绿色公路技术在“碳达峰碳中和”中的思考与应用_韩伟学.pdf

建筑节能建 筑 技 术 开 发 151Building Energy ConservationBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月绿色公路技术在“碳达峰碳中和”中的思考与应用韩伟学（青海省交通控股集团有限公司，西宁 810000）摘要 为实现我国碳达峰、碳中和的目标，坚持绿色低碳发展道路，位于青藏高原地区的花久高速公路项目，在施工建设阶段综合运用温拌沥青路面技术和工程创面植被恢复与腐殖土综合应用技术，取得了可观的节能减排效益，为实现碳达峰碳中和及绿色公路建设提供了有益思路和探索经验。关键词 道路建设；绿色公路；节能减排；碳达峰碳中和 中图分类号 TU 7 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）02-0151-03CONSIDERATION AND APPLICATION OF GREEN ROAD TECHNOLOGY IN CARBON NEUTRALHan Wei-xue AbstractIn order to achieve the ambitious goal of Chinas carbon peak and carbon neutral,and adhere to the green low-carbon development road,the Huajiu highway project,located in the Tibetan plateau region,has achieved considerable energy saving and emission reduction benefits by making comprehensive use of warm-mix asphalt pavement technology and engineering trauma surface vegetation restoration and humus integrated application technology during the construction stage,contributing to the realization of carbon peak and carbon neutral,and providing useful for green road construction.It provides useful ideas and exploration experience for green road construction.Keywordsroad construction;green highway;energy saving and emission reduction;carbon neutral随着全球经济持续发展，人类生产生活向大气排放温室气体量越来越大，人类的生存与发展将会面临严峻的威胁。在现代经济社会活动中，土木建筑建设活动是造成资源消耗、污染排放、环境破坏的主要原因之一，特别是在道路建设过程中，大量的开辟原生态林地、草地及开山取石等活动不仅造成了生态的破坏，建设过程中机械工作及材料生产造成的有害气体排放也是极大。在碳达峰碳中和新时代背景下1-4，交通运输部印发关于实施绿色公路建设的指导意见，提出集约利用通道资源、积极应用节能技术和清洁能源、大力推行废旧材料再生循环利用绿色公路建设任 务5-6。由此可见，以往粗犷式发展已无法满足社会发展要求，道路建设行业应推行科学、绿色、高效的发展模式。依托青海花久高速公路项目开展绿色公路建设技术研究，以建设与生态和谐发展为思路，并采用新技术新方法实现绿色公路建设，对实现碳达峰碳中和目标、推广建设绿色公路具有积极意义。1 道路建设中的“碳达峰碳中和”思考我国幅员辽阔，为了推进现代化发展，交通运输业发展迅速，现如今以已经成为名副其实的交通 大国。然而，公路工程建设和养护施工对我国石化能源消耗、环境污染和生态破坏不断带来新的挑战7。碳达峰碳中和主要有两个方面，一个是碳排放，一个是碳的吸收。在道路建设中，降低碳排放可从以下几个方面思考：采用新工艺以实现高效作业，减少作业环节，降低能源消耗；采用环保材料，降低材料使用过程中污染物的排放；采用节能机械作业，降低机械作业过程中尾气或有害气体的排放。碳的吸收主要靠植物的光合作用，这就要求在道路建设中尽量减少对原生绿色植被的破坏，实现建设与生态共存。特别是在我国青藏高原地区，生态环境极为脆弱，现代化交通建设也势在必行，如何实现又好又快发展，促进经济建设与绿色生态和谐相处，值得工程建设人员深入思考与实践。从图1可以看出，我国西部地区的碳排放量从19972017年呈现出巨量增长的态势，环境规制指数同样表现出增长趋势，表明我国环境规制强度在逐步提升。3种环境规制中，命令型环境规制长期居于主体地位，并保持高位增长，与碳排放量变化趋势最为相收稿日期：20230105作者简介：韩伟学（1982），男，青海循化人，高级工程师，主要研究方向为绿色交通。建筑节能建 筑 技 术 开 发152 Building Energy ConservationBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017年份407市场型环境规制自愿型环境规制命令型环境规制碳排放356305254152101500碳排放量/亿吨环境规制指数203图1 19972017年西部地区不同环境规制与碳排放量变化图近，表明命令型环境规制对碳排放量产生一定影响。市场型环境规制具有一定的波动，且增长率较低，表明市场型环境规制增长潜力较大。在道路工程建设中，建设者多盲目追求效益而放弃一定的环境规制，在“碳达峰碳中和”发展目标下，道路工程建设需要从行业内部提高市场型环境规制作用，充分激发自愿型环境规制作用。