（交通运输工程专业论文）公路设计中集约土地资源技术研究.pdf

i n t e n s i v el a n dr e s o u r c e sr e s e a r c ho f d e s i g no f r o a dc o n s t r u c t i o n b y w a n gx i u ji a n g b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e t e c h n o l o g y ) 2 011 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g d i s c i p l i n eo fr o a d a n dr a i l w a y e n g i n e e r i n g c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r a s s o c i a t e p r o f e s s o rx i ej u n & p e n gl i a p i r l ，2 0 1 1 一 ， 舢0i1舢9洲3 8舢8 iii-哪y 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重申明：所呈交的学位论文是以西部公路建设中土地资源保护与利 用技术研究的课题为依托，在校外导师和校内导师的共同知道下，独立进行研 究工作所取得的成果。本文中除已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人 和集体，均已经在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律结构由 本人承担 作者签名：互彳嘭三么 日期：汕n 年占月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名：三巧南；乙 导师签名： e t 期：1 1 年月ie t e l 期： 2 , o 年占月e l 摘要 我国土地广袤，然而从入口比例的角度看，我国的土地资源非常紧缺。由 于土地资源利用过程中缺乏规划和保护，使有限的土地资源显得更加紧缺。在 道路建设中由于道路设计人员土地资源保护意识淡薄，施工人员对临时用地破 坏严重以及缺乏节约土地资源的理论，使研究道路设计中土地资源的节约问题 迫在眉睫。 本文以吉怀高速公路工程为实例，以西部公路建设中土地资源保护与利用 技术研究课题为依托。首先，论述了我国公路建设用地日益严峻的形式，介绍 了现阶段对集约用地的认识情况，总结了国内外关于集约用地技术及其不足。 通过理论分析和实例应用相结合分析探索公路建设中集约土地资源的方法和措 施。通过集约用地的影响因素分析，提出集约用地的思路。通过公路建设标准 的影响分析提出选择标准的方法。分析公路路线选线过程，从路线选择的工可 阶段、初设阶段和设计施工阶段，三个阶段研究集约用地选线影响因素。从三 个方面分析可替代工程的特点和优越性，着重分析以桥代路的条件，考虑建安 费、土地影子价格情况下以桥代路和支挡结构工程的决策分析。通过分析高速 公路的特点提出不同地区高速公路集约用地的主要控制因素。 其次，本文以吉怀高速公路红薯坡至三箭塘、万召村至炭窑段和马颈坳至 大竹林村实体工程，分析公路选线的中节约土地资源的技术措施；以汉寿沅水 大桥南接线桥梁、厦门成都高速公路宁远道县段、三明至泉州高速公路、吉怀 高速公路高填路基段等实体工程分别分析可替代工程、平面指标选取等节约用 地技术。 本论文通过对公路建设集约用地影响因素分析，提出集约用地思路和技术 处理措施。在以桥代路方案研究中，得到路基方案和桥梁方案在考虑不同标准 计算时的工程造价的趋势公式；在支挡结构工程方案研究中，按不同标准分析 得到路基方案和支挡结构方案的边界决策条件。结合工程实例分析具体工程中 节约用地方法和措施，为我国公路建设节约用地提供参考。 关键词：道路建设；节约用地；路线比选：以桥代路 a b s t r a c t o u rc o u n t r yh a sb r o a dl a n dr e s o l r c e s ，b u tt h i n k i n gf x o mp o p u l a t i o n p r o p o r t i o n ，w ea r et i g h ts h o r to fl a n dr e s o u r c e s , l l s et oi np r o c e s so fu s i n gt h el i m i t e d l a n dr e s o u r c e sl a c k i n go fp l a na n dp r o t e