王首緒，韓凌云

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410114，E-mail：1425230758@qq.com）

公路綠色施工是指以工程目標(biāo)為根本，堅(jiān)持以先進(jìn)的科學(xué)理念、完善的規(guī)章制度為途徑，全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、注重人與自然和諧共生，促進(jìn)資源集約節(jié)約利用的施工活動(dòng)[1]。國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要提出加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)，加強(qiáng)出疆入藏、中西部地區(qū)戰(zhàn)略骨干通道建設(shè)，增加沙漠公路數(shù)量，對(duì)于完善交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、發(fā)展偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。在沙漠地區(qū)修建公路存在消耗量大、再利用率不高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題[2]，受到相關(guān)行業(yè)和政府的高度關(guān)注。因此，進(jìn)行沙漠公路的綠色施工評(píng)價(jià)是當(dāng)務(wù)之急。

目前，公路綠色施工已引起了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注。呂思汝[3]發(fā)現(xiàn)公路工程與建筑工程在多方面存在顯著差異，不能簡(jiǎn)單地在綠色建筑的基礎(chǔ)上引申到綠色公路。Kumar Rajiv[4]從生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、流域內(nèi)水管理、生命周期的能源和減排、資源回收再利用及整體社會(huì)利益5 個(gè)角度對(duì)綠色高速公路進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出綠色高速公路可以在全生命周期中降低其建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本。Balubaid Saeed 等[5]通過問卷調(diào)查，以施工活動(dòng)、社會(huì)與安全、能源效率、環(huán)境與水管理和材料與技術(shù)5 個(gè)層面構(gòu)建綠色公路評(píng)級(jí)工具。Attahiru Yusuf Babangida 等[6]探討使用碳中和材料在建造綠色道路中的作用，從多方面分析綠色建材在高速公路建設(shè)中的積極作用。趙芳敏等[7]采用生命周期評(píng)估法構(gòu)建公路全生命周期的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架，并未對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)及權(quán)重確定。張正一等[8]指出現(xiàn)階段綠色公路建設(shè)質(zhì)量參差不齊，主要原因是綠色評(píng)估體系的不明確，且沒有考慮特殊地區(qū)公路的參評(píng)指標(biāo)。席歐等[9]通過對(duì)115項(xiàng)綠色公路相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行分析，指出地方區(qū)域不能簡(jiǎn)單粗暴地采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

綜上，已有學(xué)者指出不同區(qū)域環(huán)境的綠色施工存在差異，但是針對(duì)沙漠背景下的公路綠色施工研究較少。鑒于此，本文以公路綠色施工為基礎(chǔ)，充分考慮沙漠地區(qū)的自然資源、生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)，從節(jié)能低碳、生態(tài)保護(hù)、污染防治、防風(fēng)固沙、資源節(jié)約和人員健康6 個(gè)方面進(jìn)行指標(biāo)體系的構(gòu)建，基于C-OWA 算子和灰色聚類法，建立沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)模型。并選取S21 項(xiàng)目HW-4 標(biāo)段工程驗(yàn)證該模型的可行性和適用性，以期為沙漠背景下的公路綠色施工評(píng)價(jià)研究提供借鑒。

1 沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)體系

1.1 沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

構(gòu)建完備且科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是沙漠公路綠色施工的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，應(yīng)遵循全面性、針對(duì)性、可操作性、簡(jiǎn)明性的原則選取評(píng)價(jià)指標(biāo)。在中國(guó)知網(wǎng)輸入“公路綠色施工”“低碳公路施工”“生態(tài)公路施工”“沙漠公路施工”等關(guān)鍵詞，刪除重復(fù)數(shù)據(jù)和無參考價(jià)值的文獻(xiàn)，共獲得4 條公路領(lǐng)域綠色施工相關(guān)法規(guī)、30 種期刊、83 篇碩博論文，有效數(shù)據(jù)共117 篇。對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選，剔除無關(guān)項(xiàng)，結(jié)合沙漠地區(qū)生態(tài)特點(diǎn)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)送給相關(guān)專家，最終確定節(jié)能低碳、生態(tài)保護(hù)、污染防治、防風(fēng)固沙、資源節(jié)約和人員健康6 個(gè)準(zhǔn)則層，建立了沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。如表1 所示。

