淺析公路工程集中應用降碳減排措施與技術

崔晨

[上海城投興港投資建設(集團)有限公司，上海市201306]

0 引 言

在美麗中國建設和“雙碳”目標提出以后，公路工程已將低碳、減排、綠色、環保和可持續等[1-4]主題提升到本行業未來發展的新高度。在公路工程項目建設中，隨著“綠色公路”理念的提出，不少項目采用了綠色、低碳、環保型技術或措施，但多以某一項或幾項技術措施為主，總體而言，降碳減排效果相對有限。鮮有在某一項公路項目上從規劃設計到建設施工全過程集中應用多種具有綠色、低碳、節能或減排特點措施和技術，并最終獲得最大程度降碳減排效果的案例。

G320公路改建工程作為上海首批“綠色公路”建設示范項目，工程改擴建從前期規劃規劃到后期建設施工全過程集中應用多種降碳減排措施和技術，成為全面、深度化和系統化實現降碳減排技術的實踐示范。

1 工程概況

1.1 概況

G320公路改建工程西起上海浙江省界，北至北松公路（見圖1），主要由東西走向的亭楓公路和南北走向的車亭公路組成：

圖1 G320改建工程范圍示意圖

（1）亭楓公路，東起車亭公路，西至浙江省界，皆位于金山區內，全長約32.2 km。

（2）車亭公路，北起北松公路，南至亭楓公路，線路穿過松江區和金山兩區，全長約13.9 km。

G320公路改建工程全線標準段道路規劃紅線寬40 m。根據G320公路整體規劃，金山段分為三期實施（省界—G60、G60—金山大橋、金山大橋—金山松江區界），松江段（金山松江區界—北松公路）整體一期實施。

1.2 特點

（1）道路需求多樣。G320公路（省界—北松公路）位于上海市金山北部地區和松江南部地區，沿線涉及金山區亭林、朱涇、楓涇三鎮和松江區車墩、葉榭兩鎮，其中根據道路兩側地塊規劃開發情況和沿線居民多樣化的出行需求可以分為鎮區段和郊區段（見圖2、圖3）。本工程針對兩種路段設計不同道路斷面方案及排水方案以滿足沿線路段地區的發展需求和居民訴求。

圖2 城鎮段斷面示意圖（單位：m）

圖3 公路斷面示意圖（單位：m）

（2）建筑資源匱乏。上海地處長江出海口、東海之濱，交通便利性強，但是土地資源、建筑石材、河砂等基礎性建筑資源相對匱乏，本工程中應盡量再利用既有建筑材料。

2 科學規劃與設計減少資源占用

在規劃和設計階段優化道路布線和斷面布局，避免或減少占用或拆移土地、河道、綠化和居民建筑、工業廠房等既有資源。在滿足交通功能需求的前提下，充分考慮利用原有通道資源，綜合規劃道路紅線寬度、周邊城鎮化建設現狀等多因素影響，科學規劃布線，避免線路占用道路兩側既有的河湖、土地、建筑和園林綠化等資源。

2.1 調整規劃紅線，利用既有河道護岸做擋墻

根據既有上位規劃，松江段躍進河位于車亭公路紅線范圍內。為避開規劃河道開挖占用現有道路，項目推進中重新編制與調整本工程道路紅線、河道藍線專項規劃，使該段紅線向東偏移13 m，確保了躍進河東側河道藍線與車亭公路紅線重合。此外，新建的約3 852 m護岸結構被用作公路擋墻，做到了一物二用，資源集約，節省約3 800 m道路L型擋土墻。

