雙碳目標下高速公路施工的碳管理研究

收稿日期：2023-11-27

作者簡介：朱宇（1996—），男，江蘇睢寧人，碩士。研究方向：水下盾構隧道工程建設管理。

摘要：在碳達峰、碳中和（簡稱雙碳）背景下，交通基礎設施節能減排迫在眉睫。江陰靖江長江隧道（江陰第二過江通道）是高速公路建設工程的一部分，施工期間需要做好碳管理。本文將高速公路作為研究對象，建立施工過程碳管理目標制定方法，通過碳管理目標與碳排放定時核算結果對比分析進行動態碳管理。其間進行碳管理目標核算，分析碳管理關注重點，形成自底層到頂層的分層碳管理模式，為工程施工碳管理提供參考方法。

關鍵詞：碳管理；高速公路；施工；動態調整

中圖分類號：X322；TU71；U491 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）01-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.049

Research on Carbon Management of Expressway Construction under the Dual Carbon Target

ZHU Yu1， WU Dongyang1， YANG Yousen2， LI Na2， JIANG Bin2

（1. Jiangsu Provincial Transportation Engineering Construction Bureau; 2. Jiangsu Zhonglu Engineering Technology Research Institute， Nanjing 210093， China）

Abstract： In the context of carbon peak and carbon neutrality （referred to as dual carbon）， energy conservation and emission reduction of transportation infrastructure are urgent. The Jiangyin Jingjiang Yangtze River Tunnel （Jiangyin Second Cross River Passage） is a part of the highway construction project， and carbon management needs to be done well during the construction period. This paper takes highways as the research object， establishes a method for setting carbon management goals during the construction process， and conducts dynamic carbon management through comparative analysis of carbon management goals and carbon emission timing accounting results. During this period， carbon management goals will be calculated， and the focus of carbon management will be analyzed to form a hierarchical carbon management model from the bottom to the top， providing reference methods for carbon management in engineering construction.

Keywords： carbon management; highways; construction; dynamic adjustment

21世紀以來，世界已經進入全球氣候變暖時代。為此，中國明確提出2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標。交通基礎設施作為交通運輸的重要載體，其施工階段碳排放量巨大[1]，從基礎設施的角度來探尋節能減排路徑已成為新的發展趨勢，加強基礎設施碳排放管理對促使交通運輸行業碳達峰碳中和至關重要。目前，學術界在碳排放研究進程中逐步形成碳管理理論，但其概念尚未形成統一定義[2-10]。在大尺度研究層面，碳管理更加注重從政策策略、統籌規劃角度對碳排放進行宏觀把控，較不關注碳排放細部核算和內部管理；在小尺度研究層面，碳管理研究核心常放在碳排放核算及分析上，最終提出的碳減排建議仍從整體角度出發，難以實現通過碳管理直接達到碳減排的目的。因此，碳管理領域研究缺乏更為具體、直接的碳管理方法。本文以高速公路施工階段為例，從較小尺度的碳管理研究層面提出一種通過制定碳管理目標來對碳排放量進行拆分管理的方法，通過實際工程應用分析為高速公路施工階段碳管理提供參考。

1 碳管理目標制定

1.1 制定方法

本研究從高速公路施工角度出發，將碳管理目標定義為在碳管理基本單位內，為了落實碳排放具體管理措施而制定的最大碳排放量限制目標。碳管理基本單位定義為整個研究系統中進行碳管理目標制定的最小一級單位，碳管理基本單位可根據實際工程客觀情況進行調整。碳管理目標的確立需要確定碳排放量最大限制目標，并對目標進行論證，所確立的目標將作為貫穿項目施工階段碳排放控制管理的主線，對項目控制碳排放手段的實施起著重要作用。施工碳管理目標的制定由碳排放量估算、概算和預算組成，最后形成施工階段碳排放目標，如圖1所示。根據碳排放預算量，直接確定最終的施工碳排放目標。

為了實現碳管理的具體落實，以碳排放單元過程為基本單位進行數據采集與碳管理目標制定。通過與實際工程估算、概算、預算文件結合，自下而上形成碳管理目標，有助于從建設工程的各個層次進行碳管理。在進行碳管理目標制定時，以單元過程分解結果的子目工程為基本單位進行計算。子目工程由多個班組或施工隊進行施工，主要包括鋼筋加工班組、模板加工班組、路基班組和木材加工班組等。碳管理目標核算時，首先按照班組或施工隊對子目工程進行拆解，分析各班組的材料消耗、人工消耗、電力、燃油消耗；以此為基礎，計算每個班組或施工隊的碳管理目標，進而逐層計算子目工程、分項工程、分部工程、標段（單位工程）的碳管理目標。

1.2 碳管理目標動態控制

高速公路施工期碳排放管理控制主要體現在施工階段根據碳排放量與碳管理目標對比結果對施工工藝、施工組織安排等的優化工作中。針對每個具體的子目工程，定期核算施工碳排放量，通過與其對應的碳排放管理目標進行對比分析，判斷是否需要優化并探索碳減排的關鍵點，在符合碳排放目標的范圍內，改進施工工藝，進行施工組織再設計，制定節能減排措施，最大限度達到節能減排的效果。若實際碳排放量與目標偏差過大，應根據實際碳排放情況調整目標，以更好地指導下一步施工活動。當不發生偏差時，繼續落實原有施工方案，動態調整流程如圖2所示。

