程技术，实现既能满足交通需求又绿 色环保的双重目标。 2 2 典型资源节约技术的选取 2 2 1 选取原则 国内外的研究资料和行业发展动态显示，高速公路资源节约技术众多，但由于 国情和技术标准的差异，一种资源节约技术未必适用于所有高速公路。对于本文所 要研究的山区高速公路而言，怎样在众多资源节约技术中选取合适的指标，采用什 么样的选取标准，是本文研究的重要前提和必要条件。 依照本文的创造条件和所要获取的最终成果，将选取山区高速公路资源节约技 术的主要原则总结为以下三点： 基于公路建设的典型性 选取的资源节约技术需要具备典型性。能够反映公路建设中普遍存在的资源浪 费问题，并且该技术的采用能够在一定程度上节约资源。 基于行业标准的推广性 选取的资源节约技术需要具备推广性。对任何一种技术的探究都不仅仅局限于 狭小的空间，而是能够得到该领域内的广泛认同和应用。 第二章山区高速公路资源节约技术分析 基于工程技术的先进性 选取的资源节约技术需要具备先进性。创新是技术发展的源泉，对于不同类型 的高速公路而言，每一项先进的工程技术是项目独特和成功的标志。 2 2 2 分项技术选取原因 本文研究山区高速公路资源节约技术，其研究结果并不仅仅局限于山区，在研 究结果良好有效并且具备普遍性的情况下，可以将相应的资源节约技术推广应用至 整个高速公路行业，因此，典型技术的选取应该足够代表山区高速的特点并且具有 全行业通用性。 基于上一节中提出的三项选取原则，本论文通过“详阅资料一现场调研一对比 选取 ，在以下的几个章节中，主要研究土地资源的节约、表土回填技术和高液限 土改良技术这三个典型工程技术。选取原因如下所示： 土地资源是一种重要的不可再生资源，本身具有自然和社会经济双重特 性，在国民经济的各个部门，土地所发挥的作用不尽相同。高速公路作为国民经济 建设的重点基础设施领域，要发挥其功能必需借助土地的基本特性才能得以实现。 我国人多地少，耕地资源稀缺，当前正处于工业化、城镇化快速发展时期，建设用 地供需矛盾十分突出。 面对国家既要发展、又要保护的新形势，土地资源的合理利用作为高速公路建 设中最重要的资源节约形式，能够产生巨大的社会效益和经济效益。在山区高速公 路的建设中，采用以桥隧代路的方法可以节约大量的土地资源，而且同样适用于各 种类型的高速公路，鉴于土地资源的重要性和不可持续性，选取土地资源节约技术 为首个典型技术。 表土回填技术是公路建设中经常使用的种施工工艺，用于对裸露底土进 行复垦时较常用的措施。在铺建路基、开辟取料场、开通临时运输线路时，应将原 有的草皮和表土有序地挖起，移置在适当的地方。在一段工程结束时，将草皮和表 土就地回填，或者将新开工地段的表土运移至已结束地段，采取“挖前铺后，轮流 回填 的办法，使当地的表层腐殖土得以保存和利用，提高植被恢复的成功率。 由于其应用广泛性和强大的生态意义，表土回填成为资源节约的亮点技术，在 节约成本和环境友好两方面都具有突出的影响。施工工艺简单方便，对沿线生态的 保护效果明显，具有普遍性，均有利于全行业的推广，是一项实用而突出的资源节 1 2 长安大学硕士学位论文 约技术。 高液限土作为路堤填料或路堑土，对公路路基的强度和稳定性是一种不良 土质，其工程措施尚处于探索研究阶段。然而，高液限土在山区高速的分布较为广 泛，且由于山区的特殊地型取土较为困难，若高液限土均作为弃方处理，势必增加 工程造价，不利于节约资源和总价控制。 本论文以下章节的实例分析基于广东云梧高速公路的实际数据，由于云梧高速 公路在建设期就对高液限土改良应用就进行了立项研究，再加上高液限土处理方法 的多样性和丰富性，选取其为资源节约典型技术同样具有很好的说服力和较强的现 实意义，因此高液限土处理技术也被选取为本文研究的典型技术之一。 2 2 3 对应的选取结果 对照上文中的选取原则和选取原因，对山区高速公路资源节约技术的研究，最 终的选取结果用图2 1 可以清晰的表示出来。 匝习亟丑j 圊 图2 - i 资源节约技术选取结果图 2 3 典型资源节约技术的原理分析 2 3 1 土地资源节约技术 节约资源在公路建设中首先体现在节约用地上。对于我们这个有着1 3 亿人口， 尤其是有着8 亿以土地为生的农民的国家来说，土地资源尤其是耕地资源具有超乎 寻常的意义，其价值是无法用价格来品论的。资源部历年来的统计公报数据揭示， 新增交通用地在各类新增建设用地中居第三位( 1 7 ) ，且在未来较长一段时间内将 呈上升趋势。而其中又以公路建设用地问题最为突出，仅就高速公路建设用地而言， 若按每公里占地1 0 0 亩计算，目前即已达到5 3 0 万亩，其中一半以上要占用耕地面 第二章山区高速公路资源节约技术分析 积。 