基于全生命周期的高速公路绿色施工技术与碳排放量化研究

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吕美凤1,刘刚2

摘要

在“双碳”目标背景下,高速公路建设对环境可持续性的要求日益提高,绿色施工与碳排放控制成为关键议题。本文以全生命周期理念为基础,系统探讨高速公路绿色施工的关键技术路径,构建碳排放量化模型,结合材料生产、施工运输、设备使用与养护等环节,综合评估其碳排放影响。研究发现,通过优化施工组织方式、推广新型低碳材料和加强施工阶段碳排监测,可以有效降低公路项目的整体碳排水平。文章旨在为交通工程绿色转型提供理论支撑与技术依据,推动基础设施领域低碳发展。


关键词

全生命周期;高速公路;绿色施工;碳排放量化;低碳建造

正文


引言

高速公路作为支撑国民经济发展的核心基础设施,其建设与运行过程中的能耗和碳排放一直是关注焦点。在碳达峰与碳中和政策引导下,交通基础设施建设需从传统粗放型发展模式向绿色、低碳、高效方向转变。绿色施工不仅关注生态环境保护和资源节约,更关注全过程的能耗与碳足迹评估,这与全生命周期理念高度契合。全生命周期视角下的绿色施工管理,将从项目立项、设计、施工、运营到养护和拆除各阶段统筹考虑碳排放与资源利用,能够为构建低碳公路体系提供科学路径与决策依据。本文聚焦于高速公路建设过程中的绿色施工实践与碳排放量化研究,基于实际工艺与工程经验,深入分析绿色施工关键技术的适用性与实施效果,并构建覆盖全过程的碳排放核算体系,助力公路工程绿色高质量发展。

一、绿色施工理念在高速公路全生命周期管理中的价值体现

绿色施工理念强调在建设全过程中以最低的资源消耗和环境负荷,实现最大的社会与生态效益。从全生命周期管理的角度看,高速公路项目的生态影响不应局限于施工现场,而应延伸至材料获取、设备制造、运营养护及未来拆除重建等环节。绿色施工理念在此框架内主要体现为材料选择绿色化、施工过程低碳化、设备使用高效化以及资源利用循环化等内容。通过预先评估碳足迹,指导设计阶段选用节能降耗型结构方案,是实现源头控制的重要手段。施工过程中,应推广装配式结构与模块化施工,减少传统湿作业对环境的破坏,并提升工效,从而降低能耗与间接碳排放。同时,在机械使用方面推行电动化、智能化机械系统,减少燃油消耗及污染排放,对于改善施工现场的碳强度水平具有重要现实意义。

此外,全生命周期管理理念的引入,有助于突破施工管理阶段碎片化的问题,促使绿色理念贯穿项目各阶段,提升整体运行的协调性与持续性。在公路项目实施过程中,可将绿色施工与碳排放量化工具结合,形成绿色建造台账,动态跟踪材料投入、能源使用与排放水平,实现数据驱动下的科学管理与持续优化。例如,材料采购环节通过对比碳强度指标选择低碳原料,运输环节引入碳绩效评价机制,从而在根本上降低项目的隐性碳排量。全生命周期绿色施工思维的建立,标志着高速公路项目从资源密集型建设模式向绿色、循环、智能方向的根本转变,是实现交通领域“双碳”战略的关键路径。

二、高速公路施工环节碳排放源识别与核算逻辑构建

要实现绿色施工的量化与优化,首先需厘清各环节的碳排放源及其构成。在高速公路项目中,主要碳源包括:原材料的生产加工、施工运输过程中的燃料消耗、施工机械设备的运行能耗以及现场施工中的临时用电与辅助设施运行。特别是在高填方、长隧道、大型互通立交等结构复杂的工程中,碳排放量更为集中且剧烈。通过对各碳源进行系统识别,可形成包括直接碳排放(如机械设备燃油消耗)与间接碳排放(如水泥、钢材等材料的前期碳足迹)的碳排放清单,为构建碳核算模型打下基础。