2 案例分析

本研究以江陰靖江長江隧道（江陰第二過江通道）高速公路建設工程為例，進行碳管理目標制定與分析。工程起自靖江公新公路與城西大道交叉處，向南過長江后止于江陰西外環路與芙蓉大道交叉處，路線全長約為11.825 km，其中，過江隧道段為6 414 m，橋梁段為3 087.5 m，路基段為2 328 m，全線采用雙向六車道高速公路建設標準，設計速度為80 km/h，設置靖江西、江陰西、青山3處互通立交。

2.1 碳管理目標計算

按照單元過程劃分標準，該高速公路建設項目在單位工程層面分為臨時工程、路基工程、路面工程、橋梁涵洞工程、隧道工程、交叉工程、交通工程及沿線設施和綠化及環境保護工程八個部分。結合該工程項目預算文件，按照子目工程、分項工程、分部工程、單位工程的層級（自下而上），利用本文提出的碳管理目標制定方法進行碳管理目標計算。結果顯示，整個工程項目的碳管理目標總量為44.88萬t，各單位工程碳管理目標如表1所示。

對各單位工程碳管理目標占比進行統計分析，結果如圖3所示。該高速公路建設項目中，從單位工程層面來看，碳管理目標占比最多的為橋梁涵洞工程及交叉工程，二者占比之和為83%，它是整個工程項目碳排放的主要來源，為碳管理重點。另需要說明，實際工程資料缺乏隧道工程的部分數據，僅獲得洞內路面的相關人工、機械設備數據，因此隧道工程碳管理目標占比較低，該案例計算僅包含洞內路面工程。本文就碳管理目標占比最多的橋梁涵洞工程及交叉工程進行分部分項工程碳管理目標分析。

橋梁涵洞工程各分部分項工程碳管理目標分布如圖4所示。該工程項目橋梁涵洞工程包括兩座大橋，北接線大橋長為740 m，南接線大橋長為2 291 m。根據計算結果，北接線大橋碳管理目標為4.42萬t，南接線大橋碳管理目標為16.97萬t，南接線大橋的長度約為北接線大橋的3倍，但其碳管理目標約為北接線大橋的4倍。南接線大橋施工碳排放可支配額度較多，在進行施工過程碳管理時，可調整性較強。分析北接線大橋各分部工程碳管理目標，碳排放主要來源于基礎工程、下部構造及上部構造，三者碳管理目標值總和為4.23萬t，占北接線大橋碳管理目標總和的95.5%。進一步地分析分項工程碳管理目標，其中，基礎工程中碳排放主要來自樁基礎施工，占比達到84.7%；下部構造碳排放主要來自橋墩施工，占比達到95.7%；上部構造碳排放主要來自30 m預制小箱梁拼裝，占比達到82.9%。同理，分析南接線大橋各分部工程碳管理目標，碳排放同樣主要來源于基礎工程、下部構造及上部構造，三者碳管理目標值總和為16.44萬t，占南接線大橋碳管理目標總和的96.9%。進一步地分析分項工程碳管理目標，其中，基礎工程碳排放主要來自樁基礎施工，占比為89.7%；下部構造碳排放僅由橋墩施工引起；上部構造碳排放主要來自預制小箱梁拼裝，占比為74.2%，而鋼主梁和鋼混組合梁施工碳排放也不可忽略。

通過分析可知，在橋梁碳管理目標拆分中，不同橋梁各分部分項工程碳管理目標占比具有類似規律，在碳管理實施及碳減排措施制定時，需要關注的側重點吻合。該工程項目交叉工程包括靖江西互通、江陰西互通、青山互通三處工程。靖江西互通總長為

5.46 km，包括三處橋梁工程；江陰西互通為匝道工程，總長為0.88 km；青山互通為0.82 km，包括一處橋梁工程。根據計算結果，靖江西互通、江陰西互通和青山互通的碳管理目標分別為14.74萬t、0.13萬t和

1.02萬t，靖江西互通占比達到92.7%，它是交叉工程中碳排放的主要來源。交叉工程中，各分部分項工程碳管理目標分布如圖5所示。結果表明，該工程項目交叉工程碳排放主要源自橋梁工程，所有橋梁工程碳管理目標占比超過95%。因此，在交叉工程碳管理中，要重點就橋梁工程施工提出碳減排建議。

2.2 動態碳管理

現以隧道工程洞內路面工程為例，對碳管理目標時序劃分及動態控制進行闡述，以隧道工程洞內路面各分項工程實際施工進程2/3工日為節點，將其碳排放量與對應的碳排放目標進行碳管理分析，對比結果如圖6所示。研究發現，面層和黏層的實際碳排放量均未超過碳排放目標，可以按照原有計劃繼續施工，而防水層實際碳排放量超過碳排放目標，考慮進行施工方案調整，提出碳減排措施，使其在后續施工過程中符合碳排放目標。

在碳管理目標制定方法的實際工程應用中，要重點關注碳管理目標占比較多的分部分項工程，并進行動態控制。在進行材料選擇、施工工藝改進、施工組織設計時，碳管理重點工程將碳減排放在更為重要的位置，做到碳管理前置化處理。

3 結論

高速公路施工階段自下而上核算碳排放，自上而下地制定碳管理目標，將碳管理分級分層地落實到每個分部分項工程中，將施工碳管理進行前置化處理，為建設工程碳管理模型創新提供新思路。經案例分析，江陰靖江長江隧道（江陰第二過江通道）高速公路建設工程碳管理目標總量為44.88萬t，其中占比最多的分部工程為橋梁涵洞工程和交叉工程，因此將二者列為碳管理重點對象。未來，要做好碳管理目標時序劃分及動態控制，對實際工程數據進行系統研究，進一步完善施工期碳管理目標制定體系。

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