淺析公路工程集中應(yīng)用降碳減排措施與技術(shù)

崔晨

[上海城投興港投資建設(shè)(集團)有限公司，上海市201306]

0 引 言

在美麗中國建設(shè)和“雙碳”目標提出以后，公路工程已將低碳、減排、綠色、環(huán)保和可持續(xù)等[1-4]主題提升到本行業(yè)未來發(fā)展的新高度。在公路工程項目建設(shè)中，隨著“綠色公路”理念的提出，不少項目采用了綠色、低碳、環(huán)保型技術(shù)或措施，但多以某一項或幾項技術(shù)措施為主，總體而言，降碳減排效果相對有限。鮮有在某一項公路項目上從規(guī)劃設(shè)計到建設(shè)施工全過程集中應(yīng)用多種具有綠色、低碳、節(jié)能或減排特點措施和技術(shù)，并最終獲得最大程度降碳減排效果的案例。

G320公路改建工程作為上海首批“綠色公路”建設(shè)示范項目，工程改擴建從前期規(guī)劃規(guī)劃到后期建設(shè)施工全過程集中應(yīng)用多種降碳減排措施和技術(shù)，成為全面、深度化和系統(tǒng)化實現(xiàn)降碳減排技術(shù)的實踐示范。

1 工程概況

1.1 概況

G320公路改建工程西起上海浙江省界，北至北松公路（見圖1），主要由東西走向的亭楓公路和南北走向的車亭公路組成：

圖1 G320改建工程范圍示意圖

（1）亭楓公路，東起車亭公路，西至浙江省界，皆位于金山區(qū)內(nèi)，全長約32.2 km。

（2）車亭公路，北起北松公路，南至亭楓公路，線路穿過松江區(qū)和金山兩區(qū)，全長約13.9 km。

G320公路改建工程全線標準段道路規(guī)劃紅線寬40 m。根據(jù)G320公路整體規(guī)劃，金山段分為三期實施（省界—G60、G60—金山大橋、金山大橋—金山松江區(qū)界），松江段（金山松江區(qū)界—北松公路）整體一期實施。

1.2 特點

（1）道路需求多樣。G320公路（省界—北松公路）位于上海市金山北部地區(qū)和松江南部地區(qū)，沿線涉及金山區(qū)亭林、朱涇、楓涇三鎮(zhèn)和松江區(qū)車墩、葉榭兩鎮(zhèn)，其中根據(jù)道路兩側(cè)地塊規(guī)劃開發(fā)情況和沿線居民多樣化的出行需求可以分為鎮(zhèn)區(qū)段和郊區(qū)段（見圖2、圖3）。本工程針對兩種路段設(shè)計不同道路斷面方案及排水方案以滿足沿線路段地區(qū)的發(fā)展需求和居民訴求。

圖2 城鎮(zhèn)段斷面示意圖（單位：m）

圖3 公路斷面示意圖（單位：m）

（2）建筑資源匱乏。上海地處長江出海口、東海之濱，交通便利性強，但是土地資源、建筑石材、河砂等基礎(chǔ)性建筑資源相對匱乏，本工程中應(yīng)盡量再利用既有建筑材料。

2 科學規(guī)劃與設(shè)計減少資源占用

在規(guī)劃和設(shè)計階段優(yōu)化道路布線和斷面布局，避免或減少占用或拆移土地、河道、綠化和居民建筑、工業(yè)廠房等既有資源。在滿足交通功能需求的前提下，充分考慮利用原有通道資源，綜合規(guī)劃道路紅線寬度、周邊城鎮(zhèn)化建設(shè)現(xiàn)狀等多因素影響，科學規(guī)劃布線，避免線路占用道路兩側(cè)既有的河湖、土地、建筑和園林綠化等資源。

2.1 調(diào)整規(guī)劃紅線，利用既有河道護岸做擋墻

根據(jù)既有上位規(guī)劃，松江段躍進河位于車亭公路紅線范圍內(nèi)。為避開規(guī)劃河道開挖占用現(xiàn)有道路，項目推進中重新編制與調(diào)整本工程道路紅線、河道藍線專項規(guī)劃，使該段紅線向東偏移13 m，確保了躍進河東側(cè)河道藍線與車亭公路紅線重合。此外，新建的約3 852 m護岸結(jié)構(gòu)被用作公路擋墻，做到了一物二用，資源集約，節(jié)省約3 800 m道路L型擋土墻。

2.2 優(yōu)化設(shè)計原則，保留現(xiàn)狀綠化資源

為盡可能保留現(xiàn)狀松江段和朱涇鎮(zhèn)郊區(qū)段道路兩側(cè)各排超過40 a樹齡香樟樹，工程調(diào)整了規(guī)劃設(shè)計方案的原則：

