工程機械技術經(jīng)濟學范文

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關鍵詞：機械專業(yè) 教學改革 專業(yè)+工具

現(xiàn)代社會，隨著科學技術的進步，社會對人才類型的需求越來越多樣化，但介于學術研究型和技能型的復合應用型人才成為社會需求的大多數(shù)[1]。以復合型應用型人才為培養(yǎng)目標，本文對工程應用背景下的獨立學院機械類專業(yè)技術課程的改革進行簡單探討。

一、“專業(yè)+工具”培養(yǎng)模式的提出

現(xiàn)在機械類企業(yè)為了節(jié)約成本和降低風險，絕大多數(shù)工程人員都是利用軟件在虛擬條件下完成項目的設計和仿真分析等工作，所以在工程應用的背景下，工程應用型機械類專業(yè)人才不但要具備扎實的基礎理論和全面系統(tǒng)的專業(yè)知識，同時又能運用所掌握的知識和工具解決工程上的實際問題。未來應用型機械類專業(yè)本科生至少應具備如下兩種基本能力：一是具有本專業(yè)扎實的專業(yè)基礎知識；二是具有分析解決機械工程技術問題的能力以及應用計算輔助工具進行工程開發(fā)和虛擬設計的能力。本文正是基于以上理論依據(jù)提出的，意在培養(yǎng)“專業(yè)+工具”的工程應用型機械類本科人才。

二、存在的現(xiàn)實問題

據(jù)調(diào)查，目前國內(nèi)機械企業(yè)對機械類本科生就業(yè)后的普遍反應存在的問題主要有以下兩點：一是上崗適應慢，動手能力較差；二是缺乏對現(xiàn)代工程工作流程的了解[2]。因此，在應用型本科專業(yè)課程體系的構(gòu)建理念上，應注重學生對知識結(jié)構(gòu)的自我構(gòu)建，培養(yǎng)學生良好的工程實踐能力及計算機輔助與虛擬設計的能力。存在的現(xiàn)實問題如下：

1.獨立學院機械類專業(yè)基本上開設了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）和計算機輔助制造（CAM）等相關計算機輔助課程，但這些課程在課程體系中相對“孤立”，在專業(yè)技術課程中沒有很好的應用，也沒有真正的融入整個教學體系中。

2.缺乏專業(yè)工程應用的“標準訓練”，即學生對技術標準的規(guī)范性應用不夠嚴謹，而且對工程設計過程缺乏實踐認知過程。

3.獨立學院學生學習底子薄，學習能力相對較差，但機械類專業(yè)技術知識比較深奧，存在學生較低學習能力與深奧專業(yè)知識的矛盾，同時存在高校教育滯后于工程實際應用的矛盾。

三、改革的意義

1.在工程應用的背景下構(gòu)建適合獨立學院機械類專業(yè)的課程體系，為獨立學院機械類專業(yè)的進一步發(fā)展打好堅實基礎。將工程軟件融合到專業(yè)技術課程中，將專業(yè)技術課程中抽象的、枯燥的教學內(nèi)容形象化、生動化，降低專業(yè)技術課程學習的難度，并能真實感受其在工程中的應用。

2.能讓學生具有利用專業(yè)知識和計算機輔助工具進行實際工程開發(fā)的能力，即“專業(yè)+工具=工程開發(fā)”的能力。能讓學生建立虛擬設計的工程意識和設計能力，規(guī)范其對專業(yè)技術標準的應用。

3.通過此項目的實施，學生會在學以致用的過程中享受學習，形成學生主動學、教師喜歡教的和諧師生關系。

四、改革方案

教學改革需要從以下幾個層面分別實施和貫通，最終做到“專業(yè)+工具=工程開發(fā)”的融合。

1.在專業(yè)技術課程教學上，要使學生建立專業(yè)理念，形成專業(yè)思維，要掌握分析問題的能力，同時要兼顧“工具”的使用。

2.在專業(yè)軟件課程教學上，要掌握軟件基本應用技能，并學會利用“工具”解決問題的能力以及對專業(yè)技術標準的應用能力。

3.在實踐教學課程教學上，要做到“專業(yè)+工具=工程開發(fā)”，模擬工程環(huán)境，熟悉項目開發(fā)流程和專業(yè)技術標準。

五、改革效果

目前“專業(yè)+工具”的培養(yǎng)方案，在我院正在逐步實施，特別是在專業(yè)技術課程的理論教學中學生普遍反映良好，學習興趣及積極性明顯提高。相信隨著該方案的進一步完善與實施，更多學生將會從中得到鍛煉和啟發(fā)，為我國機械行業(yè)的發(fā)展做出更多的貢獻。

參考文獻：

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【關鍵詞】高速公路；工程；技術高速公路已經(jīng)成為支持國家經(jīng)濟發(fā)展與社會進步的重要基礎設施。在公路施工中，機械的投資占工程總投資的比重越來越大。同時，施工機械設備的選型配置對于確保工程質(zhì)量、加快工程進度、提高經(jīng)濟效益、降低工程成本是至關重要的。為了保持高速公路的服務水平、減少高速公路資產(chǎn)的損失，延長高速公路使用壽命，有必要采用先進的技術對龐大的高速公路資產(chǎn)進行科學管理。