2 绿色公路技术的研究与应用花久高速公路项目地位于青藏高原，地跨众多水系，为中国内陆、东南亚等地输送江源活水，别称“中华水塔”。由于青藏高原生态环境极为脆弱，加之全球气候变暖及人类活动影响，青海高原出现湿地面积萎缩现象，对区域内碳中和产生不利影响。根据项目地的生态及气候特点，本项目主要采取了高原寒区温拌沥青路面技术及高原寒区植被恢复与腐殖土综合应用技术，取得较好的应用效果。2.1 高原寒区温拌沥青路面技术2.1.1 应用意义高原寒区环境温度较低、高原生态脆弱，使用传统热拌沥青，维持拌和及摊铺的施工所需温度需要投入更多能源，施工排放有毒气体也对环境造成极大 影响。温拌沥青路面作业在技术上降低了施工作业对高寒高海拔地区环境温度的要求，可保障高寒地区施工连续性，提高高寒地区施工时长。该技术的作业温度相对传统热拌沥青作业温度可减低2030，可有效降低维持作业环境所需的能源消耗，减小沥青高温拌和造成温室气体排放，从根本上减少碳排放。2.1.2 实施方案目前，温拌沥青混合料主要实现方式有：添加有机添加剂、添加人工合成沸石法、添加温拌泡沫沥青混合料、采用乳化沥青产品。本项目采用沥青添加有机添加剂的方式，其实施过程较为方便，现场沥青铺设施工时将添加剂混合至沥青中即可。2.1.3 碳排放效益假定沥青混合料温度升高消耗的热量是等同的，即混合料每升高1，消耗相同的热量。混合料的比热是1.882 kJ/kg.，重油的产热效率为4.1107 kJ/t。根据热量计算公式：Q=CMT，式中：Q为热量；M为质量；C为吸热或放热过程的比热（容）；T为温度变化。烘干筒热效率按75%计，1 t沥青混合料每升高1所需的热量为：Q=1.8821 0001/75%=2509.33 kJ；此时供沥青混合料升温所需要消耗的燃料质量为2509.33/4.1107=0.061 2 kg。即1 t沥青混合料每升高1消耗的燃油为0.061 2 kg，当温度降低30时，每吨沥青混合料可节省燃油1.836 kg。花久公路共铺筑温拌沥青面层807 075.00 m2，约需197 733.38 t的沥青混合料，与热拌沥青混合料相比，可节约燃油363.04 t，以1 t燃油燃烧可产生CO2约3 t计，折算CO2减排量为1089.12 t。由此可见，在道路建设过程中，采用温拌沥青路面技术有利于减少碳排放，对实现绿色公路建设具有较好效果。2.2 高原寒区植被恢复与腐殖土综合应用技术2.2.1 应用意义工程建设所在地青藏高原是地球上最年轻的高原，其土壤发育时间较为年轻，是地球上最为独特的土壤区域之一，高原植被也是促进碳中和的“主力军”。由于高原生态系统及生态环境的独特性，高原植被受到破坏后难以恢复。本项目开辟道路产生的弃土是一种生态资源，是富含腐殖质的腐殖土，能够为植被生长提供必要的营养，同时土内存有各类植物的种子，是高原植被生长的温床。科学、合理地利用腐殖土并将其与植被草皮进行综合应用，可最大程度减小对原生态系统的破坏，有利于保护生态平衡，对实现碳中和具有积极意义。2.2.2 实施方案高原寒区植被恢复和腐殖土综合应用的实施措施建筑节能建 筑 技 术 开 发 153Building Energy ConservationBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月主要有草皮移植、草皮回铺、草皮回铺后养护三大步骤。草皮移植时采用分布式清表的方法进行草皮收集工作。针对不同类型的植物，了解其土壤中根须发育及营养物分布的垂直深度，不仅对植被进行收集，还需对深部腐殖土进行收集，将移植的植被合理放置于堆放场中并进行浇水追肥，保证其存活性。路堑边坡等施工完毕后，对坡面进行平整、规划回铺，回填腐殖土并进行浇水涵养，回铺草皮植被，减少土壤及养分流失。草皮回铺后进行养护工作，保持浇水追肥、禁牧封育，防治病虫害，保证植物存活率（图2）。草皮移植草皮回铺草皮回铺后养护选取草类掘取草皮移放平铺塞缝浇水追肥浇水追肥禁牧封育病虫害防治回填腐殖土浇水塞缝回铺草皮放线打号平整坡面装运草皮图2 工程创面植被恢复流程清表产生的草皮和腐殖土资源，经防护应用于花久公路建设中的边坡生态恢复、生态边沟建设及作为其他临时用地植被中的客土资源。利用无痕化施工，在边坡生态恢复和生态边沟建设等施工过程中，回铺20 cm厚腐殖有机土层，掺和适宜草皮草类生长的有机肥料和化肥，洒水保持土壤湿润状态，再回植草皮。施工中保持回植草皮顶面平顺，草皮块间细土填塞，达到根部保湿。利用腐殖有机土和草皮回植的无痕化施工工艺，不但节约公路建设中区域生态取土，减少高寒地区生态损伤破坏，提高边坡植被恢复的生态效果。花久高速项目共涉及38个标段，全线实施开展草皮移植与腐殖土利用工作，全线实施草皮移植共计552.47 m2，即8 287亩，腐殖土收集利用量281 m3。2.2.3 生态效益草皮移植和腐殖土利用旨在减少客土生态破坏，减少绿化工程费用，减少外客运土，从而降低运输能耗，节省运输成本，提高植被恢复生态效果。运输车辆运送1 t物品的百公里燃油消耗量为8 L，该地区的腐殖土密度为1 720 kg/m3。根据花久高速工程的现场施工情况，现场腐殖土收集利用量281 m3，即483.32 t，又可知若采取外购客土方式，其平均运输距离为34 km，通过计算可得累计消耗燃油共计1 314.63 L，折算CO2排放量为 2 839.60 t。由此可知，采用腐殖土综合应用措施可实现CO2减排量为2 839.60 t。2.3 绿色公路技术应用综合效果本项目采用高原寒区温拌沥青路面技术应用研究和工程创面植被恢复与腐殖土综合应用研究两个方面进行绿色公路技术研究探索。温拌沥青路面技术可有效降低维持作业环境所需的能源消耗，减小沥青高温拌和造成温室气体排放，从根本上减少碳排放。运用多年生植物草皮回铺利用，节约客土资源挖掘和运输，减小运距，利用就地取材减少工程车作业量，进而降低碳排放。3