港珠澳大橋是一項(xiàng)橋、島、隧一體化的世界級超大型綜合集群工程，是我國繼三峽工程、青藏鐵路、南水北調(diào)、西氣東輸、京滬高鐵之后又一超級工程，更是中國交通建設(shè)史上技術(shù)最復(fù)雜、建設(shè)要求及標(biāo)準(zhǔn)最高、環(huán)保要求最高的工程之一。

港珠澳大橋工程復(fù)雜，建材消耗量巨大，施工工藝復(fù)雜，建設(shè)期和運(yùn)營期節(jié)能減排潛力巨大。工程依托國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《港珠澳大橋跨海集群工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》，基于全生命周期理論，首次提出工程能耗和排放的內(nèi)源性和外源性概念，系統(tǒng)構(gòu)建節(jié)能減排指標(biāo)體系及核算方法，并對節(jié)能減排工程措施進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，節(jié)能減排效果顯著。

港珠澳大橋海底隧道入口

構(gòu)建節(jié)能減排核算方法與評價(jià)指標(biāo)體系

港珠澳大橋工程能源消耗、溫室氣體排放和污染物排放，是由建設(shè)期排放和運(yùn)營期排放所組成的，又可以劃分為內(nèi)源和外源。工程建設(shè)期內(nèi)源能耗及排放主要來源于施工機(jī)械能源消耗、人工活動能源消耗和工程占地等資源性改變引起的溫室氣體排放變化。外源能耗及排放主要來源于建設(shè)過程中使用的建材等中間產(chǎn)品在外生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生的能源消耗、溫室氣體排放和污染物排放。

運(yùn)營期內(nèi)源能耗及排放主要來自于隧道、橋梁、人工島、管理中心等不同分類工程運(yùn)營消耗的能源、水資源等，以及工程運(yùn)營期路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械、管理和運(yùn)營所用車輛等。外源能耗及排放主要來自于養(yǎng)護(hù)過程中瀝青、石屑、碎石等建筑材料的生產(chǎn)過程。

為系統(tǒng)評價(jià)港珠澳大橋工程能源消耗、溫室氣體排放和污染物排放量，以及節(jié)能減排措施實(shí)施效果，技術(shù)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了建設(shè)期及運(yùn)營期節(jié)能減排核算評價(jià)系統(tǒng)，將公路工程節(jié)能減排核算體系工具化，可快速完成節(jié)能減排核算評價(jià)工作，并可應(yīng)用于其他同類工程節(jié)能減排核算評價(jià)。

系統(tǒng)評價(jià)港珠澳大橋工程節(jié)能減排效果的大型橋、島、隧集群工程建設(shè)節(jié)能減排的指標(biāo)體系，分為一個整體工程及海底隧道、人工島、跨海大橋三個單項(xiàng)工程的節(jié)能減排指標(biāo)體系。

建設(shè)期節(jié)能減排指標(biāo)體系包括節(jié)能、集材、減排、降污四類指標(biāo)，節(jié)能指標(biāo)具體包括總能耗、內(nèi)源性能耗、外源性能耗、單位投資能耗、單位投資內(nèi)源性能耗、單位投資外源性能耗、單位長度能耗等12個。集材指標(biāo)具體包括總鋼材用量、總水泥用量、總新鮮用水量、單位長度鋼材使用減少量、單位長度水泥使用減少量、單位長度新鮮用水減少量6個。減排指標(biāo)具體包括溫室氣體總排放量、內(nèi)源性溫室氣體排放量、外源性溫室氣體排放量、單位投資溫室氣體排放強(qiáng)度、單位投資內(nèi)源性溫室氣體排放強(qiáng)度、單位投資外源性溫室氣體排放強(qiáng)度等12個。降污指標(biāo)具體包括污染物排放總量、內(nèi)源性污染物排放量、外源性污染物排放量、施工污水排放達(dá)標(biāo)率、施工噪聲達(dá)標(biāo)率、施工固廢處置率、環(huán)保投資比例、環(huán)保應(yīng)急能力8個。

