基于低碳理念下的高速公路施工技術(shù)研究

王光明，楊欣，敖玉連，吳偉，張飛龍

（中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

施工單位要將低碳理念貫穿到高速公路設(shè)計、施工、運營的各個環(huán)節(jié)，始終牢記低碳理念的要求，施工人員要對低碳綠色施工技術(shù)進行研究，將其運用在高速公路工程中，減少能源資源的消耗和高速公路工程的施工成本，避免高速公路工程施工引發(fā)環(huán)境污染問題，在施工的過程中保護好生態(tài)環(huán)境。

1 高速公路施工對環(huán)境的影響

高速公路施工會帶來大氣污染，取沙取土、運輸、存儲、施工等環(huán)節(jié)都會帶來揚塵污染，施工現(xiàn)場和周邊地區(qū)的空氣中含有大量煙氣，降低空氣質(zhì)量。

高速公路施工會帶來水污染問題，沖洗之后會形成含油污水，施工現(xiàn)場還會產(chǎn)生生活污水，垃圾混入水中同樣會污染水體。

高速公路施工還會帶來噪聲污染和光污染，車輛運輸、機械設(shè)備振動和路面施工等環(huán)節(jié)會產(chǎn)生較大的噪聲，夜間使用大型燈具還會帶來光污染。

2 低碳理念下的高速公路施工技術(shù)分析

2.1 使用節(jié)能機械設(shè)備

高速公路工程施工需要使用不同類型的機械設(shè)備，機械設(shè)備的使用會耗費較多的電能，還會耗費較多的油料，要想讓高速公路施工過程滿足低碳環(huán)保的要求，需要從機械設(shè)備上進行控制和調(diào)整，不再使用高能耗的機械設(shè)備，按照節(jié)油節(jié)電的原則選擇機械設(shè)備，但是要注意機械設(shè)備的質(zhì)量性能，還要考慮租用、購買、維護的成本費用，在資金充足的情況下盡量選擇低能耗的機械設(shè)備。選擇機械設(shè)備時，要比較不同廠家機械設(shè)備的能耗情況，對能源消耗量進行預估，當高速公路工程的施工工作全部結(jié)束之后，對能源消耗量進行統(tǒng)計，將預估的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計的數(shù)據(jù)相互比較，如果實際能耗過大，要分析具體的原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓和完善管理制度。可以將能源消耗統(tǒng)計和人員績效考核相關(guān)聯(lián)，如果操作人員沒有正確操作和規(guī)范操作，管理人員沒有按照規(guī)定進行檢查和維護，影響機械設(shè)備的性能，導致能耗較大，需要對相關(guān)人員進行批評，以此來增強工作人員的低碳意識，使工作人員具備節(jié)能觀念，當天的工作結(jié)束之后，及時關(guān)閉機械設(shè)備，對機械設(shè)備進行檢查、保養(yǎng)和維護，更換老舊設(shè)備、故障部件，淘汰能耗較大、性能較差的機械設(shè)備，引入節(jié)能型機械設(shè)備。

2.2 使用可再生資源和綠色能源

高速公路工程施工需要消耗大量的能源資源，要想按照低碳理念進行施工，就要對高速公路工程建設(shè)的各個方面進行控制，堅持走低碳節(jié)能和綠色環(huán)保的道路，越來越多的公路工程項目開始認識到低碳建設(shè)的優(yōu)點，在公路的建設(shè)和改造等工程中秉持低碳理念。高速公路工程建設(shè)可以引進先進的施工技術(shù)和節(jié)能的機械設(shè)備，還可以使用可再生能源和可被循環(huán)利用的資源，這些操作都有利于降低碳排放量，減少能源和資源的消耗。高速公路可以在施工的過程中利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，為高速公路服務(wù)區(qū)和隧道區(qū)域的照明設(shè)備供電，減少電能的消耗和二氧化碳的排放量。高速公路可以對綠色能源進行利用，在施工期間考慮該地區(qū)的環(huán)境條件，調(diào)查地理條件，分析氣候變化規(guī)律，根據(jù)環(huán)境條件進行設(shè)計和施工，確保附屬設(shè)施結(jié)構(gòu)能夠滿足高速公路的實際需求。在綠色能源的應(yīng)用中，可以建設(shè)能源收集和利用系統(tǒng)，完善公路的配套服務(wù)設(shè)施，改變傳統(tǒng)的能源消費結(jié)構(gòu)，以此來實現(xiàn)低碳節(jié)能的目標。具體來說，可以引入雨水回收利用系統(tǒng)，將系統(tǒng)建設(shè)在高速公路服務(wù)區(qū)中，雨水回收利用系統(tǒng)的構(gòu)造如圖1所示，在降雨之后，將雨水集中到一起，經(jīng)過凈化處理，就可以將雨水轉(zhuǎn)化成干凈的水源，用處理后的水源進行灌溉、洗車。已經(jīng)有很多高速公路開始在服務(wù)區(qū)中建設(shè)中水回用系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠處理100t廢水，將這部分水用于綠化灌溉和衛(wèi)生間沖洗，進一步提高水資源的利用率。