（1）平面設(shè)計線形在滿足線形設(shè)計標準下，盡可能擬合現(xiàn)狀老路線形；

（2）縱斷面設(shè)計在滿足相關(guān)控制要求基礎(chǔ)上，在“寧填不挖”原則基礎(chǔ)上，盡可能擬合現(xiàn)狀路面高程；

（3）工程斷面布置上充分考慮現(xiàn)有行道樹，結(jié)合現(xiàn)狀標準斷面情況，為盡可能保留現(xiàn)狀行道樹，全線設(shè)置一根小客車專用道。道路中央設(shè)置1.5 m中央分隔帶，4幅路斷面。

通過優(yōu)化設(shè)計，狀松江段保留現(xiàn)狀行道樹637棵，朱涇鎮(zhèn)郊區(qū)段保留564顆。

2.3 設(shè)計親水平臺，同時滿足道路和河道過水寬度要求

亭楓公路（亭林鎮(zhèn)區(qū)）現(xiàn)狀道路南側(cè)有與路平行的河道沿路港，緊貼現(xiàn)狀道路人行道，此處規(guī)劃河道藍線與道路紅線交錯，經(jīng)調(diào)整后的河道藍線侵入道路紅線最寬處達6.0 m。因現(xiàn)狀河道南側(cè)為已建停車場及新建高層建筑，河道藍線無法向南側(cè)延展，即規(guī)劃河道藍線無法向南側(cè)調(diào)整避開道路紅線。通過設(shè)計親水平臺，保證道路斷面中人行道等各種交通功能得以實現(xiàn)，同時保證了河道過水寬度滿足要求

2.4 增加擋墻設(shè)計，減少土地占用

為了使本工程道路斷面最大程度利用規(guī)劃紅線，避免道路放坡超出用地紅線，在設(shè)計標高與現(xiàn)狀高差大于50 cm路段設(shè)置擋墻，節(jié)省了約6萬m2的放坡面積及3萬m3土方量。

2.5 細化路堤設(shè)計，減少土方填挖

根據(jù)路堤最小填筑高度設(shè)計低路堤,結(jié)合橋梁設(shè)計優(yōu)化控制橋后填土高度，結(jié)合工程沿線需求統(tǒng)籌利用棄土，盡可能“零棄方、少借方”。為減少填方數(shù)量，部分路段允許采用平坡，通過橫坡排水，減少挖方14萬m2，節(jié)省填方16萬m3。

3 建設(shè)施工最大限度利用舊資源

3.1 道路工程舊料再利用

運用工程材料再生與循環(huán)利用技術(shù)，合理資源化道路工程舊料，既避免浪費現(xiàn)狀資源，又減少天然礦料開采，還降低了施工期間灰土揚塵污染。如采用經(jīng)熱再生技術(shù)處理銑刨的瀝青舊料，可將其用于非機動車道下面層；回收加工周圍舊建筑拆除物并回填路基：

（1）金山段一期（金山大橋—金山松江區(qū)界）1標路基采用瀝青銑刨料填筑（見圖4），該瀝青銑刨回收材料粒徑均勻，最大粒徑小于50 mm，5～25 mm之間粒徑含量約占50%～60%，適合填筑路基，試驗段檢測結(jié)果均滿足要求。

（2）金山段一期（金山大橋—金山松江區(qū)界）2標至4標全部采用回收于周邊建筑拆除所產(chǎn)生的再生碎石混合料，替代石灰土填筑路基（見圖5），同時也解決了拆除材料外運問題，減少環(huán)境污染，節(jié)約路基填筑費用約10%。金山段一期道路工程舊料利用施工現(xiàn)場見圖4、圖5。

圖4 瀝青銑刨料填筑路基

圖5 再生碎石混合料填筑路基

3.2 道路結(jié)構(gòu)再利用

工程根據(jù)前期研究成果及參考既有工程經(jīng)驗，確定以彎沉檢測值為主控指標，依據(jù)彎沉值分布情況利用原有路面結(jié)構(gòu)：

（1）彎沉值小于24（0.01 mm）路段，銑刨上面層后，直接利用以下結(jié)構(gòu)；

（2）彎沉值在24～30（0.01 mm）路段，路面結(jié)構(gòu)整體性較好，強度較高，銑刨瀝青面層后，可直接利用水泥混凝土基層，加罩新瀝青面層；

（3）彎沉值在30.1～99.4（0.0 1mm）路段，水泥混凝土基層出現(xiàn)損壞，路面結(jié)構(gòu)整體性較差，對整塊面板進行破碎、翻修和重新澆筑后，再加罩新的瀝青面層。

通過動態(tài)設(shè)計實現(xiàn)70%老路車行道基層利用，55%中面層利用。

3.3 就地固化利用原位土

對于本工程中的浜塘，按照傳統(tǒng)工藝需要先進行挖除、淤泥外運和軟土處理，最后使用合格工程材料進行回填，這樣需要消耗大量燃料和自然礦料資源。采用淺層固化工藝新技術(shù)，就地攪拌固化劑和原位土，不但減少填筑材料（如砂石填料），使原位土性能達到使用要求，而且避免淤泥挖出、外運與填料購置，就地利用浜塘淤泥9萬m3。

