赵双喜
(甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃 兰州 730030)
0 引言
黄河流域对中国的经济社会和谐发展和生态环境安全影响重大，从西至东贯穿了青藏高原、黄土高原和华北平原，黄河流域在构建自然屏障中发挥了巨大的作用，黄河流经的大部分生态功能区属于我国主体功能区中的生态脆弱区，生态环保设计理念与绿色建设应尽快在黄河流域沿途建设中推进[1-3]。
2021年10月份国务院印发的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》中指出，黄河干支流域横跨我国9省区及相关县级行政区，涉及国土面积约130万km2[4]，此纲要是绿色公路建设中的重要指导文件。
为深入贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”理念，促进绿色公路建设与黄河流域生态保护和谐发展，保护黄河，修复生态，促进发展，在交通项目建设中，应让生态保护的意识先行主导，践行“对生态环境最小的影响就是最大的保护，最小的破坏就是最大的尊重”的发展理念，在建设中保护，在保护中发展[5-8]。
1 概述
1.1 工程概况
临夏州某高速公路是列入《甘肃省“两横两纵一枢纽”区域交通项目实施方案》(甘政办发[2020]57号)中的项目，该项目西起积石山县，东至兰州，是连接两地的快速通道。该项目的实施有利于推动省内交通基础设施互联互通，加快构建区域综合交通运输体系，促进区域经济高速发展，带动旅游产业发展，进一步完善甘肃省内高速公路网布局。同时有利于团结少数民族，巩固脱贫攻坚成果，保障国家乡村振兴战略顺利实施。
1.2 地形、地貌及气候特征
项目实施地点位于临夏州永靖县和积石山县境内，境内海拔差距大，地貌属于丘陵区，地形错综复杂，山川河谷纵横交错。最低海拔1 620 m，最高海拔2 258 m。研究区大部分为黄土覆盖，总体地势呈南高、北低的倾斜盆地，形成群山环绕的盆地地带。项目实施地境内地处温带半湿润区与高寒阴湿区过渡带，具有集大陆性和季风性为一体的山地气候特点。工程区属于黄河流域，路线多沿着黄河及支流阶地布设，主要河流有黄河、银川河、吹麻滩河，水库为刘家峡水库。
2 生态保护设计重点
2.1 绿色设计，环保选线
本项目环境敏感点主要有黄河三峡湿地省级自然保护区、炳灵寺丹霞国家地质公园(见图1)、三塬水源地保护区。本项目除牛鼻子拐、韭滩岭码头及银川河口以桥梁形式跨越保护区一般控制区外，其余段落路线布设时均绕避了保护区。对控制区桥梁排水均设置了事故收集池，经过沉淀池、油水分离池、蒸发池净化后排入自然沟。
2.2 方案比选，合理选择通过方式
初步设计阶段路线展线下塬设置特大桥跨越海家沟后，拟定了隧道方案与路基方案做方案比选。路基方案路线设置长约650 m挖方段落(挖方最高90 m)从塬边下切经过，挖方量达350万m3。由于路线毗邻黄河三峡湿地省级自然保护区边缘，路基方案对自然地貌破坏巨大，不符合生态环保的设计理念，因此该段设置745 m隧道穿越魏家坡村北侧山体，将工程建设对自然环境的影响降至最低。
2.3 整合区域旅游资源，拉动沿线旅游产业联动发展
拟建项目连接了永靖和积石山两大旅游县，经过了国家4A级旅游景区“黄河三峡”、世界文化遗产——炳灵寺石窟，并通过莲花连接线与兰永临高速相接，形成刘家峡水库环库旅游环线，对于打造该区域特色黄河文旅、整合区域旅游资源、拉动项目沿线旅游产业联动发展具有重要的意义。
2.4 敏感水体水环境保护技术
对全线水源保护区路段、跨越Ⅱ类水体路段的桥梁、路基排水做收集系统，挖方双边沟排水系统，将坡面径流与路面污水分流处理(见图2)。在桥头设置事故收集池，桥梁及路基设纵向引流排水系统与事故收集池连接，路面水不直接进入河沟，对事故废水做到独立收集和妥善处理，水环境保护效果显著。
2.5 格宾护面墙生态防护
本项目的挖方段边坡含水率较高，设计采用格宾挡墙进行防护。可就地利用隧道优质石料，减小混凝土用量，施工效率提高，可适应软弱地基不均匀沉降及变形，与目前传统的圬工防护工艺相比，格宾挡墙可以发挥出更佳的经济效益及生态效益。