c t i o n ，w h i c ho b v i o u s l yl e a dt om o r et i g h t s h o r t d u et or o a dd e s i g n e r sa l el i g h ta w a r eo fp r o t e c tl a n dr e s o u r c e si np r o c e s so f r o a dc o n s t r u c t i o n ，a n dc o n s t r u c ts t a f fd og r e a td a m a g et ot e m p o r a r yu s i n gl a n da s w e l la sl a c k i n go fs a v i n gl a n dr e s o u r c e s ，w h i c hm a k et h ep r o b l e mo fs a v i n gl a n d r e s o u r c e sm o r ee m e r g e n t t h i sp a p e rt a k e st h em o s te n g i n e e r i n go f ji s h o ut oh u a i h u ah i g h w a ya sa nl i v i n g e x a m p l e ，a n ds u p p o r t e db yt h es t u d yo fl a n dr e s o u r c ep r o t e c t i o na n du t i l i z a t i o n t e c h n o l o g yi nh i g h w a yc o n s t r u c t i o ni nw e s t e r n f i r s t l y ，d i s c u s s e st h ei n c r e a s i n g l y s e r i o u sl a n du s e df o rh i g h w a yc o n s t r u c t i o n ，i n t r o d u c e st h eu n d e r s t a n d i n ga b o u tt h e p r e s e n tf o r mo f i n t e n s i v el a n du s e ，i n t e n s i v el a n db s et e c h n o l o g ya n di t ss h o r t c o m i n g a r ea th o m ea n da b r o a d i n t e n s i v el a n dr e s o u r c eo ft h em e t h o d sa n dm e a s u r e si n h i g h w a yc o n s t r u c t i o na r ee x p l o r e db yt h et h e o r e t i c a la n dt h ec a s ea n a l y s i sc o m b i n e d a p p l i c a t i o n t h ei d e a sa b o u ti n t e n s i v el a n du s ea r ep u t t e df o r w a r db ya n a l y z i n gt h e i n f l u e m i a lf a c t o r so fi n t e n s i v el a n du s e t h em e t h o d ss e l e c t i o nc r i t e r i aa r ep r o p o s e d t h r o u g ha n a l y s i st h ei n f l u e n c e so fh i g h w a yc o n s t r u c t i o ns t a n d a r d i n t e n s i v e l a n d r o u t ei n f l u e n c i n gf a c t o r sa r ea n a l y s i s e db yp r o j e c tf e a s i b i l i t ys t a g e ，p r e l i m i n a r y d e s i g ns t a g ea n dd e s i g nc o n s t r u c t i o np h a s ea b o u tr o u t ec h o i c ea th i g h w a yr o u t e p r o c e s s c h a r a