低碳理念下綠色城市隧道技術體系探究

2021 年兩會將“30·60”目標納入“十四五”規劃建議，政府工作報告提出要做好碳達峰、碳中和工作，具體目標為：我國二氧化碳排放力爭 2030 年前達到峰值，力爭 2060 年前實現碳中和。為我國實現碳達峰和碳中和，必須重視碳約束和循環經濟發展模式，聚焦能源、工業、建筑、交通等領域，大力發展綠色循環低碳體系。

隨著低碳理念逐步由建筑領域向城市交通領域延伸，《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》國發〔2021〕4 號明確提出，需加快基礎設施綠色升級，將生態環保理念貫穿交通基礎設施規劃、建設、運營和維護全過程，集約利用土地等資源，提升交通基礎設施綠色發展水平。城市隧道作為城市交通領域的重要建筑，提升綠色性能可助推改善人們的出行環境，增強人民群眾的幸福感和獲得感。以節能、環保、安全、耐久、智慧等應用為導向的技術體系將逐步成為未來城市隧道建設發展的方向。

本文圍繞著關鍵技術和應用探究兩個維度，重點闡述了低碳理念下綠色城市隧道體系的思考。

1 綠色城市隧道體系

1.1 綠色城市隧道內涵

交通運輸部 2019 年 3 月發布《公路隧道提質升級行動技術指南》，為城市隧道綠色建設指出方向，明確提出：補齊隧道交通工程與附屬設施短板（照明、通風、交通安全設施）和推進在役公路隧道土建結構改造（病害普查評估處治）。城市隧道的綠色發展，越來越聚焦于隧道質量升級改造、隧道安全水平保障、隧道綠色性能提升。

結合民用建筑體系 GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》中的綠色理念，綠色建筑即在全壽命期內，節約資源、保護環境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。綠色城市隧道可以此為方向指引，基于“以人為本”理念，圍繞“可感知性”，重點聚焦安全耐久、資源節約、環境舒適、綠色施工、運營高效 5 個內容，進一步提升城市隧道的綠色性能，以及交通運輸數字化、網絡化、智能化水平，構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的現代化綜合交通體系。

1.2 綠色城市隧道體系關鍵技術

經分析，綠色城市隧道體系關鍵技術應用見表1。提升城市隧道綠色性能，關鍵在于隧道總體布局、主體結構系統、建筑部品材料系統、給排水系統、機電系統和智能監測系統的優化設計。

表1 綠色城市隧道體系關鍵性技術應用分析

其中，隧道總體布局應注重空間布局、安全救援設計，輔以匹配的安全運營管理用房，如設置疏散通道、緊急停車帶，設置緊急救援站或管理中心，具有防洪防澇設計措施及應急預案，采用反光膜文字、導光板、模塊化發光等標志標牌，提升用戶的安全性體驗。

主體結構系統的合理選擇和建筑部品材料系統選型優化，可實現城市隧道質量和舒適度的大幅度提升。如主體結構按照 100 a 耐久性設計，選用耐久性好的裝飾裝修材料、綠色建材、高反射率材料等，提升隧道體系的耐久性能；匹配隔聲減振加強設計措施，在隧道出入口位置，進行全封閉式聲屏障設計，材料選用鋁吸聲纖維板、鋁泡沫吸聲板、新型復合微孔板等；隧道出入口頂面、側墻裝飾材料采用易清洗、耐磨損的吸聲材料（有機纖維吸聲噴涂材料、阻燃聚氨酯泡沫吸聲材料、穿孔 FC 板等）；隧道路面材料選用低噪聲路面技術，可有效改善隧道內部空間的聲環境。

給排水系統和機電系統的合理設計，則在于空調系統、排風系統、照明系統、給水系統、排水系統等設備合理選型、隔聲減振措施加強以及管道路由優化。其中，隧道出入口的減光設計和智能照明技術尤為關注，隧道出入口可進行遮光棚或綠植等措施設計；隧道內部兩側安裝加強照明，進一步強化照明入口段；景觀照明采用彩繪、防塵涂層、照明燈結合或者全息投影等方式，在解決因太陽光引起洞口亮度梯度過大導致的“黑洞”和“白洞”現象，提高行車舒適性和安全性的同時，也可功能與藝術相結合，增強美觀效果。

