雙碳目標下公路建設發展路徑初探

文 河北省鋼混組合橋梁技術創新中心 蘇立超 周印霄

交通運輸領域要實現碳達峰、碳中和的目標任務艱巨、責任重大，需重點在用能車輛、設備燃料替代技術、智能化信息化關鍵技術、交通運輸組織管理關鍵技術和交通運輸作業人員培訓管理等方面開展全方位貫徹落實。陳邦賢 攝

二氧化碳排放量伴隨著工業革命的發展而增多，給人類的生存和長足發展帶來了一系列問題，如二氧化碳增多導致全球氣溫逐年攀升，加劇全球溫室效應，引起冰川融化、海平面上升、海洋氣候變化無常、海島淹沒，還會引發地震、泥石流、火山噴發等自然災害和極端天氣。

碳達峰、碳中和表現為二氧化碳排放（廣義的碳排放包括所有溫室氣體）水平由快到慢不斷攀升、在年增長率為零的拐點處波動后持續下降，直到人為排放源和吸收相抵實現碳中和。我國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭于2030年前達到二氧化碳排放峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。

2020年全球二氧化碳排放情況分析顯示，中國、美國、印度、俄羅斯、日本、伊朗、德國、韓國、沙特阿拉伯和印度尼西亞10個國家二氧化碳排放量總和占全球二氧化碳總排放量68.85%，其中2020年我國二氧化碳排放量占全球二氧化碳總排放量的30.93%，占比最大。我國溫室氣體排放主要來自能源、工業、交通、建筑、農業和土地利用五大部門，其中能源和工業部門占比最大，合計貢獻了超過80%的碳排放。而我國正值高速發展向高質量發展的轉型期，以高能耗的鋼鐵、煤炭、化工等產業為主，高能耗高污染的能源結構極大地影響了我國雙碳目標的實現，經濟結構的轉型升級任重而道遠。

據挪威研究表明，公路基礎設施建設與養護生命周期的二氧化碳排放達到公路交通運輸碳排放總量的10%至20%。可見交通基礎設施建設和交通運輸領域雙碳任務艱巨，機遇空前，可大有作為。

雙碳目標路徑不是簡單的、一個目標下的降碳路徑和方案，還需要囊括國家政策、科技攻關等，帶動交通各要素技術迭代升級，重點從節約能源和改變能源結構等方面采取有效措施，著力完善各領域碳排放基礎數據的統計，建立交通基礎設施建設生命周期碳排放管理體系、核算與評價指標體系，其中生命周期碳排放核算評價是節能減排管理的核心，要從源頭和過程分析碳排放來源，分析各分項工程、分部工程、單位工程的碳排放量，確定重點控制環節和技術措施。

公路建設領域要積極依托科技創新，精準攻關、解決影響雙碳目標的關鍵技術，在新能源、新裝備、新技術、新工藝等方面系統性研究二氧化碳，既要減少排放，也要適量捕捉。

建設低排放、低能耗服務區

針對能源匱乏地區的服務區建設，建設單位應采用被動式超低能耗建筑，降低能源供給與消耗，有條件的地方應建造地源熱泵、空氣能、太陽能、風能，減少煤電專線供應。同時，通過服務區微生態環境設計，種植固碳能力強的植被，可以實現就地固碳。相關單位可重點在服務區開展碳中和研究，構建新型儲能和微電網系統，實現能源自主供應。

采用綠色施工技術

施工單位應變革傳統粗放式高能耗施工方式，在應用材料方面，采用溫拌瀝青、泡沫瀝青等低能耗材料，以及自密實免振搗混凝土、超高性能混凝土等先進材料，減少施工設備使用數量，降低現場作業能耗，降低瀝青混凝土混合料加熱、攤鋪溫度，減少生產、施工能耗的二氧化碳排放。

在應用創新技術方面，施工單位應采用混凝土3D打印等先進技術，實現圖紙智能化設計、原位無廢化打印和個性化施工；依托數字孿生技術構建排放驅動因素追蹤、減排動態模擬推演、能耗告警檢測分析等監測系統，以數字化指導施工。