c t e r i s t i c sa n ds u p e r i o r i t ya l ea n a l y s i s e db yt h r e ea s p e c t so f a l t e r n a t i v e e n g i n e e r i n g ，e s p e c i a l l y , a n a l y s i st h ec o n d i t i o n so fr e p l a c er a i l w a yb yb r i d g e ，a n d a n a l y s i st h ed e c i s i o nc o n d i t i o n so fr e p l a c er a i l w a yb yb r i d g ea n dr e t a i n i n gs t r u c t u r e p r o j e c t , c o n s i d e r i n gt h ef a b r i c a t i o nc o s t , l a n ds h a d o wp r i c ec a s e t h em a i nc o n t r o l f a c t o r sa b o u ti n t e n s i v eu t i l i z a t i o no fl a n da th i g h w a ya td i f f e r e n ta r e aa r ec o m e du p w i t hb ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so ff r e e w a y s e c o n d l y ，a tt h i sp a p e r , t e c h n i q u em e a s u r e so fs a v i n gl a n dr e a s o u r c e sa r e a n a l y s e da tr o a ds e l e c t i o nb yj i s h o ut oh u a i h u ah i g h w a y a sa nl i v i n ge x a m p l e ，t a k e t h es e c t i o n 鹤h o n g s h u p ot os a n j i a n t a n g ，w a n z h a o c u nt oh u i y a o d u a na n d m a j i n g a o t h ea p p l i c a t i o n t e c h n o l o g yo fs a v i n g u s el a n d ，a b o u tc o n c e r i n g r e p l a c e a b l ee n g i n e e r i n ga n dp l a n ei n d e xc h o o s e ，i sa n a l y e db yb r i d g eo f y u a n r i v e ri ns o u t h e r no fh a n s h o u , t h es e c t i o nn i n g y u a nt od a o x i a no fx i a m e nt o c h e n g d uh i g h w a y , s a n m i n gt oq u a n z h o uh i g h w a y , t h es e c t i o no fj i s h o ut o h u a i h u ah i g h w a ya n ds oo nl i v i n ge n # n e e r i n g s t h i sp a p e r ，i d e a sa n dt e c h n o l o g yp r o c e s s i n gm e a s u r e so fi n t e n s i v el a n du s ea r e p u t t e df o r w a r d ，b ya n a l y z i n gt h ei n f l u e n t i a lf a c t o r so fi n t e n s i v el a n du s e o nh i g h w a y c o n s t r u c t i o n a tt h er e s e a r c ho fr e p l a c er a i l w a yb yb r i d g e ，t e n d e n c i o u sf o r m u l ao f c o s to fe n g i n e e r i n ga r eg e tb