在世界金融危机的背景下，为抵御国际经济环境对我国的不利影响，积极开展 高速公路建设用地节约利用研究具有重要的现实意义。对高速公路建设用地节约利 用技术、系统、标准等进行研究，可以为在确保高速公路建设的前提下，实现耕地 资源的可持续发展提供思路和参考。 由于国家实行了严格的耕地保护制度，节约用地成为公路建设坚持科学发展观 的一项重要内容。因此，许多公路建设项目根据工程的具体情况，灵活运用各种节 约资源的方法，尽可能地避免公路建设对土地的影响，合理有效地利用每一寸土地， 努力实现公路建设、土地资源、自然环境的协调发展。 公路建设目前节约用地的主要技术方法有以下几种，我们按照“有无对比法” 来突出这些技术的节约效果： 以桥代路 当路堤较高时，以桥代路是节约土地资源最好的方法。按一般填土路堤1 ：1 5 的边坡坡率计算，当路堤高度大于5 m 时，高速公路路堤占地面积将是桥梁占地面 积的2 倍以上。 合理选择桥路方案，可达到减少取弃土场地、保护环境的目的。虽然以桥代路 可以少占地，节约土地资源，但是，桥梁的修建成本高，采用以桥代路无疑会提高 公路建设的造价。因此，在路桥方案决策分析中，应从社会效益的角度充分考虑土 地占用的机会成本，综合考虑路基工程的造价、土地资源占用、环境保护等因素， 从而控制路堤高度，节约土地。 以隧代路 我国是一个多山的国家，三分之二的国土是山地或重丘，当高速公路经过山区， 选择避绕的选线方案无疑会增加公路长度，大规模地增加土地占有面积，破坏原有 地貌，会使公路达不到应有的运输效率。以隧代路可以缩短翻山越岭的路程，减少 土地占有面积，降低对原有地貌的破坏，增强公路的运输效率。 以挡墙替代边坡 公路的挡墙防护设计本来是用于防止公路建设线路中的水土流失、滑坡、塌方 沉陷等路基灾害的。由于高速公路的路堤存在一定高度，公路边坡亦需占用一定的 土地，且占用面积在高速公路占地中具有很高的比例。 1 4 长安大学硕士学位论文 相比之下，公路建设过程中若以挡墙替代边坡，则可以节约大量土地。图2 2 显示，采用挡墙可以缩短边坡长度，从而减少边坡占用的土地面积。 图2 - 2 边坡节约土地资源示意图 2 3 2 表土回填资源节约技术 节约资源的一个重要方面也体现在保护腐殖土，地表腐殖土同样被视做一种有， 限的自然资源。地表腐殖土经过数万年的物理化学作用才得以形成，是泥土中含有 最多有机质和微生物的地方，地球上的多数生态活动都在此进行，其中富含大量植 物营养成分、种子和根系，是植物赖以生存的条件。由于其含有大量的有机物，影 响填充压实和原土与填筑土的连接，在路基施工前都必须对其进行清除。 事实证明，在公路建设中事先挖移并保护腐殖土、工后回填绿化，是恢复生态 环境十分迅速、经济、有效的方法。地表腐殖土处理的常用方法有两种：一种是把 表土运至弃土场，当做废土弃掉；另一种是土方回填，具体是指在进行路基施工、 取土坑取土和弃土场弃土之前先要对地表l o - - , 3 0 c m 的根植土进行清理，并不把表 土当做弃方，直接运至弃土场，而是在公路沿线附近找一些临时堆土场对其集中保 存，等待主体工程完工后，用作中央分隔带、碎落台、路堑路堤边坡等绿化，石场、 弃土场的绿化复垦等。 在这两种方法中，前者需要征收专门的弃土场来堆弃表土，而后者只需要在附 近找一个临时堆土场来放置清理出来的表土；前者需要购买种植土来进行绿化，而 后者则利用清理出来的表土进行回填绿化，所以表土回填技术比直接弃掉表土具有 更强的资源节约意识和显著的社会效益，可以应用于各种公路的建设。 2 3 3 高液限土资源节约技术 第二章山区高速公路资源节约技术分析 路堤是用土、石等填料修筑而成的构造物，填料性质优良与否直接影响路堤质 量，进而影响道路安全舒适运营。由于我国幅员辽阔，跨越多个气候带，土质具有 很强的区域性，性质差别很大。两广属于我国热带、亚热带地区。其特殊的地理环 境、气候条件以及物质成分的次生变化使该地区广泛分布着高液限土。这种土类存 在一些特殊性质，对工程建设不利。对于道路工程而言，它们不能满足高速公路路 堤填料要求，属于不良土质。 我国修筑的高速公路，不可避免的要跨越这些不良土质多、地质条件复杂的地 区，这样必定会出现填料匮乏的问题。根据目前社会发展水平，全线使用优质填料， 这是不经济和不现实的。所以，在高液限土地区进行道路工程建设时，通过改良处 治使高液限土成为合格的路堤填料，不仅可以节省大量的工程投资，还可以大大降 低大量挖方、填方、弃方对生态环境的不良影响。 对高液限土进行改良处治的常用的方法有：换填法、改良利用、包盖( 边) 处 治、互( 夹) 层处治和土工合成材料加筋处治等五种方法。 这五种处理方法中，换填法需要挖除