焦雙健，陳玉嬌

（中國(guó)海洋大學(xué) 工程學(xué)院，山東 青島 266100）

1 引言

據(jù)國(guó)際能源署（IEA）一份關(guān)于不同經(jīng)濟(jì)部門(mén)CO2排放的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，碳排放最高的前三名依次是公共電力和發(fā)熱、制造業(yè)和建筑業(yè)、交通運(yùn)輸。全球二氧化碳排放量約有25%來(lái)自交通運(yùn)輸。亞洲發(fā)展銀行預(yù)計(jì)，在未來(lái)25年內(nèi)，全球交通源二氧化碳排放將增加57%，而由于發(fā)展中國(guó)家的汽車行業(yè)迅速發(fā)展，其排放也將占到80%。

國(guó)家把交通行業(yè)列為節(jié)能減排的重要領(lǐng)域來(lái)抓，而公路部門(mén)又是交通行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。2010年年底，全國(guó)公路總里程突破400萬(wàn)km，達(dá)400.82萬(wàn)km。在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的能源消耗以及排放的大量溫室氣體成為一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，給環(huán)境帶來(lái)了巨大的威脅。面對(duì)環(huán)境與發(fā)展的壓力，順應(yīng)當(dāng)今的減排形勢(shì)，建設(shè)綠色公路、低碳公路、生態(tài)公路，保持人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為公路建設(shè)的共識(shí)。

目前，在研究領(lǐng)域更偏重于公路碳排放量的計(jì)算和對(duì)低碳公路設(shè)計(jì)及推廣方面的研究，較少運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理對(duì)低碳公路進(jìn)行系統(tǒng)分析。如何實(shí)現(xiàn)碳排放量與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，真正做到節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，越來(lái)越受關(guān)注。

2 價(jià)值工程原理及應(yīng)用目標(biāo)

價(jià)值工程是通過(guò)研究產(chǎn)品或系統(tǒng)的功能與成本之間的關(guān)系來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品或系統(tǒng)，以提高其經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)代管理技術(shù)。價(jià)值工程中的“價(jià)值”不同于政治經(jīng)濟(jì)學(xué)中的價(jià)值，它是單位成本實(shí)現(xiàn)的功能。

價(jià)值工程的表達(dá)式為V＝F／C，式中V為價(jià)值系數(shù)（Value），F(xiàn)為功能系數(shù)（Function），C為成本系數(shù)（Cost）［1］。

價(jià)值工程與當(dāng)前低碳公路發(fā)展目標(biāo)相契合，低碳公路發(fā)展目標(biāo)就是在公路的全壽命周期，貫徹低碳理念以實(shí)踐低碳經(jīng)濟(jì)，堅(jiān)持從降低能源消耗、減少環(huán)境污染等方面做起，以在實(shí)現(xiàn)滿足碳排放量減少的前提下成本最低。合理的低碳發(fā)展就是力求正確處理好功能與成本的關(guān)系，提高它們之間的比值，使資源得到更有效的利用。

3 全壽命周期低碳公路概念

全壽命周期低碳公路是在公路設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)直至拆除的整個(gè)生命周期內(nèi)，通過(guò)設(shè)計(jì)方案、施工組織和運(yùn)營(yíng)管理的優(yōu)化，應(yīng)用新技術(shù)、新能源和新材料，達(dá)到在資源、能源、材料的使用時(shí)減少消耗數(shù)量、提高使用效率，降低二氧化碳排放量的目標(biāo)［2］。它分為5個(gè)階段：建設(shè)前期、施工期、運(yùn)營(yíng)期、維養(yǎng)期和拆除期。

4 價(jià)值工程在全壽命周期低碳公路管理的應(yīng)用

4.1 建設(shè)前期

建設(shè)前期是公路工程決策階段，包括了公路的投資決策、勘察設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，投資決策和優(yōu)選方案是建設(shè)前期應(yīng)用價(jià)值工程的主要方面。雖然建設(shè)前期公路的碳排放量很小，但是規(guī)劃和設(shè)計(jì)是低碳公路中控制低碳的重要因素，它制約著項(xiàng)目設(shè)計(jì)后期的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理的各個(gè)階段二氧化碳的排放量［3］。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)公路碳排放量減少的功能進(jìn)行明確定位和鑒別，在立足于充分實(shí)現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上，減少耗能嚴(yán)重但非必要的功能。公路路線設(shè)計(jì)應(yīng)在保證路線走向的前提下，因地制宜，順應(yīng)地形，在考慮平面走向、路基高度、橫斷面填挖的基礎(chǔ)上，綜合考慮路基防護(hù)排水、結(jié)構(gòu)物設(shè)置、取棄土場(chǎng)、互通立交設(shè)置的位置等因素，降低運(yùn)輸成本，減少能源消耗和溫室氣體的排放［4～6］。

