“綠色、環保、循環、低碳”理念在G105公路改建示范工程中的應用

張春梅，王 坤

（1.菏澤市公路勘測設計院，山東 菏澤 274000；2.菏澤市公路規劃設計院，山東 菏澤 274000）

1 項目基本情況

G105京珠線金鄉單縣界至黃河故道段改建工程北起山東金鄉單縣交界，向南過單縣、曹縣，止于山東河南省界，路線起訖樁號K662+677～K725+720，全長63.043km。

2 設計方案

2.1 路基填料固化、循環利用方案

本項目K662+677～K679+142.5、K687+233.8～K725+720段路基寬度為16.5m，改建后寬度為24.5m。由于本地區土質主要為低液限粉土、低液限黏土。由于低液限粉土是很差的路基用土，含有較多的粉土，雖具有一定的黏性和塑性，但不穩定，凝聚力很差，水浸易成流體狀態（泥漿），干旱時則揚塵，只可將低液限粉土作為路堤的下層，路堤上層宜采用非粉質土，如低液限黏土等。當路基填料CBR值不能達到設計要求時，應對其進行摻灰處理。施工圖設計對路床上部40cm進行水泥土改善，水泥劑量為5%，道路兩側不良地質路段可采用城市建筑垃圾棄方等進行換填。

設計方案：為提高路基前期強度及節約資源，對路床上部20cm的110137m3填土，采用4%+1.5/10000化學固化劑進行改善，該方案需摻加水泥793t、固化劑29.7t。

工程造價：施工圖設計路床上部20cm水泥改善土（灰劑量5%）造價為745.4萬元；示范工程造價為793.4萬元，增加48.0萬元，但可節約水泥1982t。

2.2 基層廠拌冷再生技術方案

廠拌冷再生技術是將舊瀝青路面基層銑刨后運到混合料拌和場（廠），通過破碎、篩分，并根據舊料中集料級配等指標，摻入一定數量的新集料（碎石）、再生結合料（水泥、石灰等）拌和，使混合料達到規定基層混合料的各項指標，重新鋪筑，形成路面基層的一種技術。

實踐證明，基層再生技術是公路建設和養護可持續發展的重要組成部分，具有重要的現實意義：①節約資源，基層冷再生技術能最大限度地利用廢舊基層混合料，節省大量砂石料，減少大量的能源消耗，同時每一條投入運營進入養護維修期的瀝青混凝土路面都是一個潛在的可再生能源基地；②保護環境，舊路面冷再生基層技術通過重復利用舊瀝青路面混合料，防止路面廢料對棄料點及周邊環境的污染，有效地保護林地和耕地，維護自然景觀和生態環境，意義重大。

施工圖設計對舊路病害處理后，對挖除的舊路材料進行集中堆放。

設計方案：對舊路病害處理、舊路銑刨、舊路調拱銑刨等產生基層材料進行冷再生處理。對舊路處理共產生63771m3銑刨料。考慮銑刨料運輸、篩分及破碎等過程中的損耗率為5%，實際利用舊路基層銑刨料為95%，計60583m3，冷再生中摻加碎石30%，共計25964m3；可生成水泥穩定碎石混合料86547m3。生成的冷再生料可用于病害處理、平面交叉基層處理及部分新鋪路面結構層共78948m3，剩余7599m3可用于部分新鋪路面基層。

工程造價：施工圖設計中，此項含舊路銑刨料運輸及生產水泥穩定碎石的費用計3495.0萬元；示范工程中增加銑刨料破碎、篩分費用及冷再生水泥穩定碎石費用合計為2405.3萬元，減少1089.7萬元。本方案可節約新水泥穩定碎石混合料 86547m3，計 199058t。

2.3 瀝青混合料溫拌技術

瀝青混合料溫拌技術是指，施工溫度介于熱拌瀝青混合料和常溫拌和瀝青混合料之間的瀝青路面施工技術。在相同原材料的條件下，拌和溫度為110～130℃（針對普通瀝青而言，改性瀝青的拌和溫度稍高），一般比熱拌溫度低20～30℃。

溫拌技術具有以下優點：

（1）熱拌瀝青混合料由于在生產和施工過程中溫度較高，會排放出大量的廢氣和粉塵，這些氣體中的有害成分主要有CO、CO2、SO2以及NOx類等，嚴重污染了周圍環境以及大氣環境，并對操作人員的健康也存在較大威脅。溫拌瀝青技術的應用，降低了施工溫度，減少了能源消耗，減少了有害物質的排放。

（2）熱拌瀝青混合料的拌和與施工溫度較高，在此過程中，瀝青會發生一定程度的老化。而溫拌瀝青混合料由于溫度相對較低，可減小瀝青短期老化的影響，延長路面使用壽命，減少后期養護造成的能源消耗。

（3）熱拌瀝青在低溫下不得進行路面施工，但在溫拌技術的作用下，瀝青混合料的低溫和易性好，更容易壓實，減少了施工的組織成本，同時在降低溫度之后也能減少機械設備的老化問題，間接地減少了施工所消耗的成本。