推廣標準化鋼結構橋梁

大力推進鋼結構這種可循環利用的材料，可以有效降低橋梁工程在全壽命周期的二氧化碳排放，要深入推進鋼混組合橋梁和鋼結構橋梁設計標準化、制造智能化、施工裝備化、安裝輕量化、防護長效化。

在量大面廣的中小跨徑橋梁中加大推廣鋼板梁、鋼箱梁、波形鋼腹板組合梁，在大跨徑和特大跨徑橋梁中推行鋼桁架、鋼桁腹、斜拉橋、鋼拱橋和懸索橋等橋型。主梁推行鋼梁、鋼混組合梁或混凝土節段拼裝梁，其中推動設計標準化，是實現鋼結構制造智能化的關鍵，也是降低鋼結構生產和施工能耗的關鍵。行業主管部門應高度重視設計標準化，并在政策引導下有序推行，避免盲目追求創新，造成常規橋梁因人而異、因地而異，給生產加工和現場施工造成極大浪費。

大力推行高強度鋼、高性能鋼、特種鋼等，如耐候鋼、不銹鋼、鋼木結構等材料，降低鋼結構用量及建設和后期運營維護費用，還應革新傳統鋼結構防腐技術，采用先進納米材料，提高鋼結構防腐防火等綜合性能，延長服役壽命。

此外，在橋梁建設中采用裝配式橋梁技術，著力推動橋梁標準化設計、工業化建造、裝配化施工、商品化銷售和產業化應用，降低橋梁工程在生產、施工和安裝過程中的人工、燃油消耗，提高混凝土質量和壽命。

推廣長壽命瀝青路面

實現雙碳目標，要開展長壽命瀝青路面材料和施工關鍵技術研究，大力推廣應用設計年限超過40年的長壽命瀝青混凝土路面，深入開展強基薄面理論研究和路面層間協同變形機理研究，有效降低路面結構層厚度，減少路面車轍、擁抱、開裂、水損害等病害，延長道路使用壽命，實現節地節材節能。交通運輸部公路科學研究院、長安大學、河北交通投資集團、招商局重慶交通科研設計院有限公司、邢臺路橋建設集團有限公司等研究機構和相關企業在推進長壽命瀝青路面產業化方面做出了重要的努力。

開展建筑垃圾資源化處理和綜合利用

在公路建設方面，相關單位繼續研究舊瀝青路面就地熱再生和廠拌再生、水泥混凝土路面碎石化再用、水泥穩定碎石的二次利用等技術。在橋梁建設方面，研究舊橋拆除后的混凝土構件定向再用技術，如護欄混凝土拆除后可應用在非承重部位的河道防護、邊坡防護等地方。在隧道建設方面，開展隧道洞渣資源化利用研究，如符合要求的生產石料和機制砂。在廢舊礦山再利用方面，針對鐵尾礦、煤矸石等廢棄尾礦、拆除后的建筑垃圾開展二次處理，制備混凝土骨料，可用于透水磚、非機動車道等受荷載要求低的基礎設施中。

同時，相關單位還應推廣節能照明先進技術，應用智慧節能控制系統，引進先進的節能燈具，隧道內采用自發光或蓄光材料等降低照明能耗。推廣生態邊坡防護技術，充分利用邊坡線長面廣等特點，采用生態混凝土邊坡防護、三維植被防護網等結構，逐步取代圬工混凝土硬質防護，探索邊坡采用“植被防護+分布式光伏發電”相結合的方式，以綠色邊坡實現固碳目的，同時，增加綠化設施，減少地表暴露。

公路建設領域實現碳達峰、碳中和愿景，是一項長期、艱巨、系統且龐大的工程，需要多部門、多行業、多學科深度融合，綜合運用新一代信息技術、智能建造、綠色節能技術，推動能源更新、技術革命、產業轉型，也需要搭建導向鮮明、要素集聚、學科協同、鏈條完善的集成化平臺，共同推動公路建設雙碳目標實現。公路建設行業要緊密抓住此次機遇，通過管理創新、技術創新等做好相關儲備和產業布局，積極投入到交通基礎設施碳達峰、碳中和工作中，為建設交通強國貢獻力量。