yd i f f e r e n ts t a n d a r dc a l c u l a t i o na tr o a d b e ds c h e m ea n d b r i d g es c h e m e ，i nt h es t u d yo fr e t a i n i n gs t r u c t u r ee n g i n e e r i n gp l a n ，c o n d i t i o no f b o u n d a r yp o l i c yd e c i s i o no fr o a d b e ds c h e m ea n dr e t a i n i n gs t r u c t u r eh a sb e e n a n a l y s e dr e a c h e db yd i f f e r e n t s t a n d a r d s t h e s p e c i f i ce n g i n e e r i n gm e t h o d s a n d m e a s u r e sa b o u tc o n s e r v a t i o no fl a n da r ea n a l y s i s e dc o m b i n e dw i t he n g i n e e r i n g e x a m p l e ，p r o v i d et e c h n i c a lr e f e r e n c ef o rc h i n e s e ef o rh i g h w a yc o n s t r u c t i o n k e y w o r d s ：r o a dc o n s t r u c t i o n ；e c o n o m i c a lu s eo fl a n d ，r o u t ec o m p a r i s o na n d s e l e c t i o n ；r e p l a c er a i l w a yb yb r i d g e l i i 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章前言 1 1 研究背景l l 。1 1 我国土地及公路建设用地情况1 1 1 2 我国现行节约利用土地现状2 1 1 3 公路建设中土地资源保护与利用技术研究的必要性3 1 1 4 我国公路建设的发展趋势5 1 2 国内外研究现状及不足5 1 2 1 研究现状5 1 2 2 研究现状的不足7 1 3 本文研究内容和方法9 1 3 1 研究内容9 1 3 2 研究方法。9 第二章集约用地的研究与分析 2 1 公路建设集约用地的思路提出1 1 2 1 1 提出集约用地的思路势在必行1 1 2 1 2 提出集约用地的思路影响因素分析1 1 2 1 3 集约用地的思路1 l 2 2 公路建设中集约用地的研究1 2 2 2 1 技术标准选定的分析1 2 2 2 2 路线选定分析研究1 6 2 2 3 可替代工程分析研究1 8 2 2 4 平纵指标运用选择分析研究1 9 2 3 平原区和山区高速公路路线设计节约用地的研究2 l 2 3 1 高速公路的特点2 l 2 3 2 节约用地的控制方案2 2 2 4 小结2 3 第三章公路设计中可替代工程技术研究 3 1 以桥代路2 4 3 1 1 平原微丘区桥梁代替路基方案条件分析2 4 3 1 2 山岭重丘区桥梁代替路基方案条件分析2 6 3 1 3 以桥代路工程工程造价份对比分忻三= 究2 6 3 2 支挡结构工程研究3 3 3 2 1 建立模型3 3 3 2 2 工程造价分析3 5 3 2 3 边界决策3 6 3 3 小结3 7 第四章工程实例分析 4 1 路线方案比选3 8 4 1 1 路线走廊带比选3 8 4 1 2 较大范围的路线方案比选3 9 4 1 3 局部路线方案比选4 l 4 1 4 提出路线交叉寻优的思路4 3 4 2 可替代工程4 4 4 2 1 以桥代路( 基) 4 4 4 2 2 以隧代路( 基) 4 7 4 3 平纵指标的应用4 8 4 3 1 平面技术指标的灵活运用4 8 4 3 2 纵面技术指标的灵活运用4 9 4 4 山区高速公路路线设计51 4 4 1 路线方案比选5 2 4 4 2 填挖数量平衡，减少弃方5 5 4 5 ，j 、结6 0 第五章结论与展望 5 1 结论6 1 5 2 展望6 2 参考文献6 3 致谢6 6 附录a 发表论文6 7 附录b 攻读硕士期间参与的科研项目6 8 第一章前言 1 1 研究背景 i i 1 我国土地及公路建设用地情况 我国土地资源丰富，但是仍然紧缺。随着我国基础建设事业的发展，尤其 是道路建设事业，土地资源的供给与需求日益不平衡。 ( 1 ) 我国人均可耕地面积少 我国现在以世界7 的耕地养活着占世界2 2 的人口，人均耕地仅0 0 7 9 公顷，不到世界平均值的i 4 ，而且我国耕地面积正以4 0 万公顷年的速度递 减，同时人口却以1 0 0 0 多万人年的速度递增，土地资源的紧缺已经对我国经 济的发展构成了严重的制约。然而，在资源紧张的同时，中国经济持续多年的 高位增长在很大程度上却是依靠资源的高投入来实现的，在我国，耕地乱占及 破坏现象仍然突出，1 9 9 8 - 2 0 0 5 年的9 年间，我国耕地总量从1 9 4 5 亿亩降至 1 8 3 l 亿亩，大量土地被粗放利用，甚至浪费，土地资源的高消耗的同时，也 带来了严重的环境和生态破坏，土地荒漠化问题日趋严重。 ( 2 ) 公路建设用地总数量及需求量较大 近年来，我国国民经济迅猛发展，为了满足经济发展的需求，公路建设事 业，特别是高速公路也得到迅速发展。这一发展使公路建设用地量维持在一个 较高的水平，并且在全国建设用地总量中占较大的比例。根据我国现阶段经济 状况的发展来看，高速公路建设用地可能在近期还会继续增加。首先，为适应 激增的交通量需求，目前有近一半的高速公路项目设计按照6 - - 8 个车道实施； 其次，高速公路的互通间距越来越小；随着高速公路成网加密，枢纽互通数量迅 速增加，目前基本每条高速公路都有2 个以上的枢纽互通；随着车流量的激增， 服务管理需求也在不断提高，房建工程规模也在变大。 据交通部统计数字，到2 0 1 0 年末，我国含乡村道路的公路总里程已达到 3 9 5 万公路，其中农村公路总里程达到3 4 5 万公里。根据规划，到2 0 2 0 年，我 国不含乡村道路的公路里程将发展到3 0 0 万公里以上，其中高速公路可能将达 到1 0 万公里。由此可见，未来我国的公路建设任务是非常繁重的，随着公路建 设大规模的进行，大面积的土地将不可避免地被占用或遭到破坏。面对公路建 设大面积占地的需求和土地资源紧缺的现状，如何有效解决公路占地的供需矛 盾，最大限度地保护土地资源，是我国交通建设过程中亟待解决的重要理论和 技术问题之一。 1 1 2 我国现行节约利用土地现状 我国现行的公路建设中节约土地状况主要有以下几点不足： ( 1 ) 节约土地资源认识不足 我国现阶段道路建设的选线和设计主要还是在图纸上作业。设计人员从图 纸上只能了解地面高程的变化和土地的大致使用性质，选线的主要依据是图纸 提供的地形地貌，考虑占用耕地面积的情况很少。由此可以看出，在具体项目 设计中节约土地资源的思想未能完全体现，同时设计人员节约土地资源意识不 强。大部分道路设计中，采用同一种道路断面形式，没有在适当的地方考虑以 桥代路、以隧代路等适用条件；在大的路线方案确定以后，未能在具体的平纵 横设计、路基、桥涵、隧道、路线交叉、沿线设施等细节处做到节约用地的精 打细算；在工程实施阶段及项目实施完成后，施工单位临时用地、预制场、弃 土场、生活用房等没有按要求复耕或随意占用，管理部门把关不严，也造成了 土地资源的浪费。 通过分析可以看出，现行的设计中，土地占用情况往往不能成为设计施工 中方案决策的主导因素，土地资源的浪费和流失是势在必然的。 ( 2 ) 集约用地思想和理论不足 集约用地不仅仅指在道路设计中尽量少占用土地，而且道路建设完成后恢 复道路沿线的非道路用地，更重要的是多使用利用价值低的土地，保护利用价 值高的土地。 然而，集约土地资源的新理念、新技术没有在道路设计和建设充分体现出 来，同时集约土地资源这一思想理念缺乏标准规范。以公路建设土地资源节约 为主旨的相关科研相对滞后，基于集约土地资源的选线技术和土地价值评价和 决策体系尚无系统的研究。 不仅如此，集约土地资源技术尚有争议。如低路基与路基水毁隐患的矛盾， 以桥( 隧) 、路基支挡代路( 基) 与工程造价的矛盾，高陡边坡与景观和生态恢 2 复的矛盾，路基横断面构成单元的尺寸压缩或采用下限值与行车安全的矛盾， 等等。 ( 3 ) 现行公路建设用地指标中指标和控制措施不够完善 1 9 9 9 年，交通部与国土资源部联合制定了公路建设项目用地指标，随 着公路建设的快速发展，其中有些指标已经不能满足要求，表现在以下几个方 面： 1 ) 现行指标不够完善。如：缺乏公路改扩建项目、施工临时用地、八车道 高速公路、六车道一级公路等的用地指标，容易导致土地资源浪费；另外公 路建设用地指标仅对用地总量进行了控制，但对特定地理位置条件下的各类 土地占用比例没有分类进行限制。 2 ) 现行指标有些不合理，某些指标偏大。如：规定高等级公路用地宽度以 构造物外2 m 为用地界，实际上可以压缩，如某些省份或项目就调整为l m ；立 交规模也有一定的压缩空间；某些指标偏小，如：在沿线经济发达、车流量极 大( 特别是货车较多) 的高速公路上，高速公路沿线设施用地( 包括服务区、收 费站、监控中心等) 现行用地指标偏小；经常出现因服务区容量有限而导致高 峰时段车辆无法进入的情况，如京珠高速湖南段服务区在2 0 0 8 年度进行了全面 改造和扩容。 