綠色環(huán)保技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用分析

摘要 為充分發(fā)揮綠色環(huán)保技術(shù)優(yōu)勢，提高公路工程施工的綠色環(huán)保效應(yīng)。該文以山西某高速公路工程為例，遵循自然優(yōu)先、整體優(yōu)化、服務(wù)地方、示范引領(lǐng)的原則，提出具體的綠色環(huán)保施工技術(shù)要點(diǎn)。該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)保效益等方面均獲得良好的成效。研究成果以期為相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒與參考，全面提高公路工程施工的綜合效益。

關(guān)鍵詞 高速公路工程；綠色環(huán)保技術(shù)；生態(tài)修復(fù)；可再生資源

中圖分類號(hào) U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0164-03

0 引言

高速公路作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的核心，既為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供便利條件，同時(shí)傳統(tǒng)的施工作業(yè)也對(duì)自然環(huán)境造成一定影響，伴隨著大量的資源消耗、土地破壞、噪音污染等負(fù)面效應(yīng)?；诖?，結(jié)合具體工程實(shí)例，在高速公路工程施工建設(shè)中探索和運(yùn)用綠色環(huán)保技術(shù)，有效減少對(duì)自然環(huán)境的損害，降低資源消耗，改善施工過程中的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為可持續(xù)發(fā)展的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐支持具有重要意義。

1 山西某高速公路工程概況

山西某高速公路全線長度105.639 km，設(shè)計(jì)行駛速度80 km/h，為雙向四車道設(shè)計(jì)，整體式路基寬度24.5 m，概算總造價(jià)127.17億元，公路橋涵設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)。

山西某高速建設(shè)規(guī)模大，路線里程長，征占用土地?cái)?shù)量較多，其建設(shè)與運(yùn)營將不可避免對(duì)沿線區(qū)域的社會(huì)生態(tài)環(huán)境、聲環(huán)境、水環(huán)境以及空氣質(zhì)量環(huán)境等方面產(chǎn)生負(fù)面影響，并形成新的污染源和水土流失來源。同時(shí)，該高速公路項(xiàng)目位于呂梁山生態(tài)脆弱區(qū)，是黃河中游重要的生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，是山西省重要的生態(tài)屏障區(qū)，生態(tài)區(qū)位十分重要，但該區(qū)域生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，生態(tài)修復(fù)難度較大。為促進(jìn)呂梁山區(qū)生態(tài)保護(hù)與修復(fù)，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，該工程深入貫徹新時(shí)期綠色公路建設(shè)理念，從源頭著手，最低程度破壞環(huán)境，最大限度生態(tài)修復(fù)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源特色，整合旅游資源，著力打造全省綠色公路典型示范工程。

2 山西某高速公路工程綠色施工遵循原則

2.1 自然優(yōu)先原則

該高速公路沿線范圍內(nèi)具有良好的生態(tài)環(huán)境條件，在施工時(shí)最大限度保護(hù)公路沿線的原地形地貌，恢復(fù)沿線生態(tài)環(huán)境，減少對(duì)生態(tài)、水環(huán)境、聲環(huán)境的不利影響，使公路施工和自然深入融合[1]。

2.2 整體優(yōu)化原則

該高速公路施工力求做到整體優(yōu)化，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)充分考慮全生命周期，使施工技術(shù)方案更具有整體性。

2.3 示范引領(lǐng)原則

山西某高速公路在施工時(shí)為契合于綠色施工理念，積極運(yùn)用新材料、新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備。以示范引領(lǐng)作用，為黃河流域沿線各省的建設(shè)樹立綠色公路建設(shè)標(biāo)桿。

3 山西某高速公路工程綠色施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 確定公路生態(tài)線路，集約用地資源

山西某高速公路項(xiàng)目位于黃土高原呂梁山區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)，路線從蔡家川森林公園的東邊界外經(jīng)過，并途經(jīng)多處自然、歷史人文景點(diǎn)。沿線地貌分為黃土殘塬區(qū)、梁峁?fàn)铧S土丘陵、山間河谷區(qū)，植被生長密度低。此外，沿線聲環(huán)境和環(huán)境空氣敏感點(diǎn)較多。因此，在生態(tài)線路施工布局時(shí)，堅(jiān)持生態(tài)選線理念，力求減少對(duì)自然及生態(tài)系統(tǒng)的破壞，實(shí)現(xiàn)集約用地資源。具體技術(shù)要點(diǎn)如下：（1）所確定的生態(tài)線路避讓縣城區(qū)集中飲用水水源地均莊水源井保護(hù)區(qū)、縣級(jí)文物保護(hù)單位下文物遺址、國家級(jí)文物保護(hù)單位千佛洞、森林公園等區(qū)域。（2）路線走向盡量與河流走向吻合，不強(qiáng)拉直線、不硬性切割地形，不刻意追求高指標(biāo)，減少高填深挖，降低邊坡高度，降低建設(shè)能耗[2]。通過上述技術(shù)措施，保護(hù)和節(jié)約沿線珍貴的生態(tài)環(huán)境及人文環(huán)境資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

