基于“綠色低碳”理念的城市道路技術要素的探索與實踐

王斌強，鄭衛國，袁 偉，馬玉林

（1.武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023；2.中交第一公路勘察設計研究院有限公司武漢綜合院，湖北 武漢 430076）

0 引言

目前，我國已成為全球第二大碳排放國，且交通行業是我國三大碳排放來源之一，據統計，交通領域的碳排放約占我國碳排放總量的11%。從我國交通領域的碳排放結構來看，道路運輸的碳排放占比約為86%[1]，城市交通（含都市圈）的碳排放則占其中的40%左右。隨著“提升交通基礎設施綠色發展水平”寫入《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》，交通領域已成為我國實現“綠色低碳”目標的主戰場。

城市交通是交通運輸領域的重要組成部分，隨著“綠色低碳”戰略目標的逐步推進，對基于“綠色低碳”理念的城市道路設計技術要素進行研究具有重要的現實意義。為此，本文結合具體工程案例，探討適合城市道路的“綠色低碳”技術，以期實現“綠色低碳”的發展目標。

1 “綠色低碳”城市道路技術要素

1.1 理念解讀

作為城市道路交通體系可持續發展的指導性思想，“綠色低碳”理念可分解為：從生態環境保護角度出發，解決資源環境方面的問題；從節能減排角度出發，解決氣象學上能源經濟方面的問題[2]。

在城市道路設計實踐中，需要將上述兩個概念相結合，使其在滿足交通基礎功能的前提下，實現城市道路生態、節能、高效的建設與運營，助力城市道路交通及城市環境的可持續發展。

1.2 “綠色低碳”城市道路技術要素

通過對比傳統與“綠色低碳”城市道路的功能需求，歸納出“綠色低碳”城市道路技術要素，主要有安全耐久、資源節約、環境舒適這幾個方面。

其中安全耐久包括交通安全、防災救災、排水防澇、結構安全耐久、材料高性能等；資源節約包括節地與土地利用、節能與能源利用、節材與綠色建材等；環境舒適包括通行舒適、聲光氣環境、自然環境等。

2 “綠色低碳”城市道路技術要素分析

2.1 安全耐久性技術要素分析

安全耐久是工程的基本要求，是保證設計功能正常發揮的前提條件。城市道路是城市交通的主要載體，也是各種城市管線布設的主要通道。根據其功能需求和特點，“綠色低碳”城市道路安全耐久性設計主要考慮的要素如下。

2.1.1 交通安全

交通安全就是保障通行在城市道路上的人、車等均能安全通行。一般認為步行、自行車交通是零碳排放交通方式；另外，有數據顯示，與出租車、私家車相比，軌道交通、公交車出行的碳排放明顯較低。因此，“綠色低碳”城市道路的交通安全更應凸顯以人為本、均衡路權，引導具有明顯碳排放優勢的慢行、公共交通出行。

2.1.2 防災救災

城市道路應具備避難場地、防火帶、消防通道、救援通道等作用。城市道路場地較為開闊，作為市民日常生活必不可缺的水、電、氣、熱等的主要載體，在極端自然災害條件下，需要保證其具有相應級別的城市生命線功能[3]，達到“不可抵御災害時保安全”的功能目標。

2.1.3 排水防澇

作為排水管道布設的主要通道，城市道路承擔著道路及周邊地塊的排水防澇功能。為防止洪水災害和排除城市內澇，規劃設計時須考慮項目所在地的地形、氣候、水文等自然條件，合理設置城市排水系統和防洪設施，實現“小、中雨無漬水；大、暴雨保交通；持續大暴雨抗漬災”的目標；以及“生態平衡、安全保障、環境優良”的生態環境目標。

2.1.4 結構安全

結構安全是保證工程正常建設、運營，以及各項功能正常實現的前提條件。結構設計關系到材料選擇、施工方案、后期管養、工程投資等，設計時宜選用當地豐富的建材，降低材料生產及運輸中的碳排放；優選標準化構件，利于工廠標準化制作；優選耐久性優良的長壽命結構，降低管養投入及工程全生命周期的碳排放總量。

2.2 資源節約技術要素分析

高效的資源利用本身就是對原料資源的低消耗，對生態環境的少破壞。因此，城市道路的綠色低碳化設計，就是通過設計指導建設及運維，協調城市道路各要素合理分配，減少資源占用；倡導綠色建造、綠色運維，使用新技術、新材料，使其建設運營對城市環境的破壞降至最小[4]，并創造更加高效的空間利用率和運營使用率。

