基于低碳理念下的高速公路施工技术研究

王光明，杨欣，敖玉连，吴伟，张飞龙

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

施工单位要将低碳理念贯穿到高速公路设计、施工、运营的各个环节，始终牢记低碳理念的要求，施工人员要对低碳绿色施工技术进行研究，将其运用在高速公路工程中，减少能源资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发环境污染问题，在施工的过程中保护好生态环境。

1 高速公路施工对环境的影响

高速公路施工会带来大气污染，取沙取土、运输、存储、施工等环节都会带来扬尘污染，施工现场和周边地区的空气中含有大量烟气，降低空气质量。

高速公路施工会带来水污染问题，冲洗之后会形成含油污水，施工现场还会产生生活污水，垃圾混入水中同样会污染水体。

高速公路施工还会带来噪声污染和光污染，车辆运输、机械设备振动和路面施工等环节会产生较大的噪声，夜间使用大型灯具还会带来光污染。

2 低碳理念下的高速公路施工技术分析

2.1 使用节能机械设备

高速公路工程施工需要使用不同类型的机械设备，机械设备的使用会耗费较多的电能，还会耗费较多的油料，要想让高速公路施工过程满足低碳环保的要求，需要从机械设备上进行控制和调整，不再使用高能耗的机械设备，按照节油节电的原则选择机械设备，但是要注意机械设备的质量性能，还要考虑租用、购买、维护的成本费用，在资金充足的情况下尽量选择低能耗的机械设备。选择机械设备时，要比较不同厂家机械设备的能耗情况，对能源消耗量进行预估，当高速公路工程的施工工作全部结束之后，对能源消耗量进行统计，将预估的数据和统计的数据相互比较，如果实际能耗过大，要分析具体的原因，总结经验教训和完善管理制度。可以将能源消耗统计和人员绩效考核相关联，如果操作人员没有正确操作和规范操作，管理人员没有按照规定进行检查和维护，影响机械设备的性能，导致能耗较大，需要对相关人员进行批评，以此来增强工作人员的低碳意识，使工作人员具备节能观念，当天的工作结束之后，及时关闭机械设备，对机械设备进行检查、保养和维护，更换老旧设备、故障部件，淘汰能耗较大、性能较差的机械设备，引入节能型机械设备。

2.2 使用可再生资源和绿色能源

高速公路工程施工需要消耗大量的能源资源，要想按照低碳理念进行施工，就要对高速公路工程建设的各个方面进行控制，坚持走低碳节能和绿色环保的道路，越来越多的公路工程项目开始认识到低碳建设的优点，在公路的建设和改造等工程中秉持低碳理念。高速公路工程建设可以引进先进的施工技术和节能的机械设备，还可以使用可再生能源和可被循环利用的资源，这些操作都有利于降低碳排放量，减少能源和资源的消耗。高速公路可以在施工的过程中利用太阳能光伏发电技术，为高速公路服务区和隧道区域的照明设备供电，减少电能的消耗和二氧化碳的排放量。高速公路可以对绿色能源进行利用，在施工期间考虑该地区的环境条件，调查地理条件，分析气候变化规律，根据环境条件进行设计和施工，确保附属设施结构能够满足高速公路的实际需求。在绿色能源的应用中，可以建设能源收集和利用系统，完善公路的配套服务设施，改变传统的能源消费结构，以此来实现低碳节能的目标。具体来说，可以引入雨水回收利用系统，将系统建设在高速公路服务区中，雨水回收利用系统的构造如图1所示，在降雨之后，将雨水集中到一起，经过净化处理，就可以将雨水转化成干净的水源，用处理后的水源进行灌溉、洗车。已经有很多高速公路开始在服务区中建设中水回用系统，该系统能够处理100t废水，将这部分水用于绿化灌溉和卫生间冲洗，进一步提高水资源的利用率。