2.6 轻型装配——UHPC小型构件
UHPC新材料具备优异的使用性能，强度高、耐性好、韧性优良，可显著弥补混凝土的短板，使水泥基结构材料的全面性能发生了跨越式进步。其结构所拥有的耐久性较好，工作寿命较长。本项目对边沟、平台排水沟等构造物采用UHPC高强混凝土预制(见图3)，在不降低结构强度及耐久性的前提下，其边沟壁厚可由25 cm～30 cm减小至2.5 cm～3 cm，重量由1.55 t/m减小至0.146 t/m。大幅降低构件尺寸，减小混凝土圬工，便于工厂化预制，标准化施工，从而达到质量可控、绿色环保。
2.7 机制砂混凝土使用
长期以来由于天然砂的粗放式生产模式，对环境破坏较大。本项目对砂石骨料需求量较大，但项目建设区域天然砂资源短缺，砂质量参差不齐，本项目通过对机制砂性能评价及混凝土配合比设计，将部分结构混凝土骨料采用机制砂代替，达到良性发展和资源效益最大化。
2.8 表土资源收集利用
腐殖土是富含微生物的土壤资源，含有较高的有机成分。本项目公路地基中含有大量的腐殖土资源，主要用于边坡绿化、回铺、土壤修复等，不仅提高了绿化质量，减少资源废弃，降低绿化成本，而且实现了资源再利用，提高了绿化效果。
2.9 统筹布设施工场地，永临结合、建养一体
本项目综合考虑施工占道、驻地、预制场、拌合站的布置和占地面积，减少对土地资源的占用，包括驻地尽量租用民房、驻地建设与农村建设相结合、预制场、拌合站尽量布设在路基及征地红线内等，隧道和洞口供配电统筹设计，按施工和运营期永临结合的方式，实现供电一次接入，永久使用。
2.10 钢底板+波形腹板组合箱梁
本项目采用钢-混凝土组合梁，该组合梁结构具有良好的稳固性和抗震性，结构重量低，耗材少，可有效降低成本，减少工程量，提高经济效益。本项目采用了压型钢板组合桥面板实现了现场无模板施工，减少材料损耗与环境污染。内外均布置了预应力钢束，内部预应力钢束是桥面板内的直线布束，外部预应力钢束通过设置的锚固块和转向块呈曲线布置，在后期运维过程中，外部预应力钢束可根据桥梁的维修和增强需求进行更换。采用了先组合，后架设的施工方案，减少现场作业，加快施工进度，实现了与现有架桥设备和施工技术的无缝连接，对项目区生态环境的影响相较于大跨度现浇预应力混凝土梁桥大幅度降低。
2.11 采用新型大跨径钢桁架轻型组合梁
本项目拟采用大跨新型钢桁组合梁代替目前在黄土冲沟等地形下使用较为广泛的90 m,120 m跨连续刚构，并制定新型钢桁组合梁桥的安全可靠性和设计、施工及运营的工作效益以及标准化应用。传统的钢桁组合梁虽然跨越能力强，力学性能优，但运输、安装困难，无法适用于山区桥梁建设，新型钢桁组合梁可以避免以上缺点，采用顶推的施工方式，充分发挥了钢桁组合梁结构受力性能优越的优势，通过化整为零、合零为整的运输、安装思路，特别适用于山区等条件下的施工，减少传统混凝土连续刚构桥梁对环境的影响。
2.12 大跨度桥梁结构的应用
本项目初设方案中，跨越黄河的中路线部分均采用大跨度特殊桥梁结构，在桥梁建设和运维中尽量减少可能出现的负面影响。
炳灵寺黄河大桥采用250 m矮塔斜拉桥，水中立墩较少，深水基础施工工程量较少、较大程度降低深水基础施工措施费用，同时水中施工工点少，施工周期较短，对库区、通航等影响较小。矮塔斜拉桥的主跨度为250 m时具有较高的经济效益，该结构具有桥塔矮、主梁刚、拉索集中布置、施工方便等优点，在主跨跨径150 m～300 m之间已被广泛应用，是桥位处适宜的桥型。
永积黄河大桥采用上承式变高度钢管混凝土拱桥，桥体净跨度325 m，直跨黄河，避免在水中设置桥墩，有效降低施工时对河道生态环境及通航的影响。
枣园黄河大桥采用150 m跨钢桁-混凝土组合梁，仅在水中立墩一处，为减小桥墩阻水面积同时尽量减少两侧河岸的开挖，桥墩采用单箱截面型式，本方案造型新颖，结构轻量化率高，观赏性好，经济实用，对生态环境影响较小。
3 结语
本文介绍了临夏州黄河流域某高速公路生态保护设计中的典型重难点设计工作，总结了设计思路及示范内容。黄河流域的生态保护和高质量发展需科学谋划，既要立足长远，又要落到实处，争取早日实现黄河流域生态环境保护与交通运输协同发展的新蓝图。
