“绿色、环保、循环、低碳”理念在G105公路改建示范工程中的应用

张春梅，王 坤

（1.菏泽市公路勘测设计院，山东 菏泽 274000；2.菏泽市公路规划设计院，山东 菏泽 274000）

1 项目基本情况

G105京珠线金乡单县界至黄河故道段改建工程北起山东金乡单县交界，向南过单县、曹县，止于山东河南省界，路线起讫桩号K662+677～K725+720，全长63.043km。

2 设计方案

2.1 路基填料固化、循环利用方案

本项目K662+677～K679+142.5、K687+233.8～K725+720段路基宽度为16.5m，改建后宽度为24.5m。由于本地区土质主要为低液限粉土、低液限黏土。由于低液限粉土是很差的路基用土，含有较多的粉土，虽具有一定的黏性和塑性，但不稳定，凝聚力很差，水浸易成流体状态（泥浆），干旱时则扬尘，只可将低液限粉土作为路堤的下层，路堤上层宜采用非粉质土，如低液限黏土等。当路基填料CBR值不能达到设计要求时，应对其进行掺灰处理。施工图设计对路床上部40cm进行水泥土改善，水泥剂量为5%，道路两侧不良地质路段可采用城市建筑垃圾弃方等进行换填。

设计方案：为提高路基前期强度及节约资源，对路床上部20cm的110137m3填土，采用4%+1.5/10000化学固化剂进行改善，该方案需掺加水泥793t、固化剂29.7t。

工程造价：施工图设计路床上部20cm水泥改善土（灰剂量5%）造价为745.4万元；示范工程造价为793.4万元，增加48.0万元，但可节约水泥1982t。

2.2 基层厂拌冷再生技术方案

厂拌冷再生技术是将旧沥青路面基层铣刨后运到混合料拌和场（厂），通过破碎、筛分，并根据旧料中集料级配等指标，掺入一定数量的新集料（碎石）、再生结合料（水泥、石灰等）拌和，使混合料达到规定基层混合料的各项指标，重新铺筑，形成路面基层的一种技术。

实践证明，基层再生技术是公路建设和养护可持续发展的重要组成部分，具有重要的现实意义：①节约资源，基层冷再生技术能最大限度地利用废旧基层混合料，节省大量砂石料，减少大量的能源消耗，同时每一条投入运营进入养护维修期的沥青混凝土路面都是一个潜在的可再生能源基地；②保护环境，旧路面冷再生基层技术通过重复利用旧沥青路面混合料，防止路面废料对弃料点及周边环境的污染，有效地保护林地和耕地，维护自然景观和生态环境，意义重大。

施工图设计对旧路病害处理后，对挖除的旧路材料进行集中堆放。

设计方案：对旧路病害处理、旧路铣刨、旧路调拱铣刨等产生基层材料进行冷再生处理。对旧路处理共产生63771m3铣刨料。考虑铣刨料运输、筛分及破碎等过程中的损耗率为5%，实际利用旧路基层铣刨料为95%，计60583m3，冷再生中掺加碎石30%，共计25964m3；可生成水泥稳定碎石混合料86547m3。生成的冷再生料可用于病害处理、平面交叉基层处理及部分新铺路面结构层共78948m3，剩余7599m3可用于部分新铺路面基层。

工程造价：施工图设计中，此项含旧路铣刨料运输及生产水泥稳定碎石的费用计3495.0万元；示范工程中增加铣刨料破碎、筛分费用及冷再生水泥稳定碎石费用合计为2405.3万元，减少1089.7万元。本方案可节约新水泥稳定碎石混合料 86547m3，计 199058t。

2.3 沥青混合料温拌技术

沥青混合料温拌技术是指，施工温度介于热拌沥青混合料和常温拌和沥青混合料之间的沥青路面施工技术。在相同原材料的条件下，拌和温度为110～130℃（针对普通沥青而言，改性沥青的拌和温度稍高），一般比热拌温度低20～30℃。

温拌技术具有以下优点：

（1）热拌沥青混合料由于在生产和施工过程中温度较高，会排放出大量的废气和粉尘，这些气体中的有害成分主要有CO、CO2、SO2以及NOx类等，严重污染了周围环境以及大气环境，并对操作人员的健康也存在较大威胁。温拌沥青技术的应用，降低了施工温度，减少了能源消耗，减少了有害物质的排放。

（2）热拌沥青混合料的拌和与施工温度较高，在此过程中，沥青会发生一定程度的老化。而温拌沥青混合料由于温度相对较低，可减小沥青短期老化的影响，延长路面使用寿命，减少后期养护造成的能源消耗。

（3）热拌沥青在低温下不得进行路面施工，但在温拌技术的作用下，沥青混合料的低温和易性好，更容易压实，减少了施工的组织成本，同时在降低温度之后也能减少机械设备的老化问题，间接地减少了施工所消耗的成本。