1.高速公路的路線設計

高速公路的路線設計是一項比較靈活和經(jīng)驗性很強的設計工作。高速公路路線設計的好壞會直接影響到項目的整體質(zhì)量、工程造價、使用時間以及運營成本等一些問題。線路設計對整個公路建設的資金投入有很大影響，并且對整條公路的美觀也起著決定性的作用。對高速公路中路線的設計要堅持根據(jù)地質(zhì)、地形選線，確保安全、舒適，將安全放在第一位，切實提高公路交通的安全水準。好的線形設計方案不但可以降低項目的工程造價、施工難度，還可以提高工程質(zhì)量，改善行車條件，保障交通安全，同時將公路建設對環(huán)境的影響降低到最小，有利于水土保持，保護、美化環(huán)境，使高速公路建成后成為一道美麗的風景線。總之，高速公路路線方案設計必須把環(huán)境保護作為重要原則，只有這樣才能相對減少環(huán)境破壞。

1.1線形的設計

我國高速公路平面的設計大多使用的都是線形的設計，其中，公路中應用最廣泛的線形就是直線。直線的優(yōu)點是設計簡單、距離短，缺點是直線的設計很單調(diào)，駕駛員容易形成視覺疲憊造成事故的發(fā)生，因此，過長的直線不適合過長的線路。

實踐證明，曲線型路線在高速公路的路線設計中的比例在逐步增加，而且都取得了很好的效果。曲線型設計方法是根據(jù)線形的技術標準要求、地形地物及自然環(huán)境的約束要求，采用曲線來布設路線。曲線的優(yōu)點是既能使道路線形美觀，也可以使道路本身和沿線景觀相協(xié)調(diào)，并且可以緩解司機的視覺疲憊。缺點是曲線的里程比直線里程長、投資高、設計麻煩。在山區(qū)高速公路中最好使用曲線線路的設計，最大程度地與地形相吻合，保證山區(qū)的線形與地形的結(jié)合。

縱面設計不僅能影響山區(qū)路線的工程造價，而且也會影響到汽車的行駛速度以及通行能力。因此，縱面線形在高速公路線路設計中也是比較重要的。與平面設計相比較，縱面線駕駛的難度系數(shù)更高些， 因此要避免插入過多的豎曲線或是小半徑的豎曲線，還要注意平地的縱面線形在設計時要注意縱向的坡度和變坡點處的豎曲線的設計。曲線的長度不宜過長，也不宜過短，更不要頻繁更換豎曲線，這樣會影響行車視距，嚴重降低高速公路的安全性能。山區(qū)高速公路路線的設計，主要取決于高速公路的縱面線形設計。

在高速公路線路的設計中，橫斷面的設計并沒有平面和縱面設計的影響那么大，但也是一個不容忽視的問題。應根據(jù)高速路段使用功能和交通量的大小，進行合理的設計，并且做到線路的連續(xù)性和一致性。

1.2線路設計的選擇

在高速公路建設的過程中，線路的選擇是設計中重要的一個方面。根據(jù)不同的地區(qū)，項目的要求也是不同的。平原地區(qū)路線設計比較容易達到標準，但是在山區(qū)高速公路的路線選擇中，地質(zhì)問題、環(huán)境問題、施工條件問題、以及道路養(yǎng)護問題都需要考慮。

1.3地質(zhì)選線

高速公路建設會遇到各種各樣的地質(zhì)問題，地質(zhì)的選線范圍很廣，工作任務很大，難度系數(shù)高，不僅有軟土、軟弱土等不良地質(zhì)，還有滑坡、泥石流、崩塌等災害地質(zhì)現(xiàn)象。這些地質(zhì)問題直接危及公路的建設，并對公路建成后的安全運營和養(yǎng)護有著長期的影響，對路線方案起著決定性的控制作用。因此，地質(zhì)選線前，要對當?shù)氐牡刭|(zhì)基本情況進行了解，加大地質(zhì)勘察工作的投入，分別利用地質(zhì)遙感資料和當?shù)氐钠渌こ痰牡刭|(zhì)資料，同時也要必須堅持工程地質(zhì)選線的原則。

1.4地形選線

近年來，隨著高速公路建設的飛速發(fā)展，高速公路越來越多的往偏遠的山區(qū)延伸。在平地上，地形基本相同，差別不大，而山區(qū)則不同，山區(qū)中的地形很獨特，有些地帶的地形相對較復雜，公路建設工程艱巨。如果要減少施工難度、降低工程造價，就必須使路線設計順應地形。自然地形是多變的，不管遇到什么樣的地形，首先要學會科學的利用地形。所以，選擇合適的地形對于高速公路的建設十分重要。

1.5環(huán)保選線

高速公路路線設計要重視對環(huán)境的保護，選擇對環(huán)境破壞小的布設方案。路線布設重點要考慮地形適應性，道路周邊環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，以及與周邊社區(qū)環(huán)境的融合等。

