“雙碳”目標下高速公路綠色建造的研究

摘要：以寧夏地區高速公路建設為例，對目前交通基礎設施建設碳排放的現狀進行了簡要闡述，分析了交通基礎設施建設碳排放的主要來源和影響因素，建立了適應西北地區特點的碳排放計算模型，從綠色材料應用、節能施工工藝和智能化建造技術3個方面，探討了高速公路綠色建造的關鍵技術，為推進西北地區高速公路綠色低碳建設提供技術支撐。

關鍵詞：碳達峰""碳中和""高速公路""綠色建造

Research"on"Green"Construction"of"Highways"Under"the"\"Dual"Carbon\""Goal

SHU"Yuju

Ningxia"Transport"Science"Research"Institute"Co.，"Ltd.，Yinchuan，"Ningxia"Hui"Autonomous"Region，"751100"China

Abstract："Taking"the"highway"construction"innbsp;Ningxia"as"an"example，"this"paper"briefly"expounds"the"current"situation"of"carbon"emissions"in"transportation"infrastructure"construction，"analyzes"the"main"sources"and"influencing"factors"of"carbon"emissions"in"transportation"infrastructure"construction，"establishes"a"carbon"emission"calculation"model"that"adapts"to"the"characteristics"of"the"northwest"region，"and"explores"the"key"green"technologies"for"highway"construction""from"three"aspects："green"material"application，"energy-saving"construction"technology，"and"intelligent"construction"technology，"providing"technical"support"for"promoting"green"and"low-carbon"construction"of"highways"in"the"northwest"region.

Key"Words："Carbon"peak;"Carbon"neutrality;"Highway;"Green"construction

隨著全球氣候變化日益加劇，“雙碳”目標已成為世界各國的共同追求。高速公路作為重要的交通基礎設施，其建設過程中的碳排放問題日益突出。相關研究表明，從修建路基、鋪設路面到大規模使用鋼筋混凝土等，"高速公路施工環節都會產生大量的碳排放。因此，如何在兼顧高速公路建設質量和效率的前提下最大限度降低其碳足跡成為亟待解決的關鍵問題。目前，各國正在積極探討采用新型環保材料、優化施工工藝等多種措施，以期實現高速公路建設的綠色轉型。本文以寧夏地區高速公路建設為研究對象，系統分析碳排放特征，探索適應性的綠色建造技術路徑，為推進交通基礎設施低碳轉型提供參考。

1“雙碳”目標的理論基礎

“碳達峰”與“碳中和”目標（以下簡稱“雙碳”目標）是全球應對氣候變化的重要戰略部署。基于當前現狀，我國承諾2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和，這一目標對基礎設施建設提出更高要求。基礎設施建設過程中的碳排放占據社會總排放的重要比重。其中，高速公路作為重要的交通基礎設施，在施工建設和運營維護階段存在顯著的碳排放量，建筑材料生產、工程機械作業、土石方開挖和運輸等環節均會產生大量溫室氣體，水泥生產過程的碳排放強度達到900"kgCO2/t，瀝青材料生產環節的碳排放系數約為319"kgCO2/t。

高速公路綠色建造是實現“雙碳”目標的關鍵路徑，通過采用低碳環保材料、節能施工工藝和智能化建造技術，可以有效降低工程全生命周期的碳排放量。在設計階段優化路線走向和建設方案，施工階段應用溫拌瀝青技術、冷再生技術等綠色工藝，運營階段采用新能源照明設備和智能化管理系統，都能夠實現碳排放的全過程控制[1]。推進高速公路綠色建造，對促進交通基礎設施低碳轉型、構建綠色交通體系具有重要的實踐意義。

2交通基礎設施建設碳排放現狀

2.1碳排放的主要來源

交通基礎設施建設碳排放涉及材料生產、施工建造和運營維護3個主要階段。本研究以寧夏地區為例，根據2023年其交通基礎設施建設監測數據，可知其交通基礎設施建設碳排放主要來源可分為材料生產、施工建造和運營維護3大階段，其碳排放構成詳見表1。

從碳排放強度分析，2023年，寧夏地區交通基礎設施建設平均碳排放強度達到461.3"kgCO2/m2，其中，高速公路建設的碳排放強度最高，達到542.8"kgCO2/m2。由于西北地區材料運輸距離長、施工季節性強等特點，材料生產階段，碳排放占比顯著高于全國平均水平，凸顯了該地區高速公路建設減排的重點方向。

2.2碳排放的計算方法與影響因素分析

交通基礎設施建設碳排放計算采用活動水平法，即碳排放量等于活動水平數據與排放因子的乘積。基于2023年寧夏地區高速公路建設項目數據，建立碳排放計算模型，具體如下。

式（1）中：E為總碳排放量；Ai為第i種活動的活動水平數據；EFi為對應的排放因子[2]。由于寧夏回族自治區氣候干旱、晝夜溫差大、施工季節性強，需在計算中引入氣候修正系數λ，修正后的計算如下。

根據影響因素分析顯示，工程規模、地形條件和施工工藝是決定碳排放量的關鍵要素[3]。針對寧夏地區地形特點，路基填方高度每增加1"m，碳排放強度增加47.6"kgCO2/m2；橋隧比每提高10%，碳排放強度增加63.2"kgCO2/m2；采用溫拌瀝青技術可降低碳排放強度17.8"kgCO2/m2。此外，材料運輸距離、晝夜溫差和防風固沙措施也會對碳排放總量產生一定影響。