運(yùn)營期節(jié)能減排指標(biāo)體系包括節(jié)能、減排、管理三類指標(biāo)，節(jié)能指標(biāo)具體包括運(yùn)營總能、單位長度運(yùn)營維護(hù)能耗、可再生能源利用量等6個。減排指標(biāo)具體包括溫室氣體排放量、廢水排放量、COD排放量、CO排放量等10個。管理性指標(biāo)具體包括節(jié)能減排管理機(jī)構(gòu)設(shè)置情況、能源計(jì)量工具配備情況、環(huán)境監(jiān)測設(shè)施配備情況等5個。

沉管隧道預(yù)制化施工

混凝土澆筑現(xiàn)場

推進(jìn)節(jié)能環(huán)保工程實(shí)踐應(yīng)用

在專項(xiàng)研究基礎(chǔ)上，港珠澳大橋工程系統(tǒng)應(yīng)用了離岸特長沉管隧道通風(fēng)節(jié)能成套技術(shù)、照明節(jié)能成套技術(shù)、人工島太陽能光伏應(yīng)用等節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù)，以及建筑材料清潔采購和預(yù)制化等施工期節(jié)能減排措施，取得了較好的節(jié)能減排效果。

沉管隧道通風(fēng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

隧道通風(fēng)系統(tǒng)是隧道的能耗大戶，以港珠澳大橋沉管隧道為例，隧道通風(fēng)系統(tǒng)用電負(fù)荷占到隧道用電總負(fù)荷的78%，因此對隧道通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能減排技術(shù)研究對隧道運(yùn)營節(jié)能意義重大。結(jié)合港珠澳大橋沉管隧道的工程特點(diǎn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)重新識別了通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵因素，對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)確定、射流風(fēng)機(jī)效率提升、洞口污染氣體串流干預(yù)、自然風(fēng)在隧道通風(fēng)有效利用、軸流變頻技術(shù)開展綜合節(jié)能技術(shù)研究，在此基礎(chǔ)上基于污染物控制指標(biāo)、交通量、交通組成及風(fēng)機(jī)控制之間的最優(yōu)匹配關(guān)系和通風(fēng)變頻技術(shù)，開發(fā)了沉管隧道多目標(biāo)智能通風(fēng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)按需通風(fēng)的目的。

沉管隧道照明節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

隧道照明是隧道運(yùn)營另一個“耗電大戶”，照明系統(tǒng)能否節(jié)能運(yùn)行對項(xiàng)目運(yùn)營期節(jié)能至關(guān)重要。技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合隧道地處海域自然光充裕特點(diǎn)，根據(jù)太陽輻射度學(xué)和光度學(xué)理論，研究公路隧道太陽光光纖照明的適應(yīng)性。在自然光與人工光相結(jié)合的照明方式下，采用最優(yōu)化控制方式，根據(jù)隧道洞外太陽光條件，結(jié)合不同天氣及不同時(shí)段所需達(dá)到的隧道照明要求，優(yōu)化自然光光纖照明技術(shù)與人工光照明技術(shù)之間的控制。通過檢測隧道照明段的實(shí)際光照效果和光通量需求，調(diào)節(jié)人工光的光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)在太陽光照明下，自然光與人工光的有效互補(bǔ)，從而在滿足隧道照明需求的前提下，實(shí)現(xiàn)太陽光的最大利用率，大大減少隧道照明能耗。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用

結(jié)合港珠澳大橋工程人工島工程特點(diǎn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了東人工島隧道進(jìn)出口屋面并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、西人工島隧道進(jìn)出口屋面并網(wǎng)光伏系統(tǒng)和西人工島建筑光伏幕墻系統(tǒng)接入系統(tǒng)并入市電。其中，人工島隧道進(jìn)出口屋面光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝于東人工島和西人工島海底隧道進(jìn)出口的屋面上方，設(shè)計(jì)容量200kWp（太陽能光伏電池的峰值總功率，killo Watt Peak，kWp）。光伏幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝于西人工島會議中心邊門廳上空的幕墻位置，設(shè)計(jì)系統(tǒng)容量50kWp。系統(tǒng)全部為并網(wǎng)運(yùn)行方式，并網(wǎng)逆變器將光伏組件產(chǎn)生的直流電能逆變成與電網(wǎng)同電壓、頻率同相位的交流電，向島上建筑負(fù)荷供電，降低工程外購電力消耗。