傳統(tǒng)的建設指導思想和設計理念對工程本身的功能性、經(jīng)濟性考慮得較多，但是對環(huán)境保護重視不夠，高速公路的建設對環(huán)境的破壞已經(jīng)十分明顯。施工中大量占用耕地和林地，破壞綠化，對自然環(huán)境造成很壞的后果。對現(xiàn)有的水利和水電設施的破壞，并且沒有避開一些特殊的生態(tài)環(huán)境地區(qū)。高速公路建設確定路線方案時，沒有及時進行現(xiàn)場文物勘察，也沒有根據(jù)實際情況采取有效措施。在以后的施工建設過程中肯定會對大量的文物古跡造成破壞。為了避免對文物古跡的破壞，在設計路線方案時，一定要盡量避開文物古跡，實在避開不了，也要采取相應的保護措施。

1.6氣候條件對線路影響

山區(qū)的自然氣候很復雜，霧、雪、雨天氣較多，這對公路運輸也有很大的影響。線路方案的確定要深入研究本線路的氣候條件，將線路布置在氣候條件影響最小的地帶，提高運輸?shù)陌踩浴?/p>

2.高速公路損壞預測技術

隨著我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展，公路運輸交通量迅速增長，車輛大型化、嚴重超載、交通渠化等新情況，導致了瀝青混凝土路面出現(xiàn)早期破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

要從設計和施工產(chǎn)生破壞的各種原因進行控制，才能減少甚至杜絕早期破壞的產(chǎn)生。要從我國國情出發(fā)，在嚴格按基本建設程序執(zhí)行的基礎上，注意加強超載，重車對路面破壞程度的研究，以指導有超載行駛的路面設計。阻攔那些無路面施工經(jīng)驗、無設備和技術力量的施工隊伍承擔路面施工，保證監(jiān)理有職有權，嚴格監(jiān)理。

3.施工機械的合理選擇與優(yōu)化配置

為了使路基土方工程機械化施工科學、合理地進行，我們往往需要對多個機械配置方案按照質(zhì)量高、進度快、成本低的原則進行科學評判，選擇出最佳方案，并進行綜合最優(yōu)化。施工機械的合理選擇與優(yōu)化配置施工機械設備應該技術先進、安全環(huán)保、耐用，且有較好的經(jīng)濟性能指標。在滿足施工質(zhì)量要求和強度的前提下，優(yōu)先選用通用性的施工機械設備。應止確處理好進幾施工機械與國產(chǎn)施工機械的關系。對能滿足工程需要，且性能穩(wěn)定的國產(chǎn)施工機械，應優(yōu)先選用，對工程質(zhì)量要求高、國產(chǎn)機械件能難以達到的項目．可以考慮選擇使用進口的施工機械。

4.結(jié)語

高速公路路線的選擇是一個涉及到多方面的動態(tài)的設計工程，良好的路線、堅固的結(jié)構(gòu)、合理的防護措施是車輛運輸必備的條件。因此，高速公路路線的選擇必須要遵循一定的標準和規(guī)范進行。在高速公路規(guī)劃設計階段，要把路線設計放在第一位，合理的采用路線標準，綜合考慮各種影響因素，并要把保護環(huán)境作為路線設計的重要考慮因素，使公路路線與四周的環(huán)境融為一體，從而使公路建設與環(huán)境保護和諧發(fā)展。　[科]

【參考文獻】

［1］廖正環(huán).高等級公路機械化施工技術.連云港公路信息網(wǎng),2003．

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1高速公路資源利用現(xiàn)狀及問題

1．1建設資源消耗

1．1．1土地資源占用

高速公路建設需要占用大量土地資源，公路路基、邊坡、服務區(qū)等永久性占用土地會導致農(nóng)田、林地等農(nóng)林用地面積絕對數(shù)量的減少，加劇耕地使用壓力；施工便道、拌合場、施工營地、預制廠、原材料堆放場地等臨時用地使土地的農(nóng)業(yè)功能暫時受到限制，地表植被破壞，土壤理化性質(zhì)改變，在恢復原有功能前將對土地利用產(chǎn)生一定影響。施工期間，環(huán)境污染會使周圍的土壤質(zhì)量下降、土地生產(chǎn)力降低公路營運期間，會使沿線區(qū)域土地功能發(fā)生變化，單一的農(nóng)業(yè)用地逐漸變化為特殊的商業(yè)服務用地，影響土地資源的可持續(xù)利用和發(fā)展。

2007年，中國交通運輸部公路科學研究院開展了《公路建設用地若干關鍵問題研究》，根據(jù)其研究結(jié)果：2001年以來，中國每年公路建設用地面積為14．7萬hm2左右，其中耕地面積占45％左右；在每年公路建設用地總面積中，高速公路占32％左右，其中耕地面積占45％左右；截至2006年底，中國公路建設用地總量估計已達500萬hm2，占可利用土地總量的0．7％左右，其中高速公路4．5萬km，占用土地32．7萬hm2，約占公路用地總量的6．5％。一般而言，雙向四車道高速公路需占地30m寬，平均占地8hm2／km，按2007年公路里程5．39萬km，高速公路占用土地將超過43萬hm2（合80萬畝以上），建設公路2．2萬km，估算用地22．234萬hm2。