3.2 合理選擇棄渣場位置，充分利用土地資源

為實(shí)現(xiàn)土地資源的充分利用，在棄渣場選址時(shí)充分運(yùn)用綠色施工技術(shù)要點(diǎn)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)總棄方量為3500萬立方米，沿線范圍內(nèi)共規(guī)劃布局88個(gè)棄渣場。為充分保護(hù)土地資源，該項(xiàng)目對(duì)剝離的表土、洞渣等充分利用，嚴(yán)格遵循少用土地、林地的原則確定棄渣場位置，盡量規(guī)避對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)以及景觀保護(hù)地的影響。

該高速公路某隧道出口原計(jì)劃設(shè)置在自然保護(hù)區(qū)的范圍內(nèi)，考慮綠色施工技術(shù)要求，決定取消原棄渣場。在自然保護(hù)區(qū)范圍外確定隧道出口的棄渣場，以減少對(duì)自然環(huán)境的影響。同時(shí)該棄渣場用地為永久使用，在項(xiàng)目竣工后，為實(shí)現(xiàn)土地資源的充分利用，用于隧道應(yīng)急救援中心的修建。

3.3 臨時(shí)設(shè)置永臨結(jié)合，推進(jìn)節(jié)能降耗

“永臨結(jié)合”的實(shí)踐，體現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展理念的結(jié)合，最大限度利用既有資源和降低新建設(shè)施的需求，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、高效性和環(huán)保性的統(tǒng)一。

（1）在駐地建設(shè)方面。山西某高速施工不同于傳統(tǒng)臨時(shí)占地方式，購買彩鋼板、混凝土等建筑材料新建項(xiàng)目部。在項(xiàng)目撤場時(shí)也將產(chǎn)生較多的建筑垃圾，降低資源利用效率。該項(xiàng)目在施工駐地時(shí)采取“以租代建”的方式[3]。在公路沿線范圍內(nèi)符合租賃條件的房屋以租賃方式利用，若不具備租賃條件，則采用新建方式。基于上述技術(shù)措施，該項(xiàng)目節(jié)約土地占用46 200㎡，具有良好的生態(tài)效益。

（2）在廠站建設(shè)方面。山西某高速施工遵循“三集中”原則，即在全線推行拌和站、預(yù)制廠、鋼筋加工廠“三集中”建設(shè)，充分發(fā)揮集中管理的優(yōu)勢。在廠區(qū)引入智能化加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)混凝土拌和、構(gòu)件預(yù)制、鋼筋加工的集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，從源頭確?；炷两Y(jié)構(gòu)、預(yù)制件和鋼筋加工質(zhì)量，有效解決以往項(xiàng)目中廠站分散、標(biāo)準(zhǔn)不一、產(chǎn)能低下等問題。如圖1所示為山西某高速公路鋼筋智慧加工廠，在沿線范圍內(nèi)共有55個(gè)拌和廠，48個(gè)鋼筋加工廠，15個(gè)預(yù)制梁場，與常規(guī)施工相比節(jié)約土地資源占用約46萬平方米。

（3）在預(yù)制廠建設(shè)方面。山西某高速為山區(qū)高速公路，項(xiàng)目沿線平整寬闊地段少，且多為農(nóng)田。為了最大限度減少梁板預(yù)制廠和運(yùn)梁通道對(duì)環(huán)境的破壞以及占用農(nóng)田的情況，采取以下措施節(jié)約線外征地：①優(yōu)化線路設(shè)計(jì)，通過地形勘測和地質(zhì)調(diào)查，選擇經(jīng)過地形相對(duì)平緩或者不利用耕地的區(qū)域進(jìn)行線路布置，減少對(duì)農(nóng)田的影響。②運(yùn)梁通道優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用可再生材料、減少廢棄物的產(chǎn)生、降低能源消耗等措施改進(jìn)梁板預(yù)制廠技術(shù)，將運(yùn)梁通道建設(shè)在征地紅線外，提高梁板制造的環(huán)境友好性。③山西某高速施工探索將預(yù)制梁廠硬化層再利用作為路面結(jié)構(gòu)層使用，節(jié)約額外征地、加快工期進(jìn)度，降低施工成本、促進(jìn)生態(tài)和諧。