3 ) 现行指标与节约用地理念有些不相符。如高速公路建设新理念中，山区 高速公路环保要求越来越高，相应的桥隧比例越来越大，从而单位用地总量可 降低，若仍套用公路建设用地指标，则明显不利于土地利用的合理控制。 通过上述分析可以看出以下两点问题：一是，我国土地资源紧缺，公路建 设用地供需矛盾激励，集约利用土地资源的思想有待于进一步的研究；二是， 虽然我国交通行业占用地的理论研究与实践经验已取得不少成就，但是对公路 占用土地资源的评价体系以及公路建设各阶段节约用地的控制措施研究还不够 深入，仍有许多不足之处，诸多理论及实践经验有待进一步深入研究与提升。 1 1 3 公路建设中土地资源保护与利用技术研究的必要性 ( 1 ) 公路建设对土地利用情况影响深远 公路建设在带来巨大经济效益和社会效益的同时，也会对项目所在地区土 地资源的利用方式产生深远的影响，并将进而改变区域土地生态系统的结构和 3 生态利用价值。主要体现在以下三个方面： 1 ) 公路受地形等条件及线形要求所限，将永久或临时占用大量的土地资源， 尤其是大面积的耕地占用将直接造成区域耕地面积的减少； 2 ) 公路的穿越将直接造成耕地的破碎化，对耕种和管理产生不良影响，公 路切割农田的排灌系统，也可能使得耕地因灌溉或排涝受阻而无法耕种，从而 对项目周边区域的农业生产造成影响； 3 ) 公路建设中路基开挖、取土、弃渣而引起的水土流失也会对下游土地资 源形成各类危害，而且还可能造成土壤环境的污染等。 以上问题对于生态环境相对脆弱、土地资源相对紧缺的西部地区来说显得 尤其突出。 ( 2 ) 国家对公路建设用地土地情况日益重视 目前，交通部虽然对公路建设节约用地提出了严格要求，也开展了相关典 型示范工程研究，但目前在公路( 尤其是高速公路) 规划、选线、设计及施工 阶段如何节约占地还没有具体的规范或标准可循，示范工程研究也多从景观、 生态保护角度考虑，而并未将土地资源节约作为根本出发点：被破坏土地( 取 土料场、施工场地、弃渣场等) 的复垦单项技术虽已经日趋成熟，但由于对公 路建设造成的土地资源破坏特征及恢复利用方向没有全面的考虑，狭义地理解 土地复垦，一昧追求植被恢复或恢复原有用途，致使我国公路建设中临时用地 复垦的发展和质量的提高受到严重的制约。 因此，系统研究公路规划选线、设计、施工阶段的土地资源保护技术，对 于缓解我国公路占地的供需矛盾，保护脆弱的生态环境，促进区域的可持续发 展，具有重大而深远的意义。 ( 3 ) 是建设两型公路，服务两型社会的需要 资源是人类生存发展的物质基础，也是可持续发展的重要保障。交通发展 对土地、能源、地方材料等资源依赖性强，为了缓解资源供需矛盾，建设节约 型公路势在必行。同时，在公路建设中，要尊重自然规律，建立和维护人与自 然相对平衡的关系，坚持最大限度地保护，最小程度的破坏，最强力度的恢复， 使公路工程顺应自然，融入自然。公路建设对土地资源的保护，是建设两型公 路，服务两型社会的有效措施之一。 4 1 1 4 我国公路建设的发展趋势 从我国整个交通系统来看，随着交通运输业的快速发展，必然带来交通建 设用地的大幅度增加，高速公路建设用地需求量的增加必然给土地资源的压力 越来越大，尤其是土地资源紧缺地区，像东部沿海经济发达地区，人口密集， 人均土地资源紧张，但是完善和发达的交通体系又是维系这些地区经济社会和 谐的必备条件和必需因素。 2 0 世纪9 0 年代前，由于我国缺乏土地资源节约意识，在道路设计和建设 中征收和利用了大量土地利用价值高的耕地土地资源。由于我国逐步意思到土 地资源紧缺的严重性和保护土地资源的必要性，1 9 9 8 年中共中央、国务院将“合 理利用土地和切实保护耕地作为基本国策写入了土地法。在中共十六届五 中全会中“节约资源 与“保护环境一起作为基本国策写入国民经济和社会 发展的五年规划，并把“建设资源节约型、环境友好型社会 确定为国家“十 一五国民经济与社会发展中长期规划的一项重要任务。这一作法意味着，重 要资源短缺的中国将摒弃依靠资源高消耗实现经济增长的发展路径，从而转向 节约型发展模式。 在土地资源紧缺的中国，交通行业作为资源占用型和能源消耗型的行业， 要得到发展，其发展模式的转变也势在必行，必然要顺应“资源节约、“环境 友好 的要求，发展建设创新型交通行业，即发展集约用地道路建设。交通建 设行业要达到保护耕地和保护环境目的，实现“资源节约 、“环境友好目标， 必须从交通规划、设计、建设和管理各个环节中着手，才能建设节约型交通， 实现对资源的少用、用好和循环利用。