根據(jù)有關預測和估算，2007—2020年，中國規(guī)劃建設高速公路7．7萬km，需新增用地50萬hm2，其中耕地面積為23萬hm2；新改建的一級、二級公路分別為7．8萬和30萬km，需新增建設用地約120萬hm2，其中耕地面積約50萬hm2。交通量的不斷增加，導致公路建設對土地資源的依賴性不斷增強，為進一步合理利用有限的國土資源，節(jié)約、集約利用土地，2008年10月23日，國務院實施《全國土地利用總體規(guī)劃綱要（2006—2020年）》。

1．1．2瀝青消耗

瀝青路面的高速公路需要消耗大量瀝青，每公里用量達23t。中國石油資源短缺，人均石油可采儲量只有世界平均值的10％，石油消耗對外依存度大幅度提高，1993年依存度為6．3％，2004年提高到45．1％，2007年已接近50％；1996年石油進口量大約2200萬t，到2010年石油凈進口量達2．1億t，比2009年增加5．5％。不可再生的石油資源的大量開采和消耗，未來必將枯竭。

1．1．3其他材料消耗

高速公路建設還需消耗大量鋼材、水泥、碎石、砂、水、優(yōu)質(zhì)土、電子通信器材等材料和資源。路面基層材料一般采用水泥穩(wěn)定類和石灰粉煤灰穩(wěn)定類半剛性材料，對資源消耗很大，每立方米路面基層需消耗約2t石料和80～160kg水泥或石灰，而且在這些原材料開采過程中會造成植被破壞、山體滑坡、泥石流等自然災害，在成品堆放和使用過程中還會影響施工人員的健康、污染周邊環(huán)境，導致生態(tài)環(huán)境逐漸惡化等不良后果。

1．2生態(tài)環(huán)境影響

高速公路建設會造成生態(tài)破壞和環(huán)境污染，不合理、不約束、不保護的開發(fā)利用會導致較為嚴重的生態(tài)破壞。施工中大規(guī)模的土石方開挖導致植被破壞、水土流失、山體滑坡、河流溝渠阻塞和地形變化等；臨時施工便道、原料場、施工營地、生活垃圾及工程棄土和棄渣的松散堆積，在降雨時易發(fā)生水土流失，導致土壤肥力下降，環(huán)境生態(tài)變化、惡化；高速公路建設會影響景觀的連通性，阻礙生態(tài)系統(tǒng)間的物質(zhì)能量交換，破壞動植物的棲息環(huán)境，對動植物的種類、種群數(shù)量、分布、生活習性和遷移等帶來影響。高速公路建設還會產(chǎn)生廢氣、廢渣、廢液和噪音等生態(tài)污染。土石方爆破、材料加工、材料儲運和拌和等產(chǎn)生大量揚塵、煙霧和噪音，形成污染帶；施工中不合理開挖、爆破、排水等活動會引起地下水位變化，改變地下水資源埋藏和運動，引發(fā)土壤侵蝕、劣化，飲用水和農(nóng)業(yè)用水流失以及影響魚類和野生動物的生存等一系列生態(tài)環(huán)境問題；工地生活污水、棄渣、油料等排入水體，未清理用料場和人工構(gòu)造物及未平整、綠化路邊棄土等遺留大量廢棄物。這些都會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，如果處治不及時、不合理，就會造成生態(tài)環(huán)境的繼續(xù)惡化。

1．3人類健康影響

高速公路建設中產(chǎn)生的廢渣、廢氣、廢水、揚塵和噪音都會影響人們的生產(chǎn)、生活，損害身心健康。在高溫混合料拌和、運輸和施工過程中，瀝青會產(chǎn)生煙霧和苯等有毒有害物，長時間會引起人體咳嗽、流淚、頭暈、乏力等中毒癥狀，嚴重的可引發(fā)皮膚癌、呼吸道系統(tǒng)癌癥等，對施工人員和周圍居民的身體健康造成影響。施工過程中，大量工程機械產(chǎn)生的噪音、揚塵、廢氣等對人體都有較大的危害。高速公路通車后，汽車尾氣排放，在高速公路兩側(cè)形成200～300m空氣污染帶；貨物運輸中的拋灑物、滴漏的燃油等隨地面徑流排入水體、農(nóng)田，導致水體污染；高速公路服務區(qū)產(chǎn)生的生活污水、洗車水、加油站污水（含固體、有機物、油類、有毒物和生物污染物等），將對公路沿線的水資源造成一定的污染。日積月累，生態(tài)環(huán)境會惡化，人類健康受到影響和威脅。汽車運行中，發(fā)動機、輪胎與路面摩擦、鳴喇叭等產(chǎn)生噪音，在公路兩側(cè)形成噪音污染帶，會影響人們的精神狀況，造成失眠、心跳加速及精神緊張，提高心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病、高血壓或精神病等發(fā)作概率。