智能監測系統聚焦交通、環境、能耗、運營等多個維度優化配置，是影響城市隧道舒適、健康、便捷、智慧指數的關鍵。如設置空氣環境監測系統，監測隧道內 CO 濃度、溫度、能見度指標，且監測系統實現聯動控制，具有限值設定、越限報警、通風聯動等功能；設置超限車輛檢測預警系統，實現對駛入車輛進行超高、超寬、超重、限行車型等判斷；設置綜合能耗管理系統以及智慧運營管理系統，實現能耗的數據分析和異常數據報警功能，結構、重要機電設備和交通狀況的健康監測功能，以及施工期間數據管理功能等。

2 綠色城市隧道體系技術適配性分析

2.1 綠色城市隧道體系技術配置

基于城市隧道現行設計情況，梳理和分析實現不同綠色城市隧道體系目標的技術配置，具體見表2。

表2 綠色城市隧道體系技術配置

經分析，綜合考慮不同綠色城市隧道體系目標和經濟成本等因素，綠色城市隧道體系設計可劃分為 3 個等級，包括普適性綠色設計、優化的綠色設計和高標準綠色設計。普適性綠色設計注重和強調綠色和可循環材料的應用，以及通過一些低成本的技術投入實現安全、舒適、健康、智慧、便捷等性能化升級和體驗。優化的綠色設計針對交通安全設施、高效率變壓器、智能照明系統、環境監測系統、能耗監測管理系統和智慧運營管理系統多個方面采取優化措施，以實現城市隧道綠色性能的統計、分析、監控和實時報警等功能，提升整體安全、舒適、健康、智慧體驗感，同時加強運營管理水平。高標準綠色設計圍繞新技術、新材料、新工藝、新設備，進一步實現綠色城市隧道體系提質升級。

2.2 下一步綠色城市隧道體系提質升級研究路徑初探

結合不同綠色城市隧道體系技術配置情況，結構體系耐久性能優化設計、高性能部品材料合理選型、多元化技術糅合應用、數字化融合是綠色城市隧道體系提質升級的重點和難點。

結構體系耐久性能研究。尚需圍繞結構設計、材料質量、優化配合比、施工質量控制、易維護等多個方面，深入研究提高混凝土耐久性的對策和措施，并在設計和施工中落實。

高性能部品材料研究。結合部品材料類型、市場成熟度、材料強度、燃燒性能、隔熱性能、隔聲性能、耐久性能、環保性能、美觀、經濟等，開展建筑部品部件、裝飾裝修材料、綠色建材等市場調研和征詢，形成高性能部品材料集成和技術本地轉化。同時，結合部品材料的可拆換性，進一步實現城市隧道可持續性，延長使用壽命。

多元化技術糅合應用研究。人民群眾越來越關注和強調城市隧道的綠色性能設計，具體表現為安全、舒適、健康、智慧、便捷等。聚焦聲環境、光環境、熱濕環境、行車舒適、智慧監測等開展研究，根本上實現城市隧道品質和性能的大幅度提升，滿足未來綠色城市隧道的建設發展需求。

數字化建設研究。以大數據、云計算、物聯網、虛擬現實等技術為支撐，實現城市隧道在照明、能耗、健康、運營、定位等多方位的實時監測、預警、調控等功能，并形成交通系統智慧運維和科學防災的可視化管理。

3 結 語

隧道總體布局、主體結構系統、建筑部品材料系統、給排水系統、機電系統和智能監測系統等多維度的性能優化，決定了綠色城市隧道品質和性能提升，可助力營造更為安全、舒適、健康、智慧的城市隧道環境，實現交通系統個性化和差異化需求的同時，大幅度提升社會健康和幸福指數。