3.4 CFB灰渣路基填筑，提高資源配置效率

為實(shí)現(xiàn)綠色施工，山西某高速公路創(chuàng)新性運(yùn)用CFB灰渣路基填筑，全線推廣CFB灰渣在施工中的應(yīng)用。該項(xiàng)目累積使用12萬噸CFB灰渣，用于低標(biāo)號(hào)混凝土預(yù)制塊的制作、臺(tái)背回填以及路基填筑等施工工序，具體施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

3.4.1 施工準(zhǔn)備

為確保公路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、平整度和排水條件，以提高使用壽命和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)CFB粉煤灰粗渣的充分利用，落實(shí)如表1的施工準(zhǔn)備工作[4]。

3.4.2 攤鋪施工

（1）在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，確定具體施工技術(shù)參數(shù)，該工程沿線范圍內(nèi)虛鋪系數(shù)為1.20，虛鋪厚度為40.20 cm，壓實(shí)厚度為33.50 cm。（2）在具體施工時(shí)，先對(duì)水平寬度為2 m的包邊土進(jìn)行攤鋪，再以滾攤法對(duì)CFB粉煤灰粗渣進(jìn)行攤鋪。嚴(yán)格控制車輛的行進(jìn)方向和速度，禁止車輛調(diào)頭和急剎。（3）該項(xiàng)目將CFB灰渣路基劃分為多個(gè)工段，各回填工段的搭接長度為150 mm，并嚴(yán)格控制搭接位置的壓實(shí)度。（4）完成CFB粉煤灰攤鋪整平后，達(dá)到最佳含水量的1.05～1.10倍后，有序指導(dǎo)壓實(shí)施工。

3.4.3 壓實(shí)與驗(yàn)收

如圖2所示為山西某高速公路CFB灰渣碾壓作業(yè)現(xiàn)場。完成CFB粉煤灰粗渣攤鋪后，及時(shí)跟進(jìn)碾壓施工作業(yè)，確保當(dāng)天完成攤鋪的混合料當(dāng)日完成碾壓，減少環(huán)境因素對(duì)施工材料的影響。先利用20 t壓路機(jī)穩(wěn)壓2遍，再利用振動(dòng)壓路機(jī)完成2遍的靜態(tài)碾壓。完成碾壓作業(yè)后，基于如表2所示的CFB灰渣碾壓壓實(shí)度要求，檢查壓實(shí)度指標(biāo)，達(dá)到要求后進(jìn)行上部填筑。

3.5 高速+光伏，高效利用可再生資源

山西某高速沿線范圍處于黃土高原，具有地勢高，太陽能資源豐富，年日照時(shí)間長，可開發(fā)利用潛力大的特點(diǎn)。在綠色環(huán)保施工背景下，該工程將光伏融入施工中，做到“高速+光伏”，使公路段的用能模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，具有良好的減碳、降碳效果[5]。

為打造“高速+光伏”施工項(xiàng)目，該工程沿線范圍內(nèi)建設(shè)22座分布式光伏電站，總裝機(jī)容量8.3 MW，其中屋面光伏0.93 MW、地面光伏4 MW、光伏車棚2.95 MW、邊坡光伏0.4 MW。電站投入使用后，計(jì)劃為運(yùn)營期節(jié)約綠化費(fèi)用支出176.93萬元，每年可提供清潔能源960.39萬kWh，減少電費(fèi)支出51.86萬元/年。