表1 沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 綠色施工等級(jí)劃分

本文參照《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2019）[10]，將評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為“優(yōu)、良、中、合格、不合格”?？紤]相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及沙漠環(huán)境的承載力，最后結(jié)合專家意見劃定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步分析指標(biāo)性質(zhì)，將其劃分為定量和定性兩類，將定量指標(biāo)用“*”標(biāo)注，其他則為定性指標(biāo)。具體內(nèi)容如表2 所示。

表2 沙漠公路綠色施工指標(biāo)實(shí)測(cè)值及等級(jí)劃分

2 沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)模型

2.1 C-OWA 算子確定指標(biāo)權(quán)重

C-OWA（Combination Ordered Weighted Averaging）算子是在OWA算子基礎(chǔ)上改進(jìn)提出的一種基于組合數(shù)的有序加權(quán)平均。與常見德爾非法、層次分析法相比，C-OWA算子只與專家打分?jǐn)?shù)的排列組合位置有關(guān)，能夠?qū)?shù)據(jù)極值分配到邊緣位置，以達(dá)到削弱專家主觀偏好的效果，使指標(biāo)權(quán)重結(jié)果更具有說服力和客觀性[11]。

2.2 基于灰色聚類法的評(píng)價(jià)模型

通過構(gòu)建的沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可以看出影響沙漠公路綠色施工的指標(biāo)因素多，涉及范圍廣且可測(cè)度低，對(duì)沙漠公路進(jìn)行綠色施工評(píng)價(jià)變的較為困難，且各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綠色施工等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別。此外，沙漠公路的綠色施工處于起步階段，有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)收集比較困難，樣本數(shù)量較少。而根據(jù)灰色理論中的灰色聚類法可以很好地研究此類問題，本文利用一種基于組合有序加權(quán)平均算子定權(quán)的灰色聚類法進(jìn)行模型的構(gòu)建[12]。將沙漠公路綠色施工水平在某個(gè)等級(jí)內(nèi)不確定數(shù)定義為灰類，其可能取值記為白化值。通過白化權(quán)函數(shù)表示白化值和權(quán)重之間的關(guān)系[13，14]，進(jìn)而確定沙漠公路綠色施工灰數(shù)隸屬的灰類。

2.2.1 構(gòu)造白化權(quán)函數(shù)

設(shè)評(píng)價(jià)對(duì)象有m個(gè)指標(biāo)，劃分s個(gè)灰類等級(jí)，則評(píng)價(jià)指標(biāo)的樣本空間為X=[x1，x1，…，xi，xm]，其中xi表示第i個(gè)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值。根據(jù)表2 中各評(píng)價(jià)指標(biāo)地劃分標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造出白化權(quán)函數(shù)fki。當(dāng)指標(biāo)屬于越大越好型，在k=1，k=2、3、4，k=5 時(shí)分別選擇上限未確知測(cè)度、適中未確知測(cè)度和下限未確知測(cè)度白化權(quán)函數(shù)，如圖1 所示。

圖1 指標(biāo)越大越好型

當(dāng)指標(biāo)屬于越小越好型，在k=1，k=2、3、4，k=5 時(shí)分別選擇下限未確知測(cè)度、適中未確知測(cè)度和上限未確知測(cè)度白化權(quán)函數(shù)，如圖2 所示。

圖2 指標(biāo)越小越好型

2.2.2 計(jì)算灰色聚類等級(jí)