2循環(huán)經(jīng)濟基本概念

20世紀90年代，美國經(jīng)濟學家鮑爾丁最早從經(jīng)濟發(fā)展的角度提出了環(huán)境問題產(chǎn)生的根源，并提出人類經(jīng)濟發(fā)展模式有必要從單向線性經(jīng)濟向循環(huán)式經(jīng)濟轉(zhuǎn)移。循環(huán)經(jīng)濟的基本概念：為實現(xiàn)物質(zhì)資源的永續(xù)利用及人類的可持續(xù)發(fā)展，在生產(chǎn)與生活中通過市場機制、社會調(diào)控及清潔生產(chǎn)等方式促進物質(zhì)循環(huán)利用的一種經(jīng)濟運行形態(tài)，其最重要的實際操作原則為“減量化（reduce）、再利用（reuse）、再循環(huán)（recycle）”。減量化，即用較少投入達到既定生產(chǎn)或消費目的，從經(jīng)濟活動的源頭就注意節(jié)約資源和減少污染；再利用，即要求制造產(chǎn)品和包裝容器能以初始的形式被反復使用，該原則要求抵制一次性用品的泛濫并盡量延長產(chǎn)品的使用期；再循環(huán)，即要求產(chǎn)品完成其使用功能后能重新變成可用資源。

3循環(huán)經(jīng)濟理念下高速公路資源優(yōu)化利用

依據(jù)國家相關法規(guī)和精神，節(jié)約資源和保護環(huán)境，在高速公路規(guī)劃、設計、建設、運輸和養(yǎng)護管理等過程中，必須始終貫徹循環(huán)經(jīng)濟的理念，以資源“減量化、再利用、再循環(huán)”為原則，采用新理論、新思路、新技術、新材料、新工藝等達到對資源的高效利用和對環(huán)境的低污染。

3．1合理規(guī)劃

高速公路的規(guī)劃應符合國家中長期戰(zhàn)略發(fā)展需要，找準其在綜合運輸體系中的作用和位置，發(fā)揮高速公路干線公路運輸?shù)谋容^優(yōu)勢，并與其他運輸方式協(xié)調(diào)、互補。根據(jù)《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》和《公路建設用地指標》，集中力量加快國道主干線等大通道建設，發(fā)展“蛛網(wǎng)模式”，將現(xiàn)在公路的平行走向改為傘狀放射走向，既縮短運距，又填補交通線的空白，實現(xiàn)土地、河流、岸線等國土資源的集約開發(fā)利用。高速公路規(guī)劃不僅要考慮交通量和經(jīng)濟因素，還應全面考慮、反復權衡自然地理、土地占用、資源環(huán)境、人口聚居、文物保護、安全行車、噪音傳播、能源消耗等各種因素，將規(guī)劃的不同方案加以遴選、評價、修改，產(chǎn)生最佳方案，盡量避免或降低工程造價、節(jié)約土地和減少環(huán)境污染。

高速公路建設既要滿足路用功能，又要節(jié)約資源、保護環(huán)境。規(guī)劃應根據(jù)建設區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展趨勢、現(xiàn)有路網(wǎng)、未來交通需求進行詳細調(diào)查研究和經(jīng)濟評價，就項目建設的必要性、技術的可行性、經(jīng)濟的合理性和實施的可能性等進行綜合研究，擬訂多種方案，避免因盲目建設而造成的損失和資源浪費。結(jié)合中國環(huán)境現(xiàn)狀，規(guī)劃中充分體現(xiàn)土地、能源等資源節(jié)約利用和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，詳細調(diào)查當?shù)赝恋刭Y源情況，收集資料，分類別統(tǒng)計，將土地占用情況作為路線選擇的重要指標。通過合理選線、架設橋梁、建設隧道，在有條件的地方進行土地復墾等措施來減少耕地占用，保護土地資源。

3．2優(yōu)化設計

最佳的設計方案不僅線形優(yōu)美、景觀漂亮、使用壽命長，而且節(jié)約大量工程造價。設計階段能主動控制工程投資造價，其影響度為75％～95％。要樹立全壽命周期成本理念，統(tǒng)籌考慮設計、建設、營運、養(yǎng)護的全過程，優(yōu)化設計線形，系統(tǒng)解決工程結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性、可行性、防災減災的有效性以及環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)性等問題。設計中應貫徹環(huán)境保護意識，要“尊重自然、保護自然、恢復自然”，把景觀設計融入在全程設計中。合理的路基路面結(jié)構(gòu)，不僅舒適、經(jīng)久耐用，而且可以節(jié)約后期養(yǎng)護維修成本。優(yōu)化設計可節(jié)約用地，通過采取各種技術措施，盡量減少耕地占用，避讓基本農(nóng)田和農(nóng)作物區(qū)，充分利用荒山、荒坡地、廢棄地和劣質(zhì)地。

