基于低碳環保高速公路施工經濟效益研究

凌 誠，李志鋒

(1.廣東交通實業投資有限公司，廣州 514600； 2.招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067)

隨著我國高速公路規模增長，高速公路建設伴隨而來的環境污染、生態破壞問題引發人們的關注。同時，隨著低碳經濟發展模式的興起，傳統高速公路建設與低碳經濟模式的發展要義[1]之間的矛盾日益尖銳，低碳高速公路建設關鍵技術應運而生。

國內對于高速公路施工過程中存在的環境污染和生態破壞等問題研究成果頗多，如段智淵等[2]從污染影響時效性角度出發，將施工過程中的環境污染分為長期和短期2類；謝理巍等[3]從不同污染源研究施工過程中的環境污染問題，包括水體污染、空氣污染、固體廢棄物污染等，劉寶東和李法玲[4-5]也進行了類似的研究。

國內對于低碳高速公路建設關鍵技術的研究也層出不窮。陳曉利[6]提出了低碳高速公路建設關鍵技術框架研究，介紹了高速公路規劃、設計、運營3個方面的關鍵技術；金鑫[7]的研究補充了關鍵技術框架的內容，將施工技術和能源管理納入該框架中；翟曉成和李峰[8-9]介紹了多種關鍵技術的基本原理。

國內對于施工過程中的污染問題進行了充分的研究，同時也提出了許多應對措施，其中包括多種低碳關鍵技術[10-13]，但是對施工過程中關鍵技術的經濟效益量化研究較少，因此，本文在已有研究的基礎上，選擇施工過程中的主要污染問題進行分析，介紹相應的低碳高速公路建設關鍵技術，并提出關鍵技術經濟效益的量化模型，最后結合實例，評價關鍵技術的經濟效益。

1 高速公路施工的環境問題

1.1 隧道棄渣

在高速公路建設過程中，因開挖隧道施工會產生大量棄渣，這將占用大量的土地，破壞原有的地表環境，造成表土資源損失。同時，如果不合理處置棄渣，將會引發小型的次生災害，如滑坡、泥石流等[14]。

因此，隧道棄渣利用是一種低碳高速公路建設關鍵技術，通過篩選原料，就地加工破碎，形成混凝土骨料、碎石和殘渣等多種產品，其中混凝土骨料用作隧道襯砌，碎石用作路基填筑、路面底基層及基層的填料，殘渣用于路基填筑[15]。

通過對隧道棄渣層層利用，消耗棄渣，減少對土地的占用，減少對地表環境的破壞，也避免了次生災害的產生。同時，通過對棄渣資源的合理利用，避免額外購買砂石料，增加運輸成本，提高了經濟效益。

1.2 表土資源流失

土地是一種有限的資源，其表層腐殖土更是重要的資源，能為植被提供生長所需的氮、磷、鉀等元素、水分和溫度，是植被的棲息環境。

在以往的高速公路建設過程中，由于填挖方的需要，土壤被填埋或挖出，造成表土資源的損失。高速公路建設對表土資源的破壞按照時效可分成永久性和臨時性2種，永久性表土資源的破壞會造成土地生產力的完全喪失，造成原有生態的破壞，同時，水土流失還可能引發次生災害，如泥石流、山體滑坡等；而臨時性表土資源的破壞會造成土地生產力的部分喪失，通過改變土壤性質，土壤可恢復部分生產力，但其功能會出現不同程度的退化[2]。

表土資源利用作為一種低碳高速公路建設的關鍵技術，其提倡在高速公路建設過程中，收集和利用表土資源，將收集的表土資源用于臨時用地的復耕復墾、公路沿線的劣地改良以及公路沿線邊坡植被恢復等生態恢復工程中。通過對表土資源的合理利用，既可緩解高速公路施工過程中對沿線表土資源造成的不良影響，還可減少外購表土資源的成本。

2 低碳關鍵技術經濟效益研究

2.1 隧道棄渣利用經濟效益模型

隧道棄渣利用的經濟效益通過就地利用棄渣，避免了從外地砂場和石場購置砂石造成的額外運輸消耗，因此隧道棄渣利用的經濟效益與運輸單耗、利用量和運距差等有關，具體關系如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2.2 表土資源利用經濟效益模型

表土資源利用的經濟效益通過就地利用表土資源，避免了從外地購置表土造成的額外運輸消耗，因此表土資源利用的經濟效益與運輸單耗、利用量和運距差等有關，具體關系如下：

(6)

(7)

2.3 施工期關鍵技術綜合經濟效益模型

施工期關鍵技術綜合經濟效益為隧道棄渣利用經濟效益與表土資源利用經濟效益之和，即

C=Cwaste+Csurf

(8)

式中：C為施工期關鍵技術的綜合經濟效益，tce。

3 案例分析

3.1 案例背景

國家高速公路(G35)平遠(贛粵界)至興寧段起于廣東省梅州市平遠縣，途徑梅縣、興寧市，止于五華縣，又稱“平興高速”。對平興高速開展低碳經濟條件下的高速公路建設技術研究，探究低碳經濟條件下平興高速節省的經濟效益。

3.2 施工期關鍵技術經濟效益評價

1) 隧道棄渣利用經濟效益評價

平興高速全線共有隧道2座，全線各隧道棄渣利用情況如表1所示。

表1 全線隧道棄渣量利用情況

2) 表土資源利用經濟效益評價

為了合理利用平興高速沿線各標段表土資源，對各合同段公路沿線的臨時占地，按照荒地、山地及其他進行30 cm的表土層剝離，可獲表土資源 7 326.33 m3。就近集中放置剝離的表土資源，便于后續土地復耕、造地、地表回填以及植被恢復等工作開展。平興高速表土資源利用情況如表2所示。

表2 全線表土利用資源利用情況

3) 施工期關鍵技術綜合經濟效益

隧道棄渣利用經濟效益為824.20 tce，表土資源利用經濟效益為820.28 tce，則施工期關鍵技術綜合經濟效益為1 644.48 tce。

4 結束語

1) 通過對隧道棄渣利用和表土資源利用2種低碳關鍵技術進行介紹，并對其影響因素進行提煉，構建其經濟效益的量化模型。

2) 通過對G35平興高速施工階段測算，量化指標能較好地反映平興高速施工期節能減排實施效果，可為高速公路低碳施工關鍵技術實施效果的評價提供理論基礎。