3高速公路綠色建造關鍵技術

3.1綠色材料應用

綠色材料應用技術圍繞改性瀝青混凝土、高性能低碳水泥和固廢再生材料3個方向展開。

改性瀝青混凝土采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（Styrene-Butadiene-Styrene，SBS）改性劑與橡膠粉復合改性技術，通過調控改性劑分子量與橡膠粉粒徑分布，優化瀝青混合料流變性能，實現低溫施工要求。針對寧夏地區鹽漬土含量高的特點，改性瀝青混凝土采用SBS改性劑與橡膠粉復合改性技術，通過提高改性劑分子量至15萬、控制橡膠粉粒徑分布在40～60目，增強瀝青混合料抗鹽漬能力。

高性能低碳水泥技術采用粒化高爐礦渣與粉煤灰復配工藝，結合納米二氧化硅改性技術，優化熟料礦物組成，控制水化熱，提升后期強度。混凝土配制采用機制砂代替天然砂，通過優化級配曲線與減水劑用量，確保混凝土工作性能。例如：針對當地的堿性土壤，可以采用磷渣-粉煤灰復配工藝，磷渣摻量控制在15%～20%，結合納米二氧化硅改性技術，優化熟料礦物組成[4]。混凝土配制采用機制砂替代堿性天然砂，控制含泥量低于1%，優化級配曲線。

固廢再生材料技術適應當地風沙大、晝夜溫差大的特點。廢舊路面冷再生采用泡沫瀝青與水泥復合穩定，泡沫瀝青擴大率控制在15倍、、持水時間超過20s。建筑垃圾資源化采用二級破碎分級工藝，配合防風固沙改性劑，用于路基填料與生態防護，以增強路基抗風蝕能力。

3.2節能施工工藝

針對寧夏地區晝夜溫差大、風沙強、施工期短等特點，節能施工工藝主要從溫度調控、能源循環和工序優化3方面展開。路基土方采用原位固化技術，通過全球定位系統（Global"Positioning"System，GPS）控制固化深度，將傳統挖運工序優化為原位攪拌，每公里路基節省燃油消耗2.8"t。在路面施工中，研發保溫型攤鋪設備，利用余熱回收裝置，將瀝青混合料溫度維持在135～140"℃區間。

針對當地年日照3"000"h以上特點，橋梁預制場采用太陽能輔助蒸汽養護系統，蒸汽回收利用率達85%。混凝土攪拌站配置余熱回收裝置，利用水熱交換系統回收廢熱用于砂石料保溫，有效延長施工季節。隧道施工采用LED節能照明與智能通風系統，通過CO濃度在線監測，實現風機變頻調速。洞口設置防風裝置，配合智能門禁系統，減少通風能耗[5]。施工機械選用節能型動力系統，結合工序優化，實現設備共享使用，提高能源利用效率。

3.3智能化建造技術

智能化建造技術基于“BIM+物聯網”架構，構建高速公路全過程數字化管控體系。針對寧夏地區地貌類型多樣、地質條件復雜特點，開發地形地質數字建模系統，通過激光雷達掃描與多源地質數據融合，建立精度達厘米級的地形地質模型，指導土石方優化設計。此外，還研發基于5G網絡的施工裝備智能管控平臺，對路基壓實、瀝青攤鋪、橋梁吊裝等關鍵工序實施精準控制。裝備端搭載北斗定位系統與慣性導航模塊，實現機械設備厘米級定位，確保施工精度。針對西北風沙天氣，開發施工氣象監測預警系統，結合氣象站實時數據，自動調整施工參數。

4高速公路全生命周期碳排放管理

高速公路全生命周期碳排放管理基于項目策劃、建設實施、運營維護3個階段展開。

項目策劃階段，建立多方案碳排放評估體系，將線位走向、路基高度、橋隧比等關鍵指標納入碳排放評價范疇。針對寧夏地區地形地貌特點，開發基于地理信息系統（Geographic"Information"System，GIS）的線位優化模型，綜合考慮土石方平衡、地質條施工條件等因素，實現碳排放量最小化目標。

建設實施階段，構建碳排放動態監測系統，將建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BIM）與物聯網數據對接，實時采集各施工工序能耗數據；；建立材料碳足跡數據庫，涵蓋原材料生產、運輸、施工過程碳排放因子，形成碳排放預警機制；設定關鍵工序碳排放控制值，對超標項目啟動智能化管控措施。

運營維護階段，開發基于大數據的養護決策系統，通過無人機巡檢與傳感監測，建立路面性能衰變模型；優化養護時序，采用預防性養護策略，降低全壽命周期碳排放總量；建立碳排放核算與評價體系，對碳減排措施實施效果進行量化評估，形成標準化的碳排放管理流程。

5結語

高速公路綠色建造是實現“雙碳”目標的重要途徑。通過寧夏地區案例研究表明，針對西北地區特殊的氣候和地理條件，采用創新性的綠色材料、節能工藝和智能化技術，可以有效降低高速公路建設碳排放。未來，應進一步加強綠色建造技術研發，完善碳排放計算方法，建立健全評價體系，推動高速公路建設向低碳、智能、可持續方向發展。

參考文獻

[1]明珠，楊友森.面向“雙碳”目標的高速公路施工碳排放管理體系研究[J].資源節約與環保，2024"（6）：117-122.

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[3]師瑞峰，劉根茂，孫周，等.基于云模型的零碳高速公路綜合性能評價體系[J].公路，2024，69（5）：285-294.

[4]陳艷波，劉鎮湘，田昊欣，等.高速公路綠色能源系統研究綜述及展望[J/OL].中國電機工程學報，1-18[2024-11-11].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20240402.1443.026.html.

[5]陳玲玲.關于“雙碳”目標下公路運輸經濟發展的探究[J].中國航務周刊，2024"（14）：54-56.