图1 雨水回收系统

2.3 应用沥青循环利用技术

沥青循环再利用技术包含多种技术，一是就地冷再生技术，采用冷破碎的方法，当路面破碎之后，对其进行翻松，加入适量的乳化沥青和外加剂，直接进行拌和、摊铺和压实，在旧路面的基础上形成新的路面。二是就地热再生技术，该技术又被称为热表面再生技术，该技术对加热旧路面面层的深度有一定的要求，深度不超过3cm的情况下，可以使用就地热再生技术。施工人员要将旧路面翻松，加入适量的再生剂，直接将路面铺筑成型。三是厂拌冷再生技术，准备热态的低黏度沥青，或者准备乳化沥青，为了制作再生混合料，要将准备的沥青材料和常温状态下的废旧沥青混合料混合到一起，同时还要加入新集料，控制各个材料的温度和比例，混合搅拌之后形成再生混合料，将材料运输到高速公路施工现场，直接进行摊铺和压实，完成路面施工工作。四是厂拌热再生技术，对高速公路的旧路面进行冷铣刨施工和热摊铺处理时，需要把铣刨废料收集起来，统一运输到沥青拌和厂，将铣刨废料和沥青材料相互混合，同时加入新集料和再生剂，但是要注意各个材料的用量和比例，在热态下进行混合与搅拌，最终形成沥青混合料。无论使用哪种技术，都能够对废旧沥青进行利用，达到节约资源和提高资源利用率的目的。运用沥青循环利用技术，可以降低高速公路工程的建设成本，减少公路施工中新沥青材料的用量，对废旧沥青进行处理，确保沥青材料能够被二次利用，提高高速公路工程的经济效益和生态效益。

2.4 减少环境污染，科学处理垃圾

施工单位要在施工的过程中加强环境保护，环境监管单位要在高速公路施工期间进行监测，将高速公路工程施工对环境的影响降到最低。建设单位要从以下几个方面进行控制：第一，减少大气污染。公路施工期间极易形成粉尘，为减少粉尘污染，需要合理布局，将各储料场与拌和站布置在相对安全的区域，尽量不要安排在市区之中，而且不能靠近学校和医院等建筑，储料场等空间和其他建筑构筑物的距离要在200m以上。运输高速公路的施工材料时，要进行洒水处理，减少空气中的粉尘，例如，某工程的土质属于低液限黏土，经常会出现扬尘污染，工作会在开工前进行洒水，以此来控制扬尘问题。运输土壤等材料时，可以采用袋装的方式，或者用篷布、苫布等布料覆盖在材料上，以免颗粒状材料直接飘散到大气环境中。第二，减少水污染。高速公路施工有可能会需要混凝土材料，可以在施工现场的附近设置沉淀池，将公路施工中的污水运输到沉淀池中，经过处理和检测之后，再将水体排出。要想对生活废水进行处理，可以设置隔油池，按照相同的方法进行处理。第三，减少光污染，高速公路施工有可能需要在夜间施工，夜间照明灯非常亮，如果高速公路周边有住宅，将会对居民造成影响，可以在施工区域的边界处设置夜间挡光板，对灯光的角度进行调整，还可以在灯具上安装灯罩，遮挡光线，使用大型照明灯具之前，提前调整角度，采用多种方法控制光污染。第四，控制噪声污染，高速公路施工需要使用机械设备，启动机械设备后，往往会产生较大的噪声，所以，选择机械设备时，不仅要关注机械设备的节能性，还要考虑机械设备的振动情况和噪声情况，尽量选择噪声较低的机械设备。施工单位还可以对高速公路的施工现场进行围封或遮挡，减弱噪声。某些工作的噪声较大，尽量将这类工作安排在白天，避免夜间施工噪音过大，影响附近居民休息。