2.2.1 節地與土地利用

根據現行《城市綜合交通體系規劃標準》（GB/T 51328—2018），規劃的城市道路與交通設施用地面積應占城市規劃建設用地面積的15%～25%，人均道路與交通設施面積不應小于12 m2。

目前，我國城市現有交通用地一般占比在15%以內。隨著城市和經濟的發展，交通用地需求的逐步增長與土地資源不可再生之間的矛盾將更為突出，從而在一定程度上制約城市的發展[4]。因此，城市道路設計應協調好與地上、地下建（構）筑物以及各種管線的關系，減少用地及拆遷安置，統籌利用土地資源。

2.2.2 節能與能源利用

有資料顯示，公路基礎設施建設與養護生命周期的碳排放占公路交通運輸碳排放總量的10%～20%?？梢?，城市道路節能設計應做到：控制城市道路建設及養護周期的能源消耗；減少城市道路使用中的能源消耗，即交通運輸能源消耗[5]。

設計時，可通過優化設計來減少建設及養護期實物工程量；采用能源消耗更少的新技術、新材料、新工藝；使用長壽命構件和標準化構件，延長其使用壽命，降低養護難度。運營期可通過優化交通組織，引導綠色出行；設置區域性智慧交通管理系統，實現車行“綠波”；優化平縱面，使其利于車輛勻速通行，減少能源消耗等。

2.2.3 節材與綠色建材

建筑材料作為城市建設的基礎性材料，為改善人居條件，治理生態環境和發展循環經濟提供了重要支撐，但是建材生產、運輸、施工過程中均要產生大量的碳排放。因此，需采取周密、有效的設計措施，降低材料使用量；同時選用資源和能源消耗少、環境污染小、碳排放低的綠色建材等。

設計過程中應積極探索并使用循環材料，合理選用新型綠色建材；平衡項目內土石方，優先選用本地建材；積極使用標準化構件，促進工廠化生產等。

2.3 環境舒適技術要素分析

環境舒適是城市生態環境建設和維護的需要，城市道路作為城市居民活動的主要街道空間，是構成城市整體生態環境的重要部分?！熬G色低碳”城市道路環境舒適性設計包含：

（1）光環境。采取有效技術措施，既要提供舒適明亮的照明系統，改善道路通行環境；又要采取必要的照明控制措施，降低光污染。

（2）聲環境。采用降噪、隔音措施，減少對道路使用者和周邊區域的噪音干擾。

（3）氣環境。及時清除管道系統淤積，清掃綠地、道路暗角隱藏垃圾，消除微生物發酵條件，避免產生有毒、有異味氣體。

（4）通行舒適。通行舒適包括良好的線型和視距；連續的慢行系統，優質的無障礙設施；清晰的路權，完善的交通功能；平整舒適的路面，優美的綠化和街道景觀等。

3 案例解析

3.1 城市道路概況

擬建山湖大道（見圖1）位于武漢市江夏區，南北走向，長約12.5 km，紅線寬50～60 m，兩側設2×20 m 隙地，城市主干路，雙向8 車道，設計時速60 km/h。從北往南，道路沿線主要規劃用地性質分別為山體農林地、科研用地、住宅商業用地、工業物流用地等。

圖1 項目沿線規劃圖

3.2 “綠色低碳”設計技術實踐探索

在滿足現行規范標準要求的前提下，結合項目周邊自然環境，緊扣“綠色低碳”要求，在項目全生命周期內考量，以實踐部分“綠色低碳”設計技術要素。

3.2.1 安全耐久性設計

3.2.1.1 以人為本，引導綠色出行

（1）在斷面選擇上，設計放棄主6+ 輔2 機非混行的規劃主輔結構體系，選用主車道雙向8 車道，設置獨立人、非道的斷面方案。一是外側車行道可做公交車專用道，相比輔道通行條件，可讓公交真正快起來；二是可設置更寬敞且獨立的非機動車道，安全性、舒適性更好；三是無主輔交通轉換，可提高綠化率，提升交通流暢性、安全性。園區段設計斷面方案見圖2。

圖2 園區段設計斷面方案（單位：m）

（2）道口設計時，采用較小的緣石轉彎半徑（R=3～8 m），壓縮道口進口道寬度，減小慢行過街距離；合理組織道口交通，設置非機動車左轉專用道，有效減小左轉非機動車過街距離及時間；設置實體二次過街安全島，獨立的人、非過街專用道和專用指示燈，清晰路權，增強過街指向性和安全性。