公路建设的节约土地技术的研究顺应了 公路建设的发展趋势 1 2 国内外研究现状 1 2 1 研究现状 ( 1 ) 公路选线中集约用地技术 公路选线工作又是重中之重，路线方案是否合理将直接影响工程本身的投 资、运输效率和使用质量传统的公路选线方法是在纸上定线的基础上，选线 人员进行实地勘测，经过反复比较确定一个较为经济、合理的路线方案。这种 选线方法很大程度上取决于选线人员的实际经验和技术水平，且费时费力嘲。 5 目前，公路选线中已普遍采用了c a d 技术进行道路选线设计，c a d 设计方法并 没有突破传统的设计模式和方法，虽然提高了设计人员的工作效率，但缺乏对 设计者人机交互式的适时决策支持嘲。近年来，随着科学技术的发展及国外先 进公路选线理念和思想的引进，g i s 技术的应用日益成为研究的热点。目前， 基于g i s 的道路选线方法形式多样，从基本空间分析方法的角度可将其分为互 为补充竹三类阻n 3 ：基于数字高程模型的线路设计方法；基于叠置分析的线路优 选方法；基于空间分析与模拟的综合选线方法；除了3 s 辅助选线技术以外，系 统动力学、模糊数学、环境影响评价方法等也是目前公路选线中常用的决策支 持方法。 ( 2 ) 公路设计中的节约占地技术 国外在高等级公路设计中，对土地节约没有特别严格的要求。通常采用“顺 地爬 的纵面线形、挡墙支护代替放坡、变宽度路基等设计方式，以避让敏感 的土地单元。另外，国外在高速公路服务设施的设置上值得国内公路建设进行 借鉴。 近年来，公路设计中逐渐将节约占地作为一项控制性因素来考虑，这在一 系列的典型示范工程设计中体现得较为明显。常用的节约占地设计技术包括 n 捌：灵活选择和运用技术标准和指标、合并乡村道路，调整通道位置和数量、 利用桥跨和桥涵作通道、支线和乡村道路上跨处理、支线和乡村道路下挖成路 堑形式、挡墙取代路基放坡、桥隧代路等。 魏永幸等嘲1 从路基工程沉降控制、地基条件、节约土地、工程造价、环境 保护等方面入手，结合多种相关工程投资数值分析，研究了以桥代路条件及合 理路桥分界条件选择原则，并给出了不同情况下的合理路桥分界高度建议值。 ( 3 ) 公路施工中的集约用地技术 目前，公路建设施工中也比较重视集约用地工作，通常采取的措施有以下 几类：其它材料的填方利用、各类临时工程的合理选址或并场利用和施工临时 用地的及时复垦，尤其是复耕利用等。 ( 4 ) 公路路域表土资源保护技术 针对土壤养分流失及保持技术方面，国内外开展了大量的、系统性的研究 工作，包括土壤养分的流失机理、规律、评价预测方法和土壤改良技术等。但 6 这些研究工作的开展，绝大多数是基于小流域综合治理和农业生产力的保护而 进行的，而涉及到工程建设中土壤资源的保护问题，只是在具体工程中根据建 设的需要偶有开展，虽然近年来社会也给予了高度的关注，相关的系统性的研 究工作仍然匮乏。 ( 5 ) 公路路域临时用地的复垦技术 土地复垦按作业性质一般可分为工程复垦和生态复垦两个阶段。国外早在 2 0 世纪初就开始对矿区土地进行了复垦研究，但大规模、有计划、有目的的复 垦研究工作也不过3 0 多年历史，其中历史较久，规模较大，成效较好的国家有 澳大利亚、前苏联、德国、美国等国家。目前，临时用地的复垦技术通常可以 分为生态农业复垦技术、生物复垦技术、微生物复垦技术和复垦土壤侵蚀控制 技术四类。我国对公路临时用地复垦技术的研究起步较晚，主要采用各种已经 在矿业复垦中发展的较为成熟的技术，实现土地复垦利用的目的一3 。 1 2 2 国内外研究现状小结 ( 1 ) 在公路选线技术及土地资源保护方面，我国道路选线技术现状调查结 果表明： 1 ) 就3 s 技术应用于公路选线设计而言，主要实现了全数字化作业流程并 以低成本达到走廊带优化、减少工程量及劳动强度，提高工作效率和质量，另 外在避开地质灾害的地质选线方面、环保方面取得大量成果和经验，开展了相 关课题研究工作。但是，就保护土地资源方面而言，国内虽有相关论文进行了 一些探讨，但基于3 s 技术，以土地节约为主旨的相关科研尚无系统性的研究， 而考虑到周边土地资源敏感性问题的研究则少之又少。 2 ) 目前的土地占用补偿价格未完全反映土地资源的不可再生这一特性，亦 未完全考虑土地及其附着物的机会成本及其附着物的环境、历史和情感价值， 特别是在“两型社会 建设新理念下，土地的价值评价急需一套与之适应的评 价体系。 ( 2 ) 从公路设计中的节约占地技术来看，由于受早期公路建设用地粗放型 模式误导，以及土地成为一种越来越稀缺的资源，我国对于公路方面的构筑物 替代路基边界适宜条件研究总的来说研究范围不够，深度也较肤浅，绝大部分 工程实例及决策仍是建立在比较简单的定性分析比较的层面。而在定量分析比 7 较存在如下几个问题：比较的目的往往注重于工程造价、建设条件的比较， 对节约土地只是一种兼顾的因素，而非比较的主要或主导因素；对土地价值 的评价及计算均采用静态的占用赔偿成本，未从社会效益的角度充分考虑土地 占用的机会成本、土地资源占用、环境保护等因素，因此对土地的实际价值判 别不到位，从而影响了决策的科学性；没有一套相对固定或公众普遍认可的 比较方法或计算流程，而是各自为政，随意性较大。 