3.4 原有構(gòu)筑物再利用

本工程在建設(shè)過程中，充分利用既有構(gòu)筑物，其中G1503跨線橋拓寬改建方案，通過復(fù)核計算原有G1503跨線橋，提出保留下部結(jié)構(gòu)，更換并拓寬上部結(jié)構(gòu)的技術(shù)思路，進行跨線橋拓寬改建，充分利用原有結(jié)構(gòu)，避免資源浪費，最終將現(xiàn)狀78根橋墩全部利用。

4 采用智能建造技術(shù)增強降碳減排效果

本工程除了通過在規(guī)劃設(shè)計及施工階段中減少占用現(xiàn)狀資源、舊資源再利用外，還引入預(yù)制拼裝技術(shù)、技術(shù)節(jié)能和智能交通系等技術(shù)深化降碳減排效果。

4.1 采用預(yù)制拼裝技術(shù)避免現(xiàn)場粉塵和碳排放

本工程多個區(qū)段采用了預(yù)制拼裝技術(shù)，避免傳統(tǒng)現(xiàn)場澆筑工藝產(chǎn)生大量粉塵、煙氣污染環(huán)境問題：

（1）松江段（松江金山區(qū)界—北松公路）G15跨線橋梁。全長428.934 m，上部結(jié)構(gòu)剛接空心板均采用工廠化預(yù)制、現(xiàn)場吊裝、濕接頭現(xiàn)澆連接的施工方法；在該工程段，除承臺現(xiàn)澆外，其它結(jié)構(gòu)，如橋墩、立柱和蓋梁等都采用了裝配式工藝施工。

（2）金山段一期（金山大橋—金山松江區(qū)界）G1503跨線橋梁。新建拼寬橋梁部分采用預(yù)制拼裝的立柱共有36根，蓋梁12榀。

（3）G320公路金山段穿越大量城區(qū)，為達到加快工程進度、降低對現(xiàn)狀交通影響、減少對周邊環(huán)境影響等目的，道路擋墻也采用預(yù)制拼裝工藝（見圖6）。

圖6 道路擋墻預(yù)制拼裝工藝施工

4.2 采用LED節(jié)能燈減少能源消耗

為實現(xiàn)“綠色公路”、創(chuàng)造一個“綠色照明”環(huán)境，G320公路成為上海市第一個采用LED節(jié)能燈具的公路工程。本工程選擇LED節(jié)能燈具，道路照明變壓器選用國家規(guī)定的節(jié)能型低損耗環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，降低損耗。相較一般光源，本工程選擇LED燈后節(jié)省用電30%～50%，每日減少碳排放量3 000 kg左右，且養(yǎng)護成本相對低。

4.3 引入智能交通系統(tǒng)降低碳排放

引入多種智能交通，如熱感應(yīng)自動化人行過街系統(tǒng)、數(shù)字化信號燈雷達和信號燈聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)等，大幅提高通行效率，減少交通工具等待時間，進而減少交通交叉口汽車尾氣排放，提升空氣質(zhì)量。

（1）熱感應(yīng)自動化人行過街系統(tǒng)。安裝該系統(tǒng)后，熱感應(yīng)到有行人在路邊等待過街后，紅燈自動轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，方便行人通行，同時提高了國道車輛通行的效率。

（2）數(shù)字化信號燈雷達。在信號燈上新增傳感器，檢測排隊長度、車輛存在性、路口排隊溢出、交通擁堵與交通事件，達到信號燈自適應(yīng)控制、交通事件的雷達視頻檢測與聯(lián)動目的，使提高路口通行能力提高15%以上。

（3）信號燈聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)對路口信號燈進行聯(lián)網(wǎng)控制，可有效聯(lián)動信號燈對公路通行的引導(dǎo)作用，路口平均延誤減少約5%左右。

5 結(jié) 論

綜上所述，在G320公路工程建設(shè)過程中，通過從規(guī)劃設(shè)計到建設(shè)施工全過程集中應(yīng)用多種措施和技術(shù)，總體上達到了以下效果：

（1）在規(guī)劃與設(shè)計階段，采取調(diào)整紅線、優(yōu)化設(shè)計等措施，減少了該項目建設(shè)占用土地6萬m2，并最大限度利用了現(xiàn)狀河道擋墻、保留超樹齡超40 a的行道樹約1 200棵；

（2）在施工階段，對現(xiàn)狀道路舊料、周圍建筑拆除料等原本廢棄材料或資源進行加工，不僅避免大量資源浪費，而且減少天然礦料開采。如采用淺層固化工藝就地利用浜塘淤泥9萬m3。將建筑拆除料加工成再生碎石混合料回填路基，可以節(jié)約10%路基填筑費用；

（3）在施工階段，采用預(yù)制拼裝技術(shù)、技術(shù)節(jié)能和智能交通系等技術(shù)，可以取得較為直觀的降碳減排效果，避免粉塵、煙氣產(chǎn)生，同時也能間接減少機動車尾氣排放。