基于低碳环保高速公路施工经济效益研究

凌 诚，李志锋

(1.广东交通实业投资有限公司，广州 514600； 2.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400067)

随着我国高速公路规模增长，高速公路建设伴随而来的环境污染、生态破坏问题引发人们的关注。同时，随着低碳经济发展模式的兴起，传统高速公路建设与低碳经济模式的发展要义[1]之间的矛盾日益尖锐，低碳高速公路建设关键技术应运而生。

国内对于高速公路施工过程中存在的环境污染和生态破坏等问题研究成果颇多，如段智渊等[2]从污染影响时效性角度出发，将施工过程中的环境污染分为长期和短期2类；谢理巍等[3]从不同污染源研究施工过程中的环境污染问题，包括水体污染、空气污染、固体废弃物污染等，刘宝东和李法玲[4-5]也进行了类似的研究。

国内对于低碳高速公路建设关键技术的研究也层出不穷。陈晓利[6]提出了低碳高速公路建设关键技术框架研究，介绍了高速公路规划、设计、运营3个方面的关键技术；金鑫[7]的研究补充了关键技术框架的内容，将施工技术和能源管理纳入该框架中；翟晓成和李峰[8-9]介绍了多种关键技术的基本原理。

国内对于施工过程中的污染问题进行了充分的研究，同时也提出了许多应对措施，其中包括多种低碳关键技术[10-13]，但是对施工过程中关键技术的经济效益量化研究较少，因此，本文在已有研究的基础上，选择施工过程中的主要污染问题进行分析，介绍相应的低碳高速公路建设关键技术，并提出关键技术经济效益的量化模型，最后结合实例，评价关键技术的经济效益。

1 高速公路施工的环境问题

1.1 隧道弃渣

在高速公路建设过程中，因开挖隧道施工会产生大量弃渣，这将占用大量的土地，破坏原有的地表环境，造成表土资源损失。同时，如果不合理处置弃渣，将会引发小型的次生灾害，如滑坡、泥石流等[14]。

因此，隧道弃渣利用是一种低碳高速公路建设关键技术，通过筛选原料，就地加工破碎，形成混凝土骨料、碎石和残渣等多种产品，其中混凝土骨料用作隧道衬砌，碎石用作路基填筑、路面底基层及基层的填料，残渣用于路基填筑[15]。

通过对隧道弃渣层层利用，消耗弃渣，减少对土地的占用，减少对地表环境的破坏，也避免了次生灾害的产生。同时，通过对弃渣资源的合理利用，避免额外购买砂石料，增加运输成本，提高了经济效益。

1.2 表土资源流失

土地是一种有限的资源，其表层腐殖土更是重要的资源，能为植被提供生长所需的氮、磷、钾等元素、水分和温度，是植被的栖息环境。

在以往的高速公路建设过程中，由于填挖方的需要，土壤被填埋或挖出，造成表土资源的损失。高速公路建设对表土资源的破坏按照时效可分成永久性和临时性2种，永久性表土资源的破坏会造成土地生产力的完全丧失，造成原有生态的破坏，同时，水土流失还可能引发次生灾害，如泥石流、山体滑坡等；而临时性表土资源的破坏会造成土地生产力的部分丧失，通过改变土壤性质，土壤可恢复部分生产力，但其功能会出现不同程度的退化[2]。

表土资源利用作为一种低碳高速公路建设的关键技术，其提倡在高速公路建设过程中，收集和利用表土资源，将收集的表土资源用于临时用地的复耕复垦、公路沿线的劣地改良以及公路沿线边坡植被恢复等生态恢复工程中。通过对表土资源的合理利用，既可缓解高速公路施工过程中对沿线表土资源造成的不良影响，还可减少外购表土资源的成本。

2 低碳关键技术经济效益研究

2.1 隧道弃渣利用经济效益模型

隧道弃渣利用的经济效益通过就地利用弃渣，避免了从外地砂场和石场购置砂石造成的额外运输消耗，因此隧道弃渣利用的经济效益与运输单耗、利用量和运距差等有关，具体关系如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

2.2 表土资源利用经济效益模型

表土资源利用的经济效益通过就地利用表土资源，避免了从外地购置表土造成的额外运输消耗，因此表土资源利用的经济效益与运输单耗、利用量和运距差等有关，具体关系如下：

(6)

(7)

2.3 施工期关键技术综合经济效益模型

施工期关键技术综合经济效益为隧道弃渣利用经济效益与表土资源利用经济效益之和，即

C=Cwaste+Csurf

(8)

式中：C为施工期关键技术的综合经济效益，tce。

3 案例分析

3.1 案例背景

国家高速公路(G35)平远(赣粤界)至兴宁段起于广东省梅州市平远县，途径梅县、兴宁市，止于五华县，又称“平兴高速”。对平兴高速开展低碳经济条件下的高速公路建设技术研究，探究低碳经济条件下平兴高速节省的经济效益。

3.2 施工期关键技术经济效益评价

1) 隧道弃渣利用经济效益评价

平兴高速全线共有隧道2座，全线各隧道弃渣利用情况如表1所示。

表1 全线隧道弃渣量利用情况

2) 表土资源利用经济效益评价

为了合理利用平兴高速沿线各标段表土资源，对各合同段公路沿线的临时占地，按照荒地、山地及其他进行30 cm的表土层剥离，可获表土资源 7 326.33 m3。就近集中放置剥离的表土资源，便于后续土地复耕、造地、地表回填以及植被恢复等工作开展。平兴高速表土资源利用情况如表2所示。

表2 全线表土利用资源利用情况

3) 施工期关键技术综合经济效益

隧道弃渣利用经济效益为824.20 tce，表土资源利用经济效益为820.28 tce，则施工期关键技术综合经济效益为1 644.48 tce。

4 结束语

1) 通过对隧道弃渣利用和表土资源利用2种低碳关键技术进行介绍，并对其影响因素进行提炼，构建其经济效益的量化模型。

2) 通过对G35平兴高速施工阶段测算，量化指标能较好地反映平兴高速施工期节能减排实施效果，可为高速公路低碳施工关键技术实施效果的评价提供理论基础。