建筑材料清潔采購

清潔采購是指工程所采購的建筑材料，必須出具生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書，運(yùn)到工地后，按規(guī)范要求抽樣檢查。使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的材料，保證大橋建設(shè)的綠色和環(huán)保水平，也為廢料回收和再利用提供條件，達(dá)到清潔生產(chǎn)要求。建筑行業(yè)鋼材、水泥（混凝土）、玻璃、陶瓷及木材等建筑材料均是高能耗產(chǎn)品，其CO2和污染物排放大部分來自于建材生產(chǎn)過程。通過清潔采購降低建筑材料生產(chǎn)過程的CO2和污染物排放，是港珠澳大橋工程建設(shè)期節(jié)能減排的重要一環(huán)。港珠澳大橋工程清潔采購主要包括鋼材、水泥、砂石和土料、水資源清潔采購，降低工程材料全生命周期排放，提高大橋建設(shè)的環(huán)保水平。

港珠澳大橋人工島防波堤安裝的扭工字塊

預(yù)制化施工

通過建筑構(gòu)件施工預(yù)制化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)建筑材料高度利用，減少材料浪費(fèi)，建筑施工過程污染可控制，施工工廠重復(fù)利用，對于大型工程節(jié)能減排、降低成本、保證施工進(jìn)度和工程質(zhì)量非常必要?，F(xiàn)階段高速公路工程越來越多地采用預(yù)制構(gòu)件，以節(jié)省拼裝時(shí)間，而更為精細(xì)的預(yù)制系統(tǒng)提高生產(chǎn)原件的精確性，保證迅速裝配，促進(jìn)節(jié)能減排，則是未來大型建設(shè)項(xiàng)目工地施工管理的方向和趨勢。港珠澳大橋工程預(yù)制化施工，廣泛應(yīng)用于沉管預(yù)制化、箱梁預(yù)制化和鋼圓筒預(yù)制等方面。沉管隧道管節(jié)預(yù)制廠建設(shè)兩條獨(dú)立沉管預(yù)制流水作業(yè)線，預(yù)制采用工廠化流水作業(yè)，預(yù)制流程包括鋼筋加工及綁扎、節(jié)段混凝土澆筑、節(jié)段頂推、管節(jié)起伏出塢等工序，節(jié)段混凝土能連續(xù)澆筑而不中斷。港珠澳大橋施工順利結(jié)束后，該預(yù)制廠還可能會繼續(xù)承擔(dān)珠三角地區(qū)其他大型工程預(yù)制構(gòu)件的建造。

綠色交通發(fā)展是國家生態(tài)文明建設(shè)和美麗中國的重要內(nèi)容，也是交通強(qiáng)國的應(yīng)有特征。2016年5月18日交通運(yùn)輸部辦公廳印發(fā)了《關(guān)于開展綠色公路建設(shè)典型示范工程建設(shè)的通知》，2016年7月20日印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》，目前已推進(jìn)三批共33個試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)。同時(shí)，交通運(yùn)輸部還組織研究綠色公路有關(guān)技術(shù)指南、管理體系和評價(jià)指標(biāo)，將為綠色公路建設(shè)提供科學(xué)指導(dǎo)，為全面推進(jìn)綠色公路建設(shè)做好支撐和保障。

港珠澳大橋工程節(jié)能減排研究成果和實(shí)踐應(yīng)用，不僅能推動我國交通行業(yè)復(fù)雜集群工程節(jié)能減技術(shù)和管理水平的提升，還對綠色公路建設(shè)和管理提供了有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒，構(gòu)建的節(jié)能減排指標(biāo)體系與核算方法可有效支撐綠色公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定。依托工程實(shí)踐編寫的《港珠澳大橋工程節(jié)能減排評價(jià)方法及應(yīng)用》，具有重要的參考價(jià)值，將為后續(xù)瓊州海峽、渤海海峽、舟山至上海等跨海通道，建設(shè)和營運(yùn)期過程中的節(jié)能減排工作，提供全面的理論指導(dǎo)。