圖1 雨水回收系統(tǒng)

2.3 應(yīng)用瀝青循環(huán)利用技術(shù)

瀝青循環(huán)再利用技術(shù)包含多種技術(shù)，一是就地冷再生技術(shù)，采用冷破碎的方法，當路面破碎之后，對其進行翻松，加入適量的乳化瀝青和外加劑，直接進行拌和、攤鋪和壓實，在舊路面的基礎(chǔ)上形成新的路面。二是就地熱再生技術(shù)，該技術(shù)又被稱為熱表面再生技術(shù)，該技術(shù)對加熱舊路面面層的深度有一定的要求，深度不超過3cm的情況下，可以使用就地熱再生技術(shù)。施工人員要將舊路面翻松，加入適量的再生劑，直接將路面鋪筑成型。三是廠拌冷再生技術(shù)，準備熱態(tài)的低黏度瀝青，或者準備乳化瀝青，為了制作再生混合料，要將準備的瀝青材料和常溫狀態(tài)下的廢舊瀝青混合料混合到一起，同時還要加入新集料，控制各個材料的溫度和比例，混合攪拌之后形成再生混合料，將材料運輸?shù)礁咚俟肥┕がF(xiàn)場，直接進行攤鋪和壓實，完成路面施工工作。四是廠拌熱再生技術(shù)，對高速公路的舊路面進行冷銑刨施工和熱攤鋪處理時，需要把銑刨廢料收集起來，統(tǒng)一運輸?shù)綖r青拌和廠，將銑刨廢料和瀝青材料相互混合，同時加入新集料和再生劑，但是要注意各個材料的用量和比例，在熱態(tài)下進行混合與攪拌，最終形成瀝青混合料。無論使用哪種技術(shù)，都能夠?qū)U舊瀝青進行利用，達到節(jié)約資源和提高資源利用率的目的。運用瀝青循環(huán)利用技術(shù)，可以降低高速公路工程的建設(shè)成本，減少公路施工中新瀝青材料的用量，對廢舊瀝青進行處理，確保瀝青材料能夠被二次利用，提高高速公路工程的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

2.4 減少環(huán)境污染，科學處理垃圾

施工單位要在施工的過程中加強環(huán)境保護，環(huán)境監(jiān)管單位要在高速公路施工期間進行監(jiān)測，將高速公路工程施工對環(huán)境的影響降到最低。建設(shè)單位要從以下幾個方面進行控制：第一，減少大氣污染。公路施工期間極易形成粉塵，為減少粉塵污染，需要合理布局，將各儲料場與拌和站布置在相對安全的區(qū)域，盡量不要安排在市區(qū)之中，而且不能靠近學校和醫(yī)院等建筑，儲料場等空間和其他建筑構(gòu)筑物的距離要在200m以上。運輸高速公路的施工材料時，要進行灑水處理，減少空氣中的粉塵，例如，某工程的土質(zhì)屬于低液限黏土，經(jīng)常會出現(xiàn)揚塵污染，工作會在開工前進行灑水，以此來控制揚塵問題。運輸土壤等材料時，可以采用袋裝的方式，或者用篷布、苫布等布料覆蓋在材料上，以免顆粒狀材料直接飄散到大氣環(huán)境中。第二，減少水污染。高速公路施工有可能會需要混凝土材料，可以在施工現(xiàn)場的附近設(shè)置沉淀池，將公路施工中的污水運輸?shù)匠恋沓刂?，?jīng)過處理和檢測之后，再將水體排出。要想對生活廢水進行處理，可以設(shè)置隔油池，按照相同的方法進行處理。第三，減少光污染，高速公路施工有可能需要在夜間施工，夜間照明燈非常亮，如果高速公路周邊有住宅，將會對居民造成影響，可以在施工區(qū)域的邊界處設(shè)置夜間擋光板，對燈光的角度進行調(diào)整，還可以在燈具上安裝燈罩，遮擋光線，使用大型照明燈具之前，提前調(diào)整角度，采用多種方法控制光污染。第四，控制噪聲污染，高速公路施工需要使用機械設(shè)備，啟動機械設(shè)備后，往往會產(chǎn)生較大的噪聲，所以，選擇機械設(shè)備時，不僅要關(guān)注機械設(shè)備的節(jié)能性，還要考慮機械設(shè)備的振動情況和噪聲情況，盡量選擇噪聲較低的機械設(shè)備。施工單位還可以對高速公路的施工現(xiàn)場進行圍封或遮擋，減弱噪聲。某些工作的噪聲較大，盡量將這類工作安排在白天，避免夜間施工噪音過大，影響附近居民休息。