3．2．1優(yōu)化線形設計

線形設計控制整個高速公路的路線走向和長度及路基、橋涵等構(gòu)造物的總量，直接關系到工程造價及沿線生態(tài)質(zhì)量，對車輛行駛安全性、舒適性及車輛通行能力起著決定性作用，直接影響公路建設總體規(guī)模和總體設計效果。線形設計必須考慮沿線地區(qū)的工程地質(zhì)、人文景觀，盡量少占用耕地、林地資源，合理選擇道路的平、縱設計指標和互通立交形式，適當增加橋梁、隧道數(shù)量，盡可能利用荒地、山地等不宜耕種的土地，嚴格按照公路附屬設施建設用地標準和規(guī)范控制附屬設施用地。在路線經(jīng)過山嶺重丘區(qū)時，要進行高路堤與高架橋梁的比較、深路塹與隧道方案的比較，在高路堤超過20m、深路塹超過30m時，選用橋梁和隧道方案。通過綜合考慮，進行線形優(yōu)化設計。

3．2．2優(yōu)化路基設計

路基是按照設計線形、路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構(gòu)造物，它貫穿公路全線，與橋梁、隧道相連，是公路建筑的主體。路基工程具有工程量大、施工難度大、勞動力耗費多、涉及面廣、投資高等特點。路基設計主要受交叉道路、鐵路、江河、人行通道等的影響，合理控制路基填方高度，不僅可以節(jié)約土地、降低造價，而且對生態(tài)環(huán)境破壞小。在路基設計中，應貫徹“廢物利用、保護環(huán)境”的原則，從資源的可再利用角度出發(fā)，采用工業(yè)、建筑垃圾等廢料充當填料，不僅可以變廢為寶，保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約大量廢渣堆放征地和建設費用，還能大大減少筑路取土。對路基修筑高度與橋梁、通道等方案進行比選、論證，盡量采用低路堤方案，以減少路基取土填方，減少公路建設占地；避免取用有植被的土壤作路基填料，避免開挖路塹所產(chǎn)生的棄土堆放占用土地導致植被覆蓋率降低、土壤結(jié)構(gòu)和肥力破壞、水土流失；在通過基本農(nóng)田及經(jīng)濟作物區(qū)的高填深挖路段，應在技術經(jīng)濟比較的基礎上，盡量考慮設置擋墻、護坡等防護設施，縮短邊坡長度，節(jié)省土地資源。

3．2．3優(yōu)化路面設計

路面是在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。優(yōu)化路面設計應把全壽命設計理念貫穿其中，從路面所需的強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性及表面的平整度、抗滑性能等技術層面進行設計，從瀝青砼、水泥砼再生技術或其他新型材料的使用等方面來提高資源利用率，從新技術、新工藝上考慮如何降低公路通車后對沿線生態(tài)環(huán)境的影響（如采用新技術降低車輛與路面摩擦所帶來的噪音污染），以實現(xiàn)節(jié)約資源、保護生態(tài)環(huán)境的目的。高速公路改擴建設計中要盡量利用舊路資源，盡量在原有路基上加寬改造，少占耕地，保護基本農(nóng)田，減少環(huán)境污染。如利用舊瀝青砼再生技術，既可節(jié)省大量的瀝青、碎石等原材料，又利于廢料的處理，保護環(huán)境，而且節(jié)約工程造價。

3．2．4優(yōu)化景觀設計

高速公路路線設計既要考慮設計車速和特殊路段要求，又要順應地形變化與自然景觀相協(xié)調(diào)，還應考慮人造景觀與自然景觀相協(xié)調(diào)，不能以犧牲公路沿線兩側(cè)原來的生態(tài)面貌為代價。在設計景觀和綠化時，需要以景觀視線誘導確保行車安全，人造景觀、綠化植物、植被品種的選擇要因地制宜，依據(jù)自然地理環(huán)境（地形、地貌、地質(zhì)、服務區(qū)設置要求等）、氣候條件而定，采用不拘一格的景觀設計方式（如波浪起伏式、梯形式、展開式等），以多樹種、多花色、落葉和常綠葉相結(jié)合等植被來改善景觀、美化環(huán)境、凈化空氣、降低噪聲、防止水土流失，最終實現(xiàn)高速公路與生態(tài)環(huán)境之間相互協(xié)調(diào)，達到景觀優(yōu)美、行車安全舒適的目標。

3．2．5優(yōu)化施工過程設計

高速公路施工建設應堅持“因地制宜，就地取材”和“最小程度地破壞和最大程度地恢復”的原則，打破“先施工后綠化，先破壞后恢復”的傳統(tǒng)觀念，在公路建設的同時進行生態(tài)恢復，施工時要嚴格控制工程破壞植被的面積。優(yōu)化施工過程設計應仔細計算土石方數(shù)量，合理調(diào)配、細化施工組織設計，有序推進，加強管理。根據(jù)設計將棄土進行堆放、壓實，在其表面進行植被覆蓋；施工臨時用地（料場、拌和場和預制場等）應盡可能少占土地，少毀植被，少侵占農(nóng)田，不得破壞原有的排水系統(tǒng)；應注意保護當?shù)氐闹脖患八临Y源，將取土坑與地方水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)田排灌結(jié)合起來，綜合利用，對棄土堆應及時整平復墾或綠化，對已占地應及時復墾；對公路建設產(chǎn)生的廢棄料，通過填墊房基、低等級道路硬化等措施加以利用，減少土地占用和環(huán)境污染；優(yōu)化施工組織，合理選擇公司地址、拌和站和料場，合理調(diào)配施工機械和運輸車輛，高效開展施工作業(yè)；做好施工材料（如瀝青、油料、化學品等）的管理和保護；在有珍稀動物出沒的地區(qū)施工時，對施工人員加強野生動物保護知識的宣傳教育，嚴禁獵殺珍稀野生動物。

