低碳理念下绿色城市隧道技术体系探究

2021 年两会将“30·60”目标纳入“十四五”规划建议，政府工作报告提出要做好碳达峰、碳中和工作，具体目标为：我国二氧化碳排放力争 2030 年前达到峰值，力争 2060 年前实现碳中和。为我国实现碳达峰和碳中和，必须重视碳约束和循环经济发展模式，聚焦能源、工业、建筑、交通等领域，大力发展绿色循环低碳体系。

随着低碳理念逐步由建筑领域向城市交通领域延伸，《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》国发〔2021〕4 号明确提出，需加快基础设施绿色升级，将生态环保理念贯穿交通基础设施规划、建设、运营和维护全过程，集约利用土地等资源，提升交通基础设施绿色发展水平。城市隧道作为城市交通领域的重要建筑，提升绿色性能可助推改善人们的出行环境，增强人民群众的幸福感和获得感。以节能、环保、安全、耐久、智慧等应用为导向的技术体系将逐步成为未来城市隧道建设发展的方向。

本文围绕着关键技术和应用探究两个维度，重点阐述了低碳理念下绿色城市隧道体系的思考。

1 绿色城市隧道体系

1.1 绿色城市隧道内涵

交通运输部 2019 年 3 月发布《公路隧道提质升级行动技术指南》，为城市隧道绿色建设指出方向，明确提出：补齐隧道交通工程与附属设施短板（照明、通风、交通安全设施）和推进在役公路隧道土建结构改造（病害普查评估处治）。城市隧道的绿色发展，越来越聚焦于隧道质量升级改造、隧道安全水平保障、隧道绿色性能提升。

结合民用建筑体系 GB/T 50378-2019《绿色建筑评价标准》中的绿色理念，绿色建筑即在全寿命期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。绿色城市隧道可以此为方向指引，基于“以人为本”理念，围绕“可感知性”，重点聚焦安全耐久、资源节约、环境舒适、绿色施工、运营高效 5 个内容，进一步提升城市隧道的绿色性能，以及交通运输数字化、网络化、智能化水平，构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系。

1.2 绿色城市隧道体系关键技术

经分析，绿色城市隧道体系关键技术应用见表1。提升城市隧道绿色性能，关键在于隧道总体布局、主体结构系统、建筑部品材料系统、给排水系统、机电系统和智能监测系统的优化设计。

表1 绿色城市隧道体系关键性技术应用分析

其中，隧道总体布局应注重空间布局、安全救援设计，辅以匹配的安全运营管理用房，如设置疏散通道、紧急停车带，设置紧急救援站或管理中心，具有防洪防涝设计措施及应急预案，采用反光膜文字、导光板、模块化发光等标志标牌，提升用户的安全性体验。

主体结构系统的合理选择和建筑部品材料系统选型优化，可实现城市隧道质量和舒适度的大幅度提升。如主体结构按照 100 a 耐久性设计，选用耐久性好的装饰装修材料、绿色建材、高反射率材料等，提升隧道体系的耐久性能；匹配隔声减振加强设计措施，在隧道出入口位置，进行全封闭式声屏障设计，材料选用铝吸声纤维板、铝泡沫吸声板、新型复合微孔板等；隧道出入口顶面、侧墙装饰材料采用易清洗、耐磨损的吸声材料（有机纤维吸声喷涂材料、阻燃聚氨酯泡沫吸声材料、穿孔 FC 板等）；隧道路面材料选用低噪声路面技术，可有效改善隧道内部空间的声环境。

给排水系统和机电系统的合理设计，则在于空调系统、排风系统、照明系统、给水系统、排水系统等设备合理选型、隔声减振措施加强以及管道路由优化。其中，隧道出入口的减光设计和智能照明技术尤为关注，隧道出入口可进行遮光棚或绿植等措施设计；隧道内部两侧安装加强照明，进一步强化照明入口段；景观照明采用彩绘、防尘涂层、照明灯结合或者全息投影等方式，在解决因太阳光引起洞口亮度梯度过大导致的“黑洞”和“白洞”现象，提高行车舒适性和安全性的同时，也可功能与艺术相结合，增强美观效果。