2.5 應(yīng)用綠色低碳施工技術(shù)

高速公路施工需要運用多種施工工藝，施工單位確定施工工藝時，需要考慮高速公路各個路段的環(huán)境情況，面對不同地質(zhì)條件時，要采用不同的施工工藝，高速公路工程有可能還會存在跨河、跨隧道的情況，需要在橋梁施工和隧道施工中應(yīng)用綠色低碳施工技術(shù)。在條件允許的情況下，盡量使用綠色低碳施工技術(shù)。施工單位可以使用溫拌瀝青路面技術(shù)，在拌和材料的時候，往往會形成一部分有害氣體，該技術(shù)能夠減少有害氣體的含量，在溫拌瀝青路面技術(shù)的應(yīng)用中，二氧化碳的排放量能夠降低61.5%，氮氧化合物的排放量能夠降低73.5%，二氧化硫的排放量能夠降低74.6%，煙塵排放量能夠降低53.8%。

施工單位還可以運用高性能瀝青路面技術(shù)，先進的施工技術(shù)能夠減少路面病害發(fā)生的可能性，延長高速公路的使用壽命，在高性能瀝青路面技術(shù)的應(yīng)用中，打造綠色公路。施工單位還可以使用粗填料高路堤工后沉降碾壓—強夯控制技術(shù)，該技術(shù)能夠讓高速公路的路堤部位具備更高的強度，讓路面更加穩(wěn)定。

3 高速公路工程施工案例分析

3.1 工程概況和改造方案

某高速公路工程的總長度為21.5km，運營4年之后，高速公路的路面上出現(xiàn)了各種病害問題，大部分為橫縱向裂縫，約1/4的病害屬于修補類病害。為了解決病害問題，同時還要遵循低碳理念，施工單位決定采用低碳型橡膠瀝青薄層罩面技術(shù)，使用的材料主要為3cm低碳型TBRA-SMA9.5罩面。裂縫小于5mm時，先進行灌縫處理，再進行罩面施工；裂縫在5～20mm之間時，先開鑿處理，再鋪筑罩面材料；裂縫大于20mm時，先對局部區(qū)域進行挖補處理，再鋪筑罩面和瀝青面層。

3.2 施工工藝

使用材料時，嚴格控制施工溫度，溫度控制要求如表1所示。由于橡膠瀝青材料具備較強的黏度，所以要持續(xù)進行攪拌，以免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，瀝青材料的存儲時間不可以超過1周。

表1 瀝青混合料各個施工階段的溫度控制要求

施工人員要檢查橡膠瀝青材料，確?；旌狭夏軌?qū)⒓先堪瑴蕚洳牧蠒r，把水泥和添加劑放入拌和倉，干拌5s之后，添加橡膠瀝青材料，溫拌300s。準備好材料之后，在路面上進行攤鋪，攤鋪完成后，將殘留的材料清理干凈，如果在攤鋪期間發(fā)現(xiàn)油斑，要立即將其清除，在對應(yīng)的區(qū)域填補熱料，如果油斑超過5cm，就要在對應(yīng)區(qū)域撒上機制砂，整個攤鋪施工的環(huán)境溫度不得低于15℃。攤鋪工作結(jié)束之后要進行壓實施工，本工程使用的是雙鋼輪壓路機，在鋼輪表面灑水，保持一定的濕度，但是要控制水量，避免混合料溫度過低。碾壓速度處于1.5～3.5km/h之間，在初壓階段，包括1遍靜壓和3遍振壓；在復壓階段，進行2遍振壓；在終壓階段，進行1～2遍靜壓。

3.3 施工效果

對高速公路路面性能進行檢測，壓實度為94.7%，水系數(shù)為13ml/min，摩擦擺值為58BPN，平整度為0.75mm，構(gòu)造深度為0.77mm，均符合公路性能指標。改造之前，高速公路的破損、車轍、平整度、摩擦系數(shù)分別為87.7、88.6、89.8、90.4；改造之后，分別為100、99.3、98、98.3；通 車2年后，分別為97.5、94.1、95.5、95.2。總體來說，該技術(shù)對廢舊的橡膠輪胎進行二次利用，符合低碳和節(jié)能的要求，減輕了環(huán)境污染。

4 結(jié)語

在低碳理念的指導下，高速公路工程的施工單位要主動研究和運用綠色施工技術(shù)，打造綠色公路和綠色交通體系，減少資源能源的浪費，盡量使用可回收利用的材料，使用可再生的清潔能源，瀝青材料是高速公路路面施工的重要材料。對瀝青循環(huán)利用技術(shù)進行應(yīng)用，通過綠色施工技術(shù)減少高速公路工程的能源資源消耗，避免了高速公路施工對環(huán)境帶來嚴重破壞，滿足低碳環(huán)保的要求。