設計方案：對單縣西環終點至德商路口段（K687+233.8～K713+000）左幅下面層大粒徑透水性瀝青混合料采用溫拌技術，溫拌瀝青混凝土工程量為23479m3，溫拌劑摻加量為瀝青混合料的4‰，計225t，溫拌瀝青混凝土節約燃油用量約為2.0kg/t。本方案可節約燃油約113t，且在施工過程中，可以節省1臺大噸位膠輪壓路機臺班費，每天約合2000元/臺班。

工程造價：施工圖設計中采用常規施工工藝，生產23479m3大粒徑透水性瀝青混合料為2483.3萬元；示范工程為2554.8萬元；增加71.5萬元。可節約重油113t。

2.4 瀝青混凝土拌和站油改氣技術

隨著瀝青攪拌站骨料加熱技術的不斷革新和排放環保標準的持續提升，瀝青混凝土骨料加熱燃料經歷了煤、柴油、重油、燃氣等多種燃料的變遷。目前，較常用的重油價格不斷攀升，導致瀝青混凝土加熱的成本越來越高，另外，重油中復雜的成分對燃燒系統損害較大，燃燒殘留和燃燒后產生的有害氣體對成品料質量、設備除塵系統都有較大影響，而且難以達到排放環保要求。為了確保骨料加熱質量，降低燃燒系統故障率，實現瀝青混凝土生產的低成本和低排放，對重油燃燒器進行技術改造，以實現油、氣兩用功能的油改氣技術在瀝青攪拌站上得到逐步推廣和應用。

瀝青攪拌站油改氣技術是指，將經過低溫（-162℃）處理后的天然氣用作瀝青攪拌站骨料加熱燃料，替代傳統的重油、橡膠油等燃料對瀝青混合料進行加熱的技術。采用該技術后，液化天然氣和重油等燃料可以共用一個燃燒器，通過不同閥門開關實現“油氣”管道的切換，使燃燒器實現油氣兩用。

瀝青混凝土攪拌站油改氣具有以下優點：

（1）簡單易控。重油的控制系統復雜，且易灑、易漏，而天然氣直接由管道輸送，經天然氣減壓站減壓后直接送到用氣點，流程簡單易于控制。

（2）經濟、高效。天然氣的熱量值單價更為經濟，燃燒效率高于重油，熱量利用效率提高10%～20%，能有效降低生產成本。

（3）綠色環保。重油中硫、氮等元素含量較高，燃燒時產生SO2及氮氧化物會造成一定程度的污染，且重油黏附力強，一經污染，難以清除。而天然氣燃燒后基本無污染，是國家政策推廣和普及的能源。

（4）降低設備故障率。重油的特性與原油產地、配制原料的調和比有很大關系，成分復雜，雜質較多而且具有較強的腐蝕性，會對攪拌站中的油泵、燃燒器等核心組件造成損壞，重油燃燒后的殘留會影響混合料的質量，而且也是導致除塵布袋自然事故的重要因素。而作為清潔能源的天然氣，由于其優良的燃燒特性，則可以完全消除對設備帶來的這些不良影響。

設計方案：本項目所需瀝青混合料174752m3，其中一般路面工程168095m3，平面交叉工程6657m3；熱瀝青下封層1560802m3，計15608m3；合計為190360m3，計456864t，計劃安裝5臺瀝青混凝土拌和站。

工程造價：施工圖設計采用常規施工工藝。示范工程采用油改氣方案，改裝及設備費用為60萬元，本項目共5臺拌和站，共需增加改裝費用300萬元。

可節約的成本及產生的社會效益包括以下方面。

（1）直接成本。拌和站每生產1t成品瀝青拌合料需消耗重油7kg，重油市場價格為4000元/t，則生產1t混合料所耗重油成本為28元；改用天然氣加熱需天然氣6m3，天然氣按4元/m3市場價格計算，則生產1t混合料所耗燃料成本為24元；每噸成品瀝青拌和料可節約4元，本項目共需瀝青混合料456864t，則可節約直接成本182.7萬元，相當于457t重油。

（2）維護保養成本。液化天然氣由于燃燒充分，對燃燒器等的損耗幾乎可以忽略；相反，以重油、橡膠油等做燃料，需要經常更換泵頭、燃燒器、除塵器等裝置，產生相應的器具維護費用。據粗略估計，使用重油、橡膠油的大型瀝青拌和站每年器具維護費用大約在10萬元以上。

（3）社會效益。天然氣經過凈化、冷凝成液化氣后，沒有任何其他雜質，可以充分燃燒，無灰塵、氣味污染。而重油、橡膠油等燃料，由于其組分復雜，雜質含量高，燃燒不充分，易造成黑煙、粉塵等廢氣污染。

3 結語

通過G105京珠線金鄉單縣界至黃河故道段綠色環保循環低碳公路示范工程的實施，逐步形成綠色環保循環低碳公路發展新模式，為國省道干線公路改建工作提供實體示范工程。

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