山西某高速公路光伏技術(shù)的應(yīng)用主要包括以下幾點(diǎn)：（1）屋頂光伏。在高速公路沿線收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧管站內(nèi)的建筑物屋頂綜合運(yùn)用水平屋頂固定式光伏支架。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際情況對(duì)支架形式進(jìn)行選擇。該高速公路采取單坡式全鋪方案完成建設(shè)屋頂分布式光伏電站，棚頂光伏組件為450 W單晶硅，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為壓塊式水泥，以單坡固定傾角形式安裝光伏組件。光伏組件經(jīng)過4 mm2直流銅芯電纜串流后匯入光伏逆變器，隨后接入光伏并網(wǎng)柜，與國家電力系統(tǒng)相接，為站區(qū)提供清潔能源。（2）地面光伏。該高速公路隧道中央隔離帶、互通等閑置空地位置設(shè)置地面固定式光伏支架，支架體系為Q235B高強(qiáng)度鍍鋅鋼，光伏組件為540 W高效單晶硅，實(shí)現(xiàn)以清潔能源供能，為高速公路隧道提供能源供應(yīng)。（3）光伏車棚。在高速公路沿線收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)位置應(yīng)用光伏車棚，以實(shí)現(xiàn)太陽能向電能轉(zhuǎn)換，為站區(qū)提供清潔能源。

3.6 公路邊坡生態(tài)修復(fù)，減少對(duì)自然生態(tài)的影響

為契合于綠色環(huán)保施工理念，該工程堅(jiān)持“全線見綠”理念，打造“一坡一景”的景觀風(fēng)貌，在沿線范圍內(nèi)各級(jí)邊坡原設(shè)計(jì)的圬工防護(hù)，調(diào)整為綠色植草防護(hù)，有效提升生態(tài)保護(hù)。

如圖3所示為邊坡綠化生態(tài)防護(hù)。在邊坡工程防護(hù)和植物防護(hù)生態(tài)修復(fù)方面，堅(jiān)持“全線見綠”，全線路塹邊坡均實(shí)現(xiàn)生態(tài)綠化。將原設(shè)計(jì)中的全護(hù)面墻優(yōu)化調(diào)整為“工程防護(hù)+植物防護(hù)”相結(jié)合的方式，應(yīng)用六棱塊+植草、拱形骨架+植草、框格梁生態(tài)防護(hù)填充植生袋等工程與生態(tài)防護(hù)相結(jié)合的技術(shù)。對(duì)于植被覆蓋難度較大的路段，采取六棱塊+礫石、拱形骨架+礫石覆蓋防護(hù)，以減少水土流失，確保邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為后續(xù)邊坡綠植創(chuàng)造良好條件[6]。

在沿線路塹邊坡中，36 483.315 ㎡實(shí)施護(hù)腳墻+三聯(lián)邊坡生態(tài)修復(fù)；41 743.52㎡實(shí)施三聯(lián)邊坡生態(tài)修復(fù)。利用物理防護(hù)—錨桿加鍍鋅機(jī)編金屬網(wǎng)、抗蝕防護(hù)—專用纖維和黏結(jié)材料合理配比、植被生態(tài)修復(fù)防護(hù)三重措施聯(lián)合構(gòu)成邊坡修復(fù)。通過上述技術(shù)措施的應(yīng)用，大幅度提升山西某高速公路綠化工程的綠化效果和質(zhì)量，減少公路帶來的環(huán)境負(fù)面影響，尤其提高公路整體的綠化覆蓋率，使本土綠化物種多樣性和群落結(jié)構(gòu)更加豐富，對(duì)區(qū)域生態(tài)也更為安全有利。

在公路隧道出入口位置，為避免“黑洞效應(yīng)”出現(xiàn)，在洞口位置實(shí)施自然式群落種植，確保種植植被與周圍山體景觀和諧統(tǒng)一融為一體，以減少對(duì)視覺的干擾，保證車輛通行安全，所選用的綠化植物包括新疆楊、油松、檜柏、榆葉梅、連翹等。

4 結(jié)束語

綠色環(huán)保技術(shù)在山西某高速公路施工中的應(yīng)用具有以下三重效益：一是經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)用低碳環(huán)保耐久性路面和路域生態(tài)工程技術(shù)，提高橋梁、隧道等設(shè)施的結(jié)構(gòu)耐久性，減少后期養(yǎng)護(hù)維修的經(jīng)濟(jì)投入；二是社會(huì)效益，運(yùn)用綠色環(huán)保技術(shù)，合理保護(hù)、傳承、展示沿線豐富的人文和景觀資源，引領(lǐng)交通運(yùn)輸業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；三是環(huán)境效益，加強(qiáng)公路沿線自然景觀與人文景觀的融合，實(shí)現(xiàn)科技示范路“車在路上行，人在畫中游”的美好意境。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-02-23

作者簡介：張紅松（1988—），男，本科，工程師，研究方向：道路與橋梁。