3．3新材料、新技術和新工藝應用

3．3．1資源綜合利用技術

將瀝青路面和水泥路面再生技術、廢舊橡膠粉應用技術、聚合物改性水泥砼技術、機制砂砼技術等作為資源利用技術，推進道路瀝青砼、水泥砼和鋼材等建材的再生循環(huán)利用，積極推廣廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青、粉煤灰、煤矸石、礦渣等工業(yè)廢料在高速公路建設中的應用。

（1）鋼渣和粉煤灰應用技術。粉煤灰和鋼渣可用作高速公路路基填料。例如：河北某高速公路建設中用粉煤灰填筑路基，共利用粉煤灰100萬m3，少占耕地99．99余萬m2；在北京遠大路、蓮花池西路等10余項道路工程建設中，使用鋼渣近80萬t。因為鋼渣中含有多種氧化物和礦物質(zhì)，具有與硅酸鹽水泥熟料相似的物化成分，鋼渣集料力學性能較軋制碎石好，不但耐磨，而且具有一定的水化活性，適合作為瀝青混合料骨料和基層集料。大量利用粉煤灰、鋼渣等工業(yè)廢渣，充分發(fā)揮其材料性能優(yōu)勢，可減少廢渣堆存用地及公路建設開采集料用地，保護耕地和青山植被，與一般的路面基層材料相比，可大幅度降低工程造價，提高工程質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益。

（2）舊瀝青砼路面材料再生技術。瀝青路面再生可分為熱再生和冷再生，即廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生和就地冷再生。再生技術把舊瀝青砼作為原材料加以利用，添加再生劑和部分新瀝青混合料，可簡化施工工序，節(jié)約材料，縮短工期，保護環(huán)境，維修成本僅為傳統(tǒng)方式的70％～80％。德國廢舊瀝青路面再生利用技術處于世界前列，日本瀝青砼廢料再生利用率已超過70％，中國在2002年京津塘（北京—天津—塘沽）高速公路路面中修工程中首次采用再生技術，摻入粘結(jié)劑后新料占25％、舊料占75％，造價降低30％左右。

（3）舊水泥砼路面材料再生技術。1976年，國際材料與結(jié)構(gòu)研究實驗聯(lián)合會成立“砼拆除和再利用技術委員會”，開始研究廢棄砼的消化與再生利用，并將廢棄砼再生骨料用于高速公路等實際工程；1998年，吳中偉院士提出“綠色高性能砼”的概念。一方面，在建設水泥砼路面時，每年需要消耗大量水泥砼材料資源與能源。另一方面，大量的破損水泥路面需要拆除重建，傳統(tǒng)方法是將其廢棄放置或填埋。隨著材料資源的枯竭和再生技術的發(fā)展，把廢棄砼作為骨料，與水泥砂漿拌和而制得再生砼加以應用，既解決了混合料再生利用問題，又可減少廢棄料的堆放、環(huán)境污染，并節(jié)約費用。

（4）舊水泥砼路面碎石化技術。碎石化技術是一種將舊水泥砼路面擊碎而離散化的施工工藝，它是一種節(jié)約資源、保護環(huán)境較為成功的舊水泥砼路面維修改造方式。碎石化的基層具有較大的剛度，約為普通基層的3倍，進行碎石化的根本目的在于消除反射裂縫、節(jié)約資源。相對瀝青砼路面而言，水泥砼路面修復難度大、耗費時間長、效果難以保證、噪音大、舒適性較差等，致使水泥砼路面在中國高等級公路中的應用趨于萎縮態(tài)勢，而碎石化技術為水泥砼路面的改造拓展了空間。

（5）軟基處治技術。超輕質(zhì)填料聚苯乙烯泡沫（EPS）在道路工程中的應用，解決了軟基過渡沉降和差異沉降、路堤與橋臺相接處的差異沉降等問題。1965年挪威在路面下鋪設5～10cm厚EPS板作為隔溫層，以滿足嚴寒季節(jié)對道路防凍的要求，1972年挪威道路研究所在研究填土施工法時首次采用EPS代替填土獲得成功。另外，膨脹土、鹽漬土、黃土等特殊土處置技術，已成為道路界的一種研究發(fā)展趨勢。軟基處治技術的應用加強了劣質(zhì)土壤的應用，節(jié)約了土地資源和其他高價位材料。