取max{σk}=σ，則稱評(píng)價(jià)對(duì)象屬于灰類s。

3 實(shí)例分析

S21 阿勒泰至烏魯木齊高速公路是新疆維吾爾自治區(qū)首條“五新”智慧沙漠高速，更是新疆“十三五”規(guī)劃骨架路網(wǎng)中的重要組成部分。選取S21項(xiàng)目中比較典型的HW-4 標(biāo)段作為評(píng)價(jià)對(duì)象。HW-4標(biāo)段（K215+500～K252+000）地處古爾班通古特沙漠腹地，晝夜溫差大，日照時(shí)間長(zhǎng)，沿線無主要城鎮(zhèn)，地質(zhì)條件惡劣，地貌為連續(xù)沙丘，地形起伏較大。為積極響應(yīng)國(guó)家綠色發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，施工企業(yè)根據(jù)HW-4 標(biāo)段周邊資源緊缺，生態(tài)環(huán)境控制嚴(yán)格等特點(diǎn)，因地制宜地開展綠色施工活動(dòng)，明確綠色施工目標(biāo)、確定重要環(huán)境因素、制定控制措施將節(jié)約能源、降低雙碳排放作為項(xiàng)目建設(shè)的新標(biāo)準(zhǔn)。在施工過程中采用了“真空環(huán)保衛(wèi)生污水處理系統(tǒng)”；積極應(yīng)用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)、綠色施工技術(shù)、信息化技術(shù)。

3.1 綠色施工評(píng)價(jià)過程

3.1.1 數(shù)據(jù)收集與處理

定量指標(biāo)數(shù)據(jù)來自HW-4 標(biāo)段的實(shí)地調(diào)研、圖紙資料、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、相關(guān)檢測(cè)報(bào)告；定性指標(biāo)數(shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家按照量表法評(píng)分給出。S21 項(xiàng)目HW-4 標(biāo)段綠色施工指標(biāo)的實(shí)測(cè)值如表2第2 列所示。

3.1.2 C-OWA 算子計(jì)算權(quán)重

邀請(qǐng)專家采用10 分制打分法獲得沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。打分專家共計(jì)8 名，其中4 名專家來自沙漠公路項(xiàng)目施工單位，具有大專及以上學(xué)歷，有1 名及以上低碳公路或綠色公路項(xiàng)目工作經(jīng)驗(yàn)；2 名專家分別來自設(shè)計(jì)單位與監(jiān)理單位，具有本科及以上學(xué)歷，均有3 年以上綠色公路的工作經(jīng)驗(yàn)；2 名專家來自高校，具有碩士及以上學(xué)歷，擁有8 年以上公路工程類教學(xué)經(jīng)歷，且至少參與過2 個(gè)綠色公路項(xiàng)目。應(yīng)用C-OWA 算子計(jì)算權(quán)重，結(jié)果如表3 所示。

表3 沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.1.3 基于灰色聚類法的綠色施工評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目的指標(biāo)白化權(quán)函數(shù)值由式（1）～式（3）求得，結(jié)合表3 中的權(quán)重，根據(jù)式（4）可以計(jì)算出HW-4 標(biāo)段6 個(gè)準(zhǔn)則層及目標(biāo)層的灰色聚類等級(jí)，計(jì)算結(jié)果如表4 所示。

表4 HW-4 標(biāo)段準(zhǔn)則層及目標(biāo)層評(píng)價(jià)結(jié)果

3.2 結(jié)果分析

根據(jù)最大隸屬度原則判斷沙漠公路綠色施工等級(jí)。

（1）節(jié)能低碳類指標(biāo)。max{σk}=0.9867，表示等級(jí)為“優(yōu)”。結(jié)合HW-4 標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)可知在施工過程中采用節(jié)能型施工工藝和技術(shù)，如采用土工格室加固風(fēng)積沙技術(shù)實(shí)現(xiàn)了沙漠公路就地取材，減少風(fēng)積沙棄方數(shù)量、減少礫石土開采，從原材料方面做到節(jié)能減排；技術(shù)人員在項(xiàng)目部附近、道路沿線及拌和站附近安裝太陽能光板。