2.2 優化設計原則，保留現狀綠化資源

為盡可能保留現狀松江段和朱涇鎮郊區段道路兩側各排超過40 a樹齡香樟樹，工程調整了規劃設計方案的原則：

（1）平面設計線形在滿足線形設計標準下，盡可能擬合現狀老路線形；

（2）縱斷面設計在滿足相關控制要求基礎上，在“寧填不挖”原則基礎上，盡可能擬合現狀路面高程；

（3）工程斷面布置上充分考慮現有行道樹，結合現狀標準斷面情況，為盡可能保留現狀行道樹，全線設置一根小客車專用道。道路中央設置1.5 m中央分隔帶，4幅路斷面。

通過優化設計，狀松江段保留現狀行道樹637棵，朱涇鎮郊區段保留564顆。

2.3 設計親水平臺，同時滿足道路和河道過水寬度要求

亭楓公路（亭林鎮區）現狀道路南側有與路平行的河道沿路港，緊貼現狀道路人行道，此處規劃河道藍線與道路紅線交錯，經調整后的河道藍線侵入道路紅線最寬處達6.0 m。因現狀河道南側為已建停車場及新建高層建筑，河道藍線無法向南側延展，即規劃河道藍線無法向南側調整避開道路紅線。通過設計親水平臺，保證道路斷面中人行道等各種交通功能得以實現，同時保證了河道過水寬度滿足要求

2.4 增加擋墻設計，減少土地占用

為了使本工程道路斷面最大程度利用規劃紅線，避免道路放坡超出用地紅線，在設計標高與現狀高差大于50 cm路段設置擋墻，節省了約6萬m2的放坡面積及3萬m3土方量。

2.5 細化路堤設計，減少土方填挖

根據路堤最小填筑高度設計低路堤,結合橋梁設計優化控制橋后填土高度，結合工程沿線需求統籌利用棄土，盡可能“零棄方、少借方”。為減少填方數量，部分路段允許采用平坡，通過橫坡排水，減少挖方14萬m2，節省填方16萬m3。

3 建設施工最大限度利用舊資源

3.1 道路工程舊料再利用

運用工程材料再生與循環利用技術，合理資源化道路工程舊料，既避免浪費現狀資源，又減少天然礦料開采，還降低了施工期間灰土揚塵污染。如采用經熱再生技術處理銑刨的瀝青舊料，可將其用于非機動車道下面層；回收加工周圍舊建筑拆除物并回填路基：

（1）金山段一期（金山大橋—金山松江區界）1標路基采用瀝青銑刨料填筑（見圖4），該瀝青銑刨回收材料粒徑均勻，最大粒徑小于50 mm，5～25 mm之間粒徑含量約占50%～60%，適合填筑路基，試驗段檢測結果均滿足要求。

（2）金山段一期（金山大橋—金山松江區界）2標至4標全部采用回收于周邊建筑拆除所產生的再生碎石混合料，替代石灰土填筑路基（見圖5），同時也解決了拆除材料外運問題，減少環境污染，節約路基填筑費用約10%。金山段一期道路工程舊料利用施工現場見圖4、圖5。

圖4 瀝青銑刨料填筑路基

圖5 再生碎石混合料填筑路基

3.2 道路結構再利用

工程根據前期研究成果及參考既有工程經驗，確定以彎沉檢測值為主控指標，依據彎沉值分布情況利用原有路面結構：

（1）彎沉值小于24（0.01 mm）路段，銑刨上面層后，直接利用以下結構；

（2）彎沉值在24～30（0.01 mm）路段，路面結構整體性較好，強度較高，銑刨瀝青面層后，可直接利用水泥混凝土基層，加罩新瀝青面層；

（3）彎沉值在30.1～99.4（0.0 1mm）路段，水泥混凝土基層出現損壞，路面結構整體性較差，對整塊面板進行破碎、翻修和重新澆筑后，再加罩新的瀝青面層。

通過動態設計實現70%老路車行道基層利用，55%中面層利用。

3.3 就地固化利用原位土

對于本工程中的浜塘，按照傳統工藝需要先進行挖除、淤泥外運和軟土處理，最后使用合格工程材料進行回填，這樣需要消耗大量燃料和自然礦料資源。采用淺層固化工藝新技術，就地攪拌固化劑和原位土，不但減少填筑材料（如砂石填料），使原位土性能達到使用要求，而且避免淤泥挖出、外運與填料購置，就地利用浜塘淤泥9萬m3。