（6）廢舊輪胎利用技術。廢舊輪胎被稱為“黑色污染”，其回收和處理技術是世界性難題。利用廢舊輪胎生產(chǎn)橡膠粉在環(huán)境保護方面具有獨特價值，在各國得到廣泛研究應用。根據(jù)有關資料，125萬個轎車廢輪胎可生產(chǎn)1萬t橡膠粉，可替代瀝青改性劑3300t，減少施工成本，改善和延長瀝青路面使用壽命，并降低行車道路噪音2～4dB，相當于減少30％～50％車流量產(chǎn)生的道路噪音。將廢舊輪胎加工成膠粉用于公路建設具有重要的綜合效益：一是能改善路面路用性能，提高路面耐久性、抗車轍（永久變形）和抗老化氧化能力，延長路面壽命；二是能降低路面噪聲，當車速在100km／h時，與最好的水泥砼路面相比，噪音降低3～10dB；三是具有經(jīng)濟優(yōu)勢和環(huán)保利用價值，橡膠瀝青產(chǎn)品價格低于普通瀝青和改性瀝青，橡膠瀝青路面養(yǎng)護費用減少，壽命延長，能夠進一步節(jié)約資金。

3．3．2生態(tài)環(huán)境保護技術

（1）瀝青路面減噪技術。目前，高速公路除加廢舊輪胎達到減噪目的外，還普遍采用透水性路面或多孔隙路面來實現(xiàn)減噪效果，它是在瀝青路面或水泥路面結(jié)構(gòu)層上鋪筑一層具有很高孔隙率（20％～25％）的瀝青混合料。多孔瀝青路面具有良好的宏觀構(gòu)造，在路面內(nèi)部形成發(fā)達而貫通的孔隙，其減噪量一般為2～7dB。日本研究顯示，與普通瀝青砼相比，多孔隙瀝青砼對小汽車可降低5～8dB、對于載重汽車可降低3dB噪音。可見，多孔隙瀝青砼路面具有顯著的降噪效果。

（2）氮氧化物吸收技術。日本研制出一種含有二氧化鈦的路面材料，能吸收汽車尾氣中的氮氧化物。陽光照射時，活性氧分子能與氮氧化物發(fā)生化學反應，下雨時則變成稀硝酸溶液，剛好與砼中的弱堿溶液中和。當?shù)趸餄舛葹?％以下時，這種路面材料可將其消耗掉90％，且這一清除效率是恒定不變的，不會因路面使用時間過長而有所下降，只是氮氧化物的清除率會因空氣濕度的升高而下降。

（3）邊坡生態(tài)防護技術。在高速公路邊坡防護技術方面，應從單一的植草綠化發(fā)展到草木結(jié)合的立體綠化，以多種類的花、草、木營造與環(huán)境協(xié)調(diào)的優(yōu)美景觀效果，并將支擋結(jié)構(gòu)與植被技術相結(jié)合，達到護坡和改善生態(tài)環(huán)境的雙重效果。生態(tài)防護技術與傳統(tǒng)的工程防護方法相比，不僅具有防護功能，而且在凈化空氣、降低噪音、保持水土、防災減災和美化環(huán)境等方面具有積極的作用，對生態(tài)環(huán)境恢復和重建也有著非常重要的意義。可運用種子撒播法、移植草皮、挖溝植被法及機械化程度較高的各種噴播植被法（如濕式噴播技術、巖石邊坡TBS植被護坡綠化技術、干根網(wǎng)狀護坡法、特殊空間綠化技術、公路邊坡綠化技術和景觀仿真技術等）對高速公路邊坡進行植被防護。

（4）附屬設施的保護技術。對高速公路的附屬設施（如交通管理設施、交通安全設施和服務性設施），需利用綠化和防噪技術，減輕甚至消除大氣污染對環(huán)境造成的危害，美化環(huán)境，將公路與周圍自然景觀融合。目前，國際上最先進的聲屏障材料為泡沫陶瓷，在高速公路兩邊和高架互通修建泡沫陶瓷消音屏障，可達到非常好的降噪效果。也可采用不留痕跡的自然隔聲設計，使環(huán)境敏感目標處于噪聲影響之外，如采用下穿路基設計和隔聲土堤設計。還可利用路基邊坡、土堤作為天然隔聲屏障，加上景觀綠化，體現(xiàn)沿線自然優(yōu)美景觀。

3．4及時養(yǎng)護

高速公路建成后，應專門研發(fā)路面修復和養(yǎng)護技術，加強預防性養(yǎng)護，注意路面清掃保潔，及時處理油污，減少路面病害的出現(xiàn)。應加強日常巡查，加大對超限運輸?shù)闹卫恚瑴p少路面損壞，對已經(jīng)出現(xiàn)的病害（如路面裂縫、小坑槽等）應及時處理，防止病害繼續(xù)發(fā)展，影響行車效果。做到及時養(yǎng)護，這既可提高高速公路行車安全性和舒適性，延長使用壽命，提高公路營運效能，還能保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展，走上可持續(xù)發(fā)展道路。