3.2.1.2 生命線工程

項目約有4.2 km 段位于自然山體西北腳，設計在隙地外圍區域，采用100 a 一遇標準，設置山體截洪溝。讓項目既滿足城市排水防澇功能，也保障了道路“在不可抵御洪澇災害時保安全”的生命線工程要求。

3.2.1.3 標準化構件

在桿件、支擋、管道、站臥石等結構件設計上，力求統一結構尺寸，滿足標準化制作需求。

3.2.1.4 全生命周期設計

在項目南段工業區，結合重載貨運交通量大的特點，選用連續配筋混凝土長壽命路面結構。既能滿足重載交通功能要求，提高路面長期結構強度和行駛舒適性；還能延長路面使用壽命，節約管養投入，減少全生命周期內碳排放量[6]。

3.2.2 資源節約設計

3.2.2.1 節約土地利用

（1）合理確定斷面各要素寬度，車道寬度在規范允許范圍內取合理低值；山體段結合交通特征，保留基礎功能性人非系統，并與綠道統籌設計。有效節約功能性斷面寬度，并將富余部分置于斷面兩側，與隙地統籌設計，減少道路對兩側用地的影響。

（2）結合地形特點和防洪水位高度，優化道路縱斷面設計，減小路基填挖高度，控制道路工程邊坡影響范圍。

（3）結合智慧路燈設置條件，將視頻監控、信號燈、交通標牌等進行合桿，并預留5G 基站、環境采集、信息發布等設備接口，做到“應合盡合”。另外，將交通管線和智慧路燈管線進行“共井共溝”設計，以有效釋放路內空間。

3.2.2.2 節能措施

（1）隨著道路縱坡的增加，車輛上坡增加的綜合油耗明顯大于下坡減少量；非機動車車速隨道路縱坡的增大而明顯減小，且當道路縱坡超過2.5%時，影響顯著。因此，設計將道路最大縱坡控制在2.5%以內，并設置與地形相融合的道路縱斷面，使道路縱坡對慢行和原油經濟性更友好。

（2）交通信號燈采用區域化智慧設計，后期可結合實時交通條件，實現智慧控制和“綠波帶”交通。

（3）設置安全舒適的林蔭慢道和過街設施；設置公交車專用道及合理的公交站點；引導周邊居民綠色出行，最大限度減少使用者的通行能耗。

（4）設置智慧路燈，采用LED 等高效節能光源，可通過光感、時間等控制技術，實現遠程監控管理，有效減少能源和人力資源消耗。

3.2.2.3 材料選擇

（1）采用水泥穩定再生集料做機動車道下基層及非機動車道基層，實現建筑固體廢棄物的循環使用。

（2）綜合考慮地基處理、綠化等用土，優化縱橫斷面及邊坡設計，實現道路內土方總體平衡。

（3）可行性研究和初步設計階段設置專用棄土場，臨時堆放清表土、淤泥等富營養土，用于工程綠化用土及周邊土地復耕、復綠等。

3.2.3 環境舒適設計

（1）山體段結合生態需求，增設上跨和下穿道路生物通道，保證山體間動植物交流，有效減少道路建設對原有生物交流的影響，保障生物之間的自然聯系（見圖3）。

圖3 生物通道

（2）邊坡設計優先采用緩坡+ 生態修復的方式，增加安全性，且與自然山體融合，減少人工痕跡。

（3）充分利用隙地內現有農田、藕塘、溝渠、低洼地等建設海綿設施，實現雨水自然蓄存利用。

（4）隙地設計尊重現狀地形地貌，通過“留、疏、改”等設計手法，保留自然肌理；梳理植被空間、疏通視線淤堵；改造安全隱患。通過生態節約理念的落實，構建自然和諧的“大地景觀”，實現自然與城市空間的相互融合。

（5）智慧路燈“大合桿”桿件上預留的5G、車路協同、環境采集、信息發布等智慧設施接口，為車路協同、無人駕駛及城市智慧管理預留建設條件。

3.3 設計效果

設計將“綠色低碳”理念融入市政道路中，從全壽命周期出發，考慮人性化交通需求，土地、空間及材料再生利用，智慧管控，又協調了人與自然的關系，為可持續的城市生活創造了良好的出行環境，得到社會的廣泛好評。

4 結語

設計是市政道路生命周期中的重要環節，是將科學技術轉化為“綠色低碳”建造、運維的紐帶，是處理技術與生態環境及碳排放關系的重要環節，對城市道路全生命周期內的“綠色低碳”實現起著決定性作用。

因此，進行城市道路“綠色低碳”設計技術的研究與實踐探索，是實現交通領域“綠色低碳”目標的有效路徑。