凌 誠，李志鋒

(1.廣東交通實業(yè)投資有限公司，廣州 514600； 2.招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司，重慶 400067)

隨著我國高速公路規(guī)模增長，高速公路建設(shè)伴隨而來的環(huán)境污染、生態(tài)破壞問題引發(fā)人們的關(guān)注。同時，隨著低碳經(jīng)濟發(fā)展模式的興起，傳統(tǒng)高速公路建設(shè)與低碳經(jīng)濟模式的發(fā)展要義[1]之間的矛盾日益尖銳，低碳高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)運而生。

國內(nèi)對于高速公路施工過程中存在的環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題研究成果頗多，如段智淵等[2]從污染影響時效性角度出發(fā)，將施工過程中的環(huán)境污染分為長期和短期2類；謝理巍等[3]從不同污染源研究施工過程中的環(huán)境污染問題，包括水體污染、空氣污染、固體廢棄物污染等，劉寶東和李法玲[4-5]也進行了類似的研究。

國內(nèi)對于低碳高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究也層出不窮。陳曉利[6]提出了低碳高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)框架研究，介紹了高速公路規(guī)劃、設(shè)計、運營3個方面的關(guān)鍵技術(shù)；金鑫[7]的研究補充了關(guān)鍵技術(shù)框架的內(nèi)容，將施工技術(shù)和能源管理納入該框架中；翟曉成和李峰[8-9]介紹了多種關(guān)鍵技術(shù)的基本原理。

國內(nèi)對于施工過程中的污染問題進行了充分的研究，同時也提出了許多應(yīng)對措施，其中包括多種低碳關(guān)鍵技術(shù)[10-13]，但是對施工過程中關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟效益量化研究較少，因此，本文在已有研究的基礎(chǔ)上，選擇施工過程中的主要污染問題進行分析，介紹相應(yīng)的低碳高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，并提出關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟效益的量化模型，最后結(jié)合實例，評價關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟效益。

1 高速公路施工的環(huán)境問題

1.1 隧道棄渣

在高速公路建設(shè)過程中，因開挖隧道施工會產(chǎn)生大量棄渣，這將占用大量的土地，破壞原有的地表環(huán)境，造成表土資源損失。同時，如果不合理處置棄渣，將會引發(fā)小型的次生災(zāi)害，如滑坡、泥石流等[14]。

因此，隧道棄渣利用是一種低碳高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)，通過篩選原料，就地加工破碎，形成混凝土骨料、碎石和殘渣等多種產(chǎn)品，其中混凝土骨料用作隧道襯砌，碎石用作路基填筑、路面底基層及基層的填料，殘渣用于路基填筑[15]。

通過對隧道棄渣層層利用，消耗棄渣，減少對土地的占用，減少對地表環(huán)境的破壞，也避免了次生災(zāi)害的產(chǎn)生。同時，通過對棄渣資源的合理利用，避免額外購買砂石料，增加運輸成本，提高了經(jīng)濟效益。

1.2 表土資源流失

土地是一種有限的資源，其表層腐殖土更是重要的資源，能為植被提供生長所需的氮、磷、鉀等元素、水分和溫度，是植被的棲息環(huán)境。

在以往的高速公路建設(shè)過程中，由于填挖方的需要，土壤被填埋或挖出，造成表土資源的損失。高速公路建設(shè)對表土資源的破壞按照時效可分成永久性和臨時性2種，永久性表土資源的破壞會造成土地生產(chǎn)力的完全喪失，造成原有生態(tài)的破壞，同時，水土流失還可能引發(fā)次生災(zāi)害，如泥石流、山體滑坡等；而臨時性表土資源的破壞會造成土地生產(chǎn)力的部分喪失，通過改變土壤性質(zhì)，土壤可恢復(fù)部分生產(chǎn)力，但其功能會出現(xiàn)不同程度的退化[2]。

表土資源利用作為一種低碳高速公路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，其提倡在高速公路建設(shè)過程中，收集和利用表土資源，將收集的表土資源用于臨時用地的復(fù)耕復(fù)墾、公路沿線的劣地改良以及公路沿線邊坡植被恢復(fù)等生態(tài)恢復(fù)工程中。通過對表土資源的合理利用，既可緩解高速公路施工過程中對沿線表土資源造成的不良影響，還可減少外購表土資源的成本。

2 低碳關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟效益研究

2.1 隧道棄渣利用經(jīng)濟效益模型

隧道棄渣利用的經(jīng)濟效益通過就地利用棄渣，避免了從外地砂場和石場購置砂石造成的額外運輸消耗，因此隧道棄渣利用的經(jīng)濟效益與運輸單耗、利用量和運距差等有關(guān)，具體關(guān)系如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2.2 表土資源利用經(jīng)濟效益模型

表土資源利用的經(jīng)濟效益通過就地利用表土資源，避免了從外地購置表土造成的額外運輸消耗，因此表土資源利用的經(jīng)濟效益與運輸單耗、利用量和運距差等有關(guān)，具體關(guān)系如下：

(6)

(7)

2.3 施工期關(guān)鍵技術(shù)綜合經(jīng)濟效益模型

施工期關(guān)鍵技術(shù)綜合經(jīng)濟效益為隧道棄渣利用經(jīng)濟效益與表土資源利用經(jīng)濟效益之和，即

C=Cwaste+Csurf

(8)

式中：C為施工期關(guān)鍵技術(shù)的綜合經(jīng)濟效益，tce。

3 案例分析

3.1 案例背景

國家高速公路(G35)平遠(贛粵界)至興寧段起于廣東省梅州市平遠縣，途徑梅縣、興寧市，止于五華縣，又稱“平興高速”。對平興高速開展低碳經(jīng)濟條件下的高速公路建設(shè)技術(shù)研究，探究低碳經(jīng)濟條件下平興高速節(jié)省的經(jīng)濟效益。

3.2 施工期關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟效益評價

1) 隧道棄渣利用經(jīng)濟效益評價

平興高速全線共有隧道2座，全線各隧道棄渣利用情況如表1所示。

表1 全線隧道棄渣量利用情況

2) 表土資源利用經(jīng)濟效益評價

為了合理利用平興高速沿線各標(biāo)段表土資源，對各合同段公路沿線的臨時占地，按照荒地、山地及其他進行30 cm的表土層剝離，可獲表土資源 7 326.33 m3。就近集中放置剝離的表土資源，便于后續(xù)土地復(fù)耕、造地、地表回填以及植被恢復(fù)等工作開展。平興高速表土資源利用情況如表2所示。

表2 全線表土利用資源利用情況

3) 施工期關(guān)鍵技術(shù)綜合經(jīng)濟效益

隧道棄渣利用經(jīng)濟效益為824.20 tce，表土資源利用經(jīng)濟效益為820.28 tce，則施工期關(guān)鍵技術(shù)綜合經(jīng)濟效益為1 644.48 tce。

4 結(jié)束語

1) 通過對隧道棄渣利用和表土資源利用2種低碳關(guān)鍵技術(shù)進行介紹，并對其影響因素進行提煉，構(gòu)建其經(jīng)濟效益的量化模型。

2) 通過對G35平興高速施工階段測算，量化指標(biāo)能較好地反映平興高速施工期節(jié)能減排實施效果，可為高速公路低碳施工關(guān)鍵技術(shù)實施效果的評價提供理論基礎(chǔ)。