確定設(shè)計(jì)方案后，可以利用價(jià)值工程原理對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，通過(guò)對(duì)方案實(shí)行科學(xué)決策，對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)項(xiàng)目的產(chǎn)品質(zhì)量［7］。

4.2 施工期

公路進(jìn)入施工階段以后，其功能基本定型，主要的工作是在價(jià)值和成本方面優(yōu)化?？梢赃M(jìn)行兩類問(wèn)題。其一，對(duì)施工方案進(jìn)行價(jià)值分析，優(yōu)化施工方案，減少公路的碳排放量。其二，保持功能不變的情況下，對(duì)材料進(jìn)行價(jià)值分析，代替成本更低的材料，從而節(jié)約成本提高價(jià)值。

施工方案是施工組織設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是對(duì)施工方案耗用的勞動(dòng)力、材料、機(jī)械、費(fèi)用以及工期等在合理組織的條件下，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析，力求采用新技術(shù)，從中選擇最優(yōu)方案。制定技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案后，通過(guò)運(yùn)用價(jià)值工程對(duì)施工方案采用多方案評(píng)比的方法，從可行性、經(jīng)濟(jì)性、對(duì)環(huán)境和交通的影響等方面綜合比較，最后選擇最具經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的施工方法，提高施工的經(jīng)濟(jì)效益和工程質(zhì)量，降低工程成本，減少對(duì)環(huán)境的污染。

對(duì)于施工機(jī)械，要結(jié)合施工方案，進(jìn)行機(jī)械設(shè)備選型，確定最合適的機(jī)械設(shè)備使用方案。最重要的是日常機(jī)械維護(hù)和施工便道管理，要加強(qiáng)對(duì)筑路機(jī)械的整體狀況、耗油量、燃油的燃燒率進(jìn)行評(píng)估檢測(cè)，把那些機(jī)械狀況差、耗油量嚴(yán)重超標(biāo)、燃油燃燒率低及沒(méi)有修理價(jià)值的機(jī)械進(jìn)行報(bào)廢處理，更換一些目前比較先進(jìn)的設(shè)備，以達(dá)到施工機(jī)械的節(jié)能減排［8］。

價(jià)值工程就是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上充分應(yīng)用成本控制的節(jié)約原則，節(jié)約人力、物力、財(cái)力的消耗，在各施工段的施工過(guò)程中減少材料的發(fā)生，以達(dá)到降低施工項(xiàng)目成本的目的。可以通過(guò)執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用新材料、新能源、新工藝，如在道路工程中提倡采用溫拌瀝青技術(shù)，增加瀝青混合料施工的可操作性，降低對(duì)路面造成的負(fù)面影響；在保證公路質(zhì)量的情況下對(duì)老路路面進(jìn)行合理的資源回收再利用，不僅降低工程造價(jià)，更是很大程度上減少對(duì)環(huán)境的污染。

4.3 運(yùn)營(yíng)期和維養(yǎng)期

高速公路的運(yùn)營(yíng)是高速公路使用過(guò)程中的非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，運(yùn)營(yíng)期產(chǎn)生的碳排量占高速公路全壽命周期碳排量一半以上，是節(jié)能減排最為顯著的一個(gè)階段，做好這一階段的運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)管理是提升公路效益的關(guān)鍵。

建立智能管理系統(tǒng)，在事故多發(fā)路段設(shè)置監(jiān)控設(shè)施，提供監(jiān)控信息和圖像。利用智能管理系統(tǒng)，交通管理部門(mén)可進(jìn)行合理的交通疏導(dǎo)、控制和事故處理，從而改善交通擁擠和阻塞，切實(shí)提高管理效率，降低管理成本。

積極推廣ETC（Electronic Toll Collection）電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用，做好長(zhǎng)大縱坡路段車輛的通行順暢，減少車輛的滯留可有效做到節(jié)能減排。同時(shí)做好收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)采光、照明及供暖新能源的利用［9］。