3.4 原有構筑物再利用

本工程在建設過程中，充分利用既有構筑物，其中G1503跨線橋拓寬改建方案，通過復核計算原有G1503跨線橋，提出保留下部結構，更換并拓寬上部結構的技術思路，進行跨線橋拓寬改建，充分利用原有結構，避免資源浪費，最終將現狀78根橋墩全部利用。

4 采用智能建造技術增強降碳減排效果

本工程除了通過在規劃設計及施工階段中減少占用現狀資源、舊資源再利用外，還引入預制拼裝技術、技術節能和智能交通系等技術深化降碳減排效果。

4.1 采用預制拼裝技術避免現場粉塵和碳排放

本工程多個區段采用了預制拼裝技術，避免傳統現場澆筑工藝產生大量粉塵、煙氣污染環境問題：

（1）松江段（松江金山區界—北松公路）G15跨線橋梁。全長428.934 m，上部結構剛接空心板均采用工廠化預制、現場吊裝、濕接頭現澆連接的施工方法；在該工程段，除承臺現澆外，其它結構，如橋墩、立柱和蓋梁等都采用了裝配式工藝施工。

（2）金山段一期（金山大橋—金山松江區界）G1503跨線橋梁。新建拼寬橋梁部分采用預制拼裝的立柱共有36根，蓋梁12榀。

（3）G320公路金山段穿越大量城區，為達到加快工程進度、降低對現狀交通影響、減少對周邊環境影響等目的，道路擋墻也采用預制拼裝工藝（見圖6）。

圖6 道路擋墻預制拼裝工藝施工

4.2 采用LED節能燈減少能源消耗

為實現“綠色公路”、創造一個“綠色照明”環境，G320公路成為上海市第一個采用LED節能燈具的公路工程。本工程選擇LED節能燈具，道路照明變壓器選用國家規定的節能型低損耗環氧樹脂絕緣干式變壓器，降低損耗。相較一般光源，本工程選擇LED燈后節省用電30%～50%，每日減少碳排放量3 000 kg左右，且養護成本相對低。

4.3 引入智能交通系統降低碳排放

引入多種智能交通，如熱感應自動化人行過街系統、數字化信號燈雷達和信號燈聯網控制系統等，大幅提高通行效率，減少交通工具等待時間，進而減少交通交叉口汽車尾氣排放，提升空氣質量。

（1）熱感應自動化人行過街系統。安裝該系統后，熱感應到有行人在路邊等待過街后，紅燈自動轉變為綠燈，方便行人通行，同時提高了國道車輛通行的效率。

（2）數字化信號燈雷達。在信號燈上新增傳感器，檢測排隊長度、車輛存在性、路口排隊溢出、交通擁堵與交通事件，達到信號燈自適應控制、交通事件的雷達視頻檢測與聯動目的，使提高路口通行能力提高15%以上。

（3）信號燈聯網控制系統。該系統對路口信號燈進行聯網控制，可有效聯動信號燈對公路通行的引導作用，路口平均延誤減少約5%左右。

5 結 論

綜上所述，在G320公路工程建設過程中，通過從規劃設計到建設施工全過程集中應用多種措施和技術，總體上達到了以下效果：

（1）在規劃與設計階段，采取調整紅線、優化設計等措施，減少了該項目建設占用土地6萬m2，并最大限度利用了現狀河道擋墻、保留超樹齡超40 a的行道樹約1 200棵；

（2）在施工階段，對現狀道路舊料、周圍建筑拆除料等原本廢棄材料或資源進行加工，不僅避免大量資源浪費，而且減少天然礦料開采。如采用淺層固化工藝就地利用浜塘淤泥9萬m3。將建筑拆除料加工成再生碎石混合料回填路基，可以節約10%路基填筑費用；

（3）在施工階段，采用預制拼裝技術、技術節能和智能交通系等技術，可以取得較為直觀的降碳減排效果，避免粉塵、煙氣產生，同時也能間接減少機動車尾氣排放。