智能监测系统聚焦交通、环境、能耗、运营等多个维度优化配置，是影响城市隧道舒适、健康、便捷、智慧指数的关键。如设置空气环境监测系统，监测隧道内 CO 浓度、温度、能见度指标，且监测系统实现联动控制，具有限值设定、越限报警、通风联动等功能；设置超限车辆检测预警系统，实现对驶入车辆进行超高、超宽、超重、限行车型等判断；设置综合能耗管理系统以及智慧运营管理系统，实现能耗的数据分析和异常数据报警功能，结构、重要机电设备和交通状况的健康监测功能，以及施工期间数据管理功能等。

2 绿色城市隧道体系技术适配性分析

2.1 绿色城市隧道体系技术配置

基于城市隧道现行设计情况，梳理和分析实现不同绿色城市隧道体系目标的技术配置，具体见表2。

表2 绿色城市隧道体系技术配置

经分析，综合考虑不同绿色城市隧道体系目标和经济成本等因素，绿色城市隧道体系设计可划分为 3 个等级，包括普适性绿色设计、优化的绿色设计和高标准绿色设计。普适性绿色设计注重和强调绿色和可循环材料的应用，以及通过一些低成本的技术投入实现安全、舒适、健康、智慧、便捷等性能化升级和体验。优化的绿色设计针对交通安全设施、高效率变压器、智能照明系统、环境监测系统、能耗监测管理系统和智慧运营管理系统多个方面采取优化措施，以实现城市隧道绿色性能的统计、分析、监控和实时报警等功能，提升整体安全、舒适、健康、智慧体验感，同时加强运营管理水平。高标准绿色设计围绕新技术、新材料、新工艺、新设备，进一步实现绿色城市隧道体系提质升级。

2.2 下一步绿色城市隧道体系提质升级研究路径初探

结合不同绿色城市隧道体系技术配置情况，结构体系耐久性能优化设计、高性能部品材料合理选型、多元化技术糅合应用、数字化融合是绿色城市隧道体系提质升级的重点和难点。

结构体系耐久性能研究。尚需围绕结构设计、材料质量、优化配合比、施工质量控制、易维护等多个方面，深入研究提高混凝土耐久性的对策和措施，并在设计和施工中落实。

高性能部品材料研究。结合部品材料类型、市场成熟度、材料强度、燃烧性能、隔热性能、隔声性能、耐久性能、环保性能、美观、经济等，开展建筑部品部件、装饰装修材料、绿色建材等市场调研和征询，形成高性能部品材料集成和技术本地转化。同时，结合部品材料的可拆换性，进一步实现城市隧道可持续性，延长使用寿命。

多元化技术糅合应用研究。人民群众越来越关注和强调城市隧道的绿色性能设计，具体表现为安全、舒适、健康、智慧、便捷等。聚焦声环境、光环境、热湿环境、行车舒适、智慧监测等开展研究，根本上实现城市隧道品质和性能的大幅度提升，满足未来绿色城市隧道的建设发展需求。

数字化建设研究。以大数据、云计算、物联网、虚拟现实等技术为支撑，实现城市隧道在照明、能耗、健康、运营、定位等多方位的实时监测、预警、调控等功能，并形成交通系统智慧运维和科学防灾的可视化管理。

3 结 语

隧道总体布局、主体结构系统、建筑部品材料系统、给排水系统、机电系统和智能监测系统等多维度的性能优化，决定了绿色城市隧道品质和性能提升，可助力营造更为安全、舒适、健康、智慧的城市隧道环境，实现交通系统个性化和差异化需求的同时，大幅度提升社会健康和幸福指数。