（2）生態(tài)保護(hù)類指標(biāo)。max{σk}=0.7818，表示等級(jí)為“良”。HW-4 標(biāo)段深入沙漠腹地，生態(tài)環(huán)境與普通公路環(huán)境相比更加脆弱，一旦受到污染難以恢復(fù)、不可逆轉(zhuǎn)。項(xiàng)目施工期需要占用大量臨時(shí)用地，加之施工階段工程作業(yè)多、施工工序復(fù)雜，對(duì)施工區(qū)域原有生態(tài)造成破壞。

（3）污染防治類指標(biāo)。max{σk}=0.6302，表示等級(jí)為“良”。HW-4 標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)采用鋼板對(duì)臨時(shí)道路進(jìn)行鋪設(shè)，對(duì)土方開挖未平整的場(chǎng)地用防塵網(wǎng)遮擋起到抑制揚(yáng)塵，并采用噴淋系統(tǒng)和灑水裝備降塵，綠色施工管理效果較好。

（4）防風(fēng)固沙類指標(biāo)。max{σk}=0.6701，表示等級(jí)為“良”。從施工現(xiàn)場(chǎng)了解到，風(fēng)沙活動(dòng)對(duì)修建沙漠公路具有不利影響，風(fēng)沙常常對(duì)已完工的基層、墊層和面層進(jìn)行掩埋，造成大量重復(fù)性工程，拖延施工進(jìn)度。在沙害治理方面按照邊施工邊治沙的施工工序，以植物治沙作為根本，必要時(shí)增加工程防沙和化學(xué)固沙措施，建立綜合的治沙體系，使得防風(fēng)固沙取得較好效果。

（5）資源節(jié)約類指標(biāo)。max{σk}=0.5580，表示等級(jí)為“優(yōu)”。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)可知，管理人員具有豐富的資源節(jié)約經(jīng)驗(yàn)，制定完整規(guī)范的資源節(jié)約制度，節(jié)水、節(jié)地和節(jié)材都取得較好效果。說明該項(xiàng)目施工場(chǎng)地規(guī)劃合理，對(duì)土地進(jìn)行了充分節(jié)約與保護(hù)。

（6）人員健康類指標(biāo)。max{σk}=1.0000，表示等級(jí)為“優(yōu)”。施工現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)生防疫措施在近階段成為人員健康的重要衡量指標(biāo)。HW-4 標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)為施工人員做好安全防護(hù)措施，常態(tài)化推進(jìn)衛(wèi)生檢查工作。說明有效地落實(shí)安全與健康管理制度，反映了該施工企業(yè)以人為本、人民至上的根本要求。

通過對(duì)S21 項(xiàng)目HW-4 標(biāo)段綜合評(píng)價(jià)分析，max{σk}=0.4593，表示等級(jí)為“優(yōu)”，且“良”及以上比例占88%，說明該標(biāo)段綠色施工整體水平較優(yōu)秀。但在生態(tài)保護(hù)、污染防治、防風(fēng)固沙方面還有進(jìn)步空間，需要有針對(duì)地提高管理水平，努力踐行綠色施工。最終評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際獲獎(jiǎng)情況、綠色施工情況相符，證明了基于灰色聚類法評(píng)價(jià)模型的科學(xué)性和合理性。

4 結(jié)語

沙漠公路施工工況相較于普通公路更為復(fù)雜，合理正確地識(shí)別和評(píng)估沙漠公路的綠色施工，是實(shí)現(xiàn)沙漠公路全壽命周期資源節(jié)約和節(jié)能減排的關(guān)鍵。本文采用文獻(xiàn)研究和專家訪談構(gòu)建沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用C-OWA 確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，克服了評(píng)價(jià)指標(biāo)多、層次復(fù)雜、信息量較大的障礙；采用灰色聚類法構(gòu)建沙漠公路綠色施工評(píng)價(jià)模型，充分利用各指標(biāo)的信息進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。應(yīng)用該模型對(duì)S21 阿烏高速中HW-4 標(biāo)段進(jìn)行實(shí)證分析，評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)情況一致，驗(yàn)證了本文所建模型的可行性，對(duì)類似工程項(xiàng)目的綠色施工評(píng)價(jià)提供一種新的理論思路。