（1）積極采用低碳環(huán)保的養(yǎng)護(hù)新技術(shù)，例如世界領(lǐng)先的路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)。

（2）結(jié)合路面結(jié)構(gòu)類型及不同的病害分別采用不同的新材料進(jìn)行科學(xué)養(yǎng)護(hù)，利用冷補(bǔ)料、乳化瀝青混合料等進(jìn)行灌縫、裂縫養(yǎng)護(hù)，利用瀝青再生養(yǎng)護(hù)劑、鋼纖維、焊接鋼筋網(wǎng)用于橋面維修和加固橋梁。

（3）采用先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備，如瀝青銑刨機(jī)代替空壓機(jī)、挖掘機(jī)進(jìn)行路面挖補(bǔ)。最重要的是要及時(shí)做好高速公路的養(yǎng)護(hù)工作，維修高速公路路面的凸、凹情況，保證路面的平整，這樣就可以有效地降低汽車運(yùn)營(yíng)中油的消耗，減少碳排放的同時(shí)節(jié)約了成本［10，11］。

4.4 拆除期

拆除期是整個(gè)公路全壽命周期的最后一個(gè)階段，公路的使用壽命已經(jīng)結(jié)束，但資源卻可以回收再利用，在這一階段將通過(guò)運(yùn)用新技術(shù)和新工藝來(lái)達(dá)到資源的再生利用。如將舊水泥路改成瀝青路，采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)等［12］。

5 價(jià)值工程在全壽命周期低碳公路的應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)價(jià)值工程的基本原理定義碳排放量指數(shù)、成本指數(shù)，進(jìn)而定義低碳公路經(jīng)濟(jì)指數(shù)（簡(jiǎn)稱經(jīng)濟(jì)指數(shù)）［13］。

5.1 碳排放量指數(shù)

首先定義一個(gè)表示某方案中公路碳排放量占所有方案碳排放量的比值，稱為碳排放量指數(shù)。

碳排放量指數(shù)＝ 某方案碳排放量／所有方案總的碳排放量。

5.2 成本指數(shù)

成本指數(shù)＝ 某方案成本／所有方案的總成本。

5.3 經(jīng)濟(jì)指數(shù)

價(jià)值工程中價(jià)值是效用與費(fèi)用的比值，運(yùn)用價(jià)值工程的基本原理，將低碳公路的碳排放量指數(shù)看成是工程的效用，將低碳公路經(jīng)濟(jì)指數(shù)（以下簡(jiǎn)稱為經(jīng)濟(jì)指數(shù)）定義為碳排放量指數(shù)與成本指數(shù)的比值，即：

經(jīng)濟(jì)指數(shù)＝ 碳排放量指數(shù)／成本指數(shù)。

某公路工程地處平原地貌，路線全長(zhǎng)15.87km，設(shè)計(jì)速度為80km／h，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有3個(gè)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)已有的公路碳計(jì)量方法 可以計(jì)算得到這3種設(shè)計(jì)方案的碳排放量及碳排放量指數(shù)見(jiàn)表1，各方案的成本及成本指數(shù)見(jiàn)表2，經(jīng)濟(jì)指數(shù)見(jiàn)表3。

表1 各方案成本指數(shù)

表2 碳排放量指數(shù)

由表3可以得出方案2是最優(yōu)的，其低碳公路經(jīng)濟(jì)指數(shù)的值接近1。

表3 經(jīng)濟(jì)指數(shù)

6 結(jié)語(yǔ)

在低碳公路的全壽命周期管理過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用價(jià)值工程可以更加合理地實(shí)現(xiàn)碳排放量的減少與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)，而不是僅僅為了適應(yīng)減排的政策和口號(hào)，盲目地以消耗大量的經(jīng)濟(jì)為代價(jià)。低碳公路在當(dāng)前還是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，其管理也還沒(méi)有形成一套完整的體系，沒(méi)有現(xiàn)成的路徑可以參照，這就需要公路行業(yè)內(nèi)注重公路全生命周期的低碳發(fā)展，相關(guān)行業(yè)積極推廣應(yīng)用新能源新材料，國(guó)家通過(guò)宏觀調(diào)控扶植公路低碳發(fā)展是我國(guó)公路低碳發(fā)展的合理路徑，建立一個(gè)“低碳公路”發(fā)展的體系，為國(guó)家節(jié)能減排和公路行業(yè)的健康永續(xù)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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