2.5 应用绿色低碳施工技术

高速公路施工需要运用多种施工工艺，施工单位确定施工工艺时，需要考虑高速公路各个路段的环境情况，面对不同地质条件时，要采用不同的施工工艺，高速公路工程有可能还会存在跨河、跨隧道的情况，需要在桥梁施工和隧道施工中应用绿色低碳施工技术。在条件允许的情况下，尽量使用绿色低碳施工技术。施工单位可以使用温拌沥青路面技术，在拌和材料的时候，往往会形成一部分有害气体，该技术能够减少有害气体的含量，在温拌沥青路面技术的应用中，二氧化碳的排放量能够降低61.5%，氮氧化合物的排放量能够降低73.5%，二氧化硫的排放量能够降低74.6%，烟尘排放量能够降低53.8%。

施工单位还可以运用高性能沥青路面技术，先进的施工技术能够减少路面病害发生的可能性，延长高速公路的使用寿命，在高性能沥青路面技术的应用中，打造绿色公路。施工单位还可以使用粗填料高路堤工后沉降碾压—强夯控制技术，该技术能够让高速公路的路堤部位具备更高的强度，让路面更加稳定。

3 高速公路工程施工案例分析

3.1 工程概况和改造方案

某高速公路工程的总长度为21.5km，运营4年之后，高速公路的路面上出现了各种病害问题，大部分为横纵向裂缝，约1/4的病害属于修补类病害。为了解决病害问题，同时还要遵循低碳理念，施工单位决定采用低碳型橡胶沥青薄层罩面技术，使用的材料主要为3cm低碳型TBRA-SMA9.5罩面。裂缝小于5mm时，先进行灌缝处理，再进行罩面施工；裂缝在5～20mm之间时，先开凿处理，再铺筑罩面材料；裂缝大于20mm时，先对局部区域进行挖补处理，再铺筑罩面和沥青面层。

3.2 施工工艺

使用材料时，严格控制施工温度，温度控制要求如表1所示。由于橡胶沥青材料具备较强的黏度，所以要持续进行搅拌，以免出现离析现象，沥青材料的存储时间不可以超过1周。

表1 沥青混合料各个施工阶段的温度控制要求

施工人员要检查橡胶沥青材料，确保混合料能够将集料全部包裹，准备材料时，把水泥和添加剂放入拌和仓，干拌5s之后，添加橡胶沥青材料，温拌300s。准备好材料之后，在路面上进行摊铺，摊铺完成后，将残留的材料清理干净，如果在摊铺期间发现油斑，要立即将其清除，在对应的区域填补热料，如果油斑超过5cm，就要在对应区域撒上机制砂，整个摊铺施工的环境温度不得低于15℃。摊铺工作结束之后要进行压实施工，本工程使用的是双钢轮压路机，在钢轮表面洒水，保持一定的湿度，但是要控制水量，避免混合料温度过低。碾压速度处于1.5～3.5km/h之间，在初压阶段，包括1遍静压和3遍振压；在复压阶段，进行2遍振压；在终压阶段，进行1～2遍静压。

3.3 施工效果

对高速公路路面性能进行检测，压实度为94.7%，水系数为13ml/min，摩擦摆值为58BPN，平整度为0.75mm，构造深度为0.77mm，均符合公路性能指标。改造之前，高速公路的破损、车辙、平整度、摩擦系数分别为87.7、88.6、89.8、90.4；改造之后，分别为100、99.3、98、98.3；通 车2年后，分别为97.5、94.1、95.5、95.2。总体来说，该技术对废旧的橡胶轮胎进行二次利用，符合低碳和节能的要求，减轻了环境污染。

4 结语

在低碳理念的指导下，高速公路工程的施工单位要主动研究和运用绿色施工技术，打造绿色公路和绿色交通体系，减少资源能源的浪费，尽量使用可回收利用的材料，使用可再生的清洁能源，沥青材料是高速公路路面施工的重要材料。对沥青循环利用技术进行应用，通过绿色施工技术减少高速公路工程的能源资源消耗，避免了高速公路施工对环境带来严重破坏，满足低碳环保的要求。