基于此识别结果,需构建科学的碳排放核算逻辑,以支持绿色施工管控与碳减排策略制定。通常采用活动数据法,即以活动量(如柴油消耗量、材料用量)乘以相应的碳排放因子,计算碳排放量。在具体应用中,推荐结合生命周期评价(LCA)与建筑碳排放数据库,提升碳因子的准确性和可比性。同时,引入信息化手段,如BIM技术与物联网传感器系统,可实现碳排放数据的实时采集与动态分析,帮助施工单位根据碳排趋势调整施工组织方式,避免高峰能耗集中带来的碳负荷激增。此外,需明确不同阶段核算的边界与精度要求,构建多维度核算框架,从时间、空间与工序等角度捕捉碳排放特征,使管理手段与排放行为精准匹配。

三、绿色施工关键技术在碳减排实践中的运用成效

绿色施工技术体系主要包括节能降碳材料、设备能效提升及工艺优化三大方面。在材料环节,通过使用高性能混凝土、粉煤灰替代水泥、水稳材料掺杂工业副产物等方式,可有效降低建材碳含量。如粉煤灰掺量提高10%,在不影响强度的前提下可减少6%至8%的碳排放。采用再生骨料、透水沥青等环保材料,同样有助于在保证道路性能的基础上降低环境成本。

在设备方面,推广电动压路机、电动泵等清洁能源机械,配合施工调度平台优化设备运行状态,有效减少空载与重复作业。信息化监控平台可实现设备能耗与碳排数据实时采集,建立能效考核机制,提升整体碳管理水平。施工工艺上,通过分区作业、错峰施工与装配式结构应用,可压缩工期与能耗高峰,提高资源利用效率,减轻突发负荷下的碳排风险。试点工程数据显示,绿色施工技术可使单位工程碳排放降低15%~30%,其中材料选择与设备优化作用最为显著,具备良好推广前景。

四、推进绿色施工制度化与碳排放管理常态化路径探索

要实现高速公路绿色施工与碳排放控制的可持续发展,必须构建完善的制度与技术支撑体系。在制度方面,应将绿色施工与碳管理要求纳入招投标及合同评估体系,明确减排目标并建立可执行的考核机制。通过绿色绩效分级制度对材料使用、设备选择、碳监测执行情况进行评分,并将结果与企业投标资质挂钩,推动绿色施工从倡导走向刚性约束。同时,构建统一的公路碳排放数据库与排放因子标准,确保核算结果具有横向可比性和纵向可追踪性。

技术层面,应推动“数字建造+碳管理”平台建设,实现绿色指标与施工进度同步跟踪,提升决策效率与响应能力。强化绿色人才培养同样关键,通过系统培训提升施工人员低碳意识与执行力,使绿色理念融入日常管理与操作流程。在政策支持方面,可细化碳配额机制与奖励政策,鼓励社会资本流向绿色项目,并探索碳交易机制在施工项目中的试点应用,推动形成绿色施工与碳资产管理的双向闭环。

只有通过制度、平台、人才和政策的系统联动,才能实现绿色理念向施工实践的深入转化,使碳排放量化真正成为推动绿色施工落地与评估绩效的有效工具。未来,随着标准完善与技术进步,绿色施工将与碳管理深度融合,为构建绿色交通体系与实现碳达峰目标提供有力支撑。

“双碳”战略引领下,高速公路建设正迈向绿色化、智能化与低碳化并进的新时代。本文以全生命周期为视角,系统分析了高速公路绿色施工的技术体系与碳排放量化路径,强调从源头控制、过程管控到制度保障的重要性。研究表明,绿色施工不仅有助于提升项目环境绩效,更为行业绿色转型积蓄能量。未来应持续推进绿色技术创新与碳排放管理体制建设,实现交通基础设施建设与生态文明目标的双重协同。

参考文献

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第一作者:吕美凤,内蒙古路桥集团有限责任公司010051

 


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