设计方案：对单县西环终点至德商路口段（K687+233.8～K713+000）左幅下面层大粒径透水性沥青混合料采用温拌技术，温拌沥青混凝土工程量为23479m3，温拌剂掺加量为沥青混合料的4‰，计225t，温拌沥青混凝土节约燃油用量约为2.0kg/t。本方案可节约燃油约113t，且在施工过程中，可以节省1台大吨位胶轮压路机台班费，每天约合2000元/台班。

工程造价：施工图设计中采用常规施工工艺，生产23479m3大粒径透水性沥青混合料为2483.3万元；示范工程为2554.8万元；增加71.5万元。可节约重油113t。

2.4 沥青混凝土拌和站油改气技术

随着沥青搅拌站骨料加热技术的不断革新和排放环保标准的持续提升，沥青混凝土骨料加热燃料经历了煤、柴油、重油、燃气等多种燃料的变迁。目前，较常用的重油价格不断攀升，导致沥青混凝土加热的成本越来越高，另外，重油中复杂的成分对燃烧系统损害较大，燃烧残留和燃烧后产生的有害气体对成品料质量、设备除尘系统都有较大影响，而且难以达到排放环保要求。为了确保骨料加热质量，降低燃烧系统故障率，实现沥青混凝土生产的低成本和低排放，对重油燃烧器进行技术改造，以实现油、气两用功能的油改气技术在沥青搅拌站上得到逐步推广和应用。

沥青搅拌站油改气技术是指，将经过低温（-162℃）处理后的天然气用作沥青搅拌站骨料加热燃料，替代传统的重油、橡胶油等燃料对沥青混合料进行加热的技术。采用该技术后，液化天然气和重油等燃料可以共用一个燃烧器，通过不同阀门开关实现“油气”管道的切换，使燃烧器实现油气两用。

沥青混凝土搅拌站油改气具有以下优点：

（1）简单易控。重油的控制系统复杂，且易洒、易漏，而天然气直接由管道输送，经天然气减压站减压后直接送到用气点，流程简单易于控制。

（2）经济、高效。天然气的热量值单价更为经济，燃烧效率高于重油，热量利用效率提高10%～20%，能有效降低生产成本。

（3）绿色环保。重油中硫、氮等元素含量较高，燃烧时产生SO2及氮氧化物会造成一定程度的污染，且重油黏附力强，一经污染，难以清除。而天然气燃烧后基本无污染，是国家政策推广和普及的能源。

（4）降低设备故障率。重油的特性与原油产地、配制原料的调和比有很大关系，成分复杂，杂质较多而且具有较强的腐蚀性，会对搅拌站中的油泵、燃烧器等核心组件造成损坏，重油燃烧后的残留会影响混合料的质量，而且也是导致除尘布袋自然事故的重要因素。而作为清洁能源的天然气，由于其优良的燃烧特性，则可以完全消除对设备带来的这些不良影响。

设计方案：本项目所需沥青混合料174752m3，其中一般路面工程168095m3，平面交叉工程6657m3；热沥青下封层1560802m3，计15608m3；合计为190360m3，计456864t，计划安装5台沥青混凝土拌和站。

工程造价：施工图设计采用常规施工工艺。示范工程采用油改气方案，改装及设备费用为60万元，本项目共5台拌和站，共需增加改装费用300万元。

可节约的成本及产生的社会效益包括以下方面。

（1）直接成本。拌和站每生产1t成品沥青拌合料需消耗重油7kg，重油市场价格为4000元/t，则生产1t混合料所耗重油成本为28元；改用天然气加热需天然气6m3，天然气按4元/m3市场价格计算，则生产1t混合料所耗燃料成本为24元；每吨成品沥青拌和料可节约4元，本项目共需沥青混合料456864t，则可节约直接成本182.7万元，相当于457t重油。

（2）维护保养成本。液化天然气由于燃烧充分，对燃烧器等的损耗几乎可以忽略；相反，以重油、橡胶油等做燃料，需要经常更换泵头、燃烧器、除尘器等装置，产生相应的器具维护费用。据粗略估计，使用重油、橡胶油的大型沥青拌和站每年器具维护费用大约在10万元以上。

（3）社会效益。天然气经过净化、冷凝成液化气后，没有任何其他杂质，可以充分燃烧，无灰尘、气味污染。而重油、橡胶油等燃料，由于其组分复杂，杂质含量高，燃烧不充分，易造成黑烟、粉尘等废气污染。

3 结语

通过G105京珠线金乡单县界至黄河故道段绿色环保循环低碳公路示范工程的实施，逐步形成绿色环保循环低碳公路发展新模式，为国省道干线公路改建工作提供实体示范工程。

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