由于目前资源节约的公路设计尚处于新理念的理解及技术的摸索时期，公 路设计中的节约占地尚没有强制性的标准限制，各类节约占地设计技术也没形 成完备的技术体系，因此，在具体公路设计中这些技术真正的指导作用不强。 另外，“两型社会建设对我国公路建设的节约用地提出了更高的要求，是一个 值得探讨和研究的问题。 ( 3 ) 从公路施工中的集约用地技术来看，目前我国公路建设中的集约用地 施工，往往是从“出现问题然后解决问题”的角度去考虑的，尚不能从根源上 即规划、设计阶段就将集约用地作为一个限制性因素来考虑。另外设计、施工 中的节( 集) 约用地技术和措施也多是就某一工程具体路段或具体单元提出的， 只能作为理念上的示范，尚没有达到具体规范、指南的层面。 ( 4 ) 从公路路域表土资源保护技术来看，公路建设过程中，不仅造成原有 表土资源的浪费，而且后期表土资源的缺乏也是制约路域生态恢复效果的主要 限制因素。行业内对公路建设中的表土保护提出了相关要求，但由于缺乏针对 性的标准和施工技术规范，此问题只是停留于“纸上谈兵”阶段。因此，开展 公路建设中路域表土资源保护与利用相关理论及技术的研究，掌握公路路域表 土及养分流失的机理和规律，进而提出有利于土壤养分保持的路域表土剥离、 保存及回填利用方式，对于指导公路建设中的土地保护及植被恢复工程实践、 改善路域生态恢复效果及保护项目区生态环境具有十分重要的意义。 ( 5 ) 从公路路域临时用地的复垦技术来看，我国公路建设中临时用地的复 垦技术研究还处于初级阶段，各类复垦技术对公路临时用地的适用性及有效性 等问题还有待探讨，还缺少典型的、可推广的土地复垦模式，如何保护、利用 公路路域的表土资源也缺乏理论基础和技术支持，等等。以上种种问题的存在， 都有赖于系统的开展公路建设中临时用地复垦技术体系及各类相关应用基础研 8 究来解决。 1 3 本文研究内容和方法 1 3 1 研究内容 本文主要依托工程是吉首至怀化高速公路工程，以及长湘高速公路等其他 西部项目工程展开研究。主要研究面内容如下： ( 1 ) 我国公路建设中土地资源的利用情况调查和研究分析：以及公路建设 中土地利用技术的调查归纳和总结； ( 2 ) 集约用地的思路、方法以及处理措施研究：分析研究公路建设中各方 面各个环节在集约用地上应考虑的影响因素，对应提出公路建设中节约土地的 思路、方法以及处理措施： ( 3 ) 公路设计中集约用地技术研究：其中包括技术标准选定的研究分析， 设计的三个阶段中路线的比选、优化、细化研究分析，可代替工程的研究分析 和平纵指标的选择研究分析； ( 4 ) 平原区和山区高速公路路线设计节约用地的研究：通过分析平原区和 山区高速公路的特点和建设的难点，分析研究节约土地资源的控制方案； ( 5 ) 实践和理论相结合：通过工程实例分析公路建设设计中集约土地资源 措施应用实施。 其中，本文重点研究公路建设中集约用地的技术方案，尤其是可替代工程 方案的研究，突出研究了平原区和山区公路建设的节约土地措施。 1 3 2 研究方法 在本文节约土地资源技术的研究过程中，大量搜索和阅读国内外节约土地 资源研究的文献，从我国公路用地基本情况出发，通过分析集约用地的各个影 响因素研究集约用地的思路。在公路选线研究分析中，从规划选线到设计施工 阶段的各个设计阶段中，分析从整体到局部的方法研究路线设计中集约用地技 术，得出集约土地资源的措施和方法。从公路的不同区域地段的实际情况出发， 研究其影响土地资源利用的因素，提出切实可行的方案。通过实例分析的方法， 根据本文提出的集约用的措施和理论，研究切实可行的处理方案，总结不同条 件下集约土地资源的处理措施。具体研究思路详见图1 - 1 9 图1 - 1 本文分析研究思路图 1 0 第二章集约用地的研究与分析 上一章分析总结了国内外公路建设中集约用地的技术措施，本章着重分析 公路建设中集约用地的思路以及公路建设设计的各个环节中集约用地技术的分 析，还对比分析了平原区和山区公路路线设计的不同。 2 1 公路建设集约用地的思路提出 2 1 1 提出集约用地的思路势在必行 公路作为国民经济和社会发展赖以存在的基础设施，需要进一步加快建设， 以适应社会经济的发展，必然需要占用一定数量的土地。公路建设项目多、规 模大，对土地资源的依赖性比较大，是用地大户，为此，公路建设要占用相当 一部分土地。然而，我国土地资源较为缺乏，加之各项建设中土地资源的占用 及不合理利用造成的土地资源的浪费，可堪是雪上加霜。 如何在道路建设中合理利用集约土地资源，至今没有明确完整的方法和指 导思想理论。为了实现土地资源的可持续发展，公路建设集约用地思路的分析 研究势在必行。 2 1 2 集约用地的影响因素分析 ( 1