绿色公路建设中环境资源再生利用问题的认知与实践

程 睿

（深圳市如茵生态环境建设有限公司，广东 深圳 518057）

自1988年10月国内首条高速公路沪（上海）嘉（定）高速建成通车以来，我国高速公路建设正式开启中国速度和中国模式。2012年后，我国高速公路通车里程已稳居世界第一。改革开放促进了我国经济社会全面快速发展，我国目前已成为世界第二大经济体，其中，高速公路通车里程持续增加，从零到成为世界第一，以不到30年的发展历程取得了发达国家半个多世纪的成就，世界瞩目。我国经济社会和高速公路的发展历程说明，作为一项重要的现代化交通基础设施，高速公路建设与经济社会发展相辅相成。高速公路既是国民经济、社会及国防动员发展的必然产物，又是经济社会快速发展的助推器，为国民经济和社会发展做出了巨大贡献。但伴随全生命周期，高速公路建设、运营也是一个资源、能源消耗和污染排放的过程。随着全球气候变暖，能源、资源危机和生态环境失衡问题日趋严重，严重威胁人类命运共同体。采用绿色低碳技术，发展绿色公路成为当前及今后交通基础设施建设的重点任务。

1 我国绿色公路发展现状

2016年7月，交通运输部发布《关于实施绿色公路建设的指导意见》（交办公路〔2016〕93 号），提出建设以质量优良为前提，以资源节约、生态环保、节能高效、服务提升为主要特征的绿色公路，实现公路可持续发展。2016年5月，交通运输部公布全国首批8 个绿色公路建设典型示范工程项目。截至目前，交通运输部已公布三批全国绿色公路建设项目，共计33 个。绿色公路建设作为公路建设的新模式，是当前我国交通运输行业加强生态文明建设和实现绿色发展的战略举措，其主要特征是以理念、技术、管理和制度创新为驱动，以优化路网功能、控制资源占用、减少能源消耗、降低污染物排放、保护生态环境、推进绿色发展为核心，以健康可持续发展为目的。因此，在高速公路规划、设计、建设、运营全生命周期内，充分采用节能减排和环境友好的新技术、新工艺、新设备、新材料，成为当前我国发展绿色公路的首要选择。

近年来，国内学者对高速公路建设期土壤和土地资源节约、表土资源利用、生态防护等[1-7]，运营期沿线服务设施产生的生活垃圾处理[8]、污水处理与中水回用技术等开展了大量的研究[9-10]。目前，国内在绿色公路建设方面开展了大量有益探索，积累了丰富的实践经验。例如，三（门峡）淅（川）绿色试点高速公路建设中将表土资源用于绿化，隧道弃渣用于路基填筑等[11]；道（真）瓮（安）高速公路建设中将弃渣用于混凝土配制，表土用于取（弃）土场复垦，并采用发光二极管（LED）照明、隧道玻纤锚杆等绿色低碳新技术[12]。2017年12月底，铺设长度1.8 km、总面积近5 900 m2的国内首条光伏高速公路试验段在济南市绕城高速南线建成，这对绿色公路发展来说具有里程碑意义。

2 环境资源再生利用是建设绿色低碳高速公路的重要内容

高速公路全生命周期内的碳排放有内源性排放和外源性排放之分[13]。内源性碳排放主要是指高速公路在建设、运营、养护全生命周期内直接排放的二氧化碳，而外源性碳排放是指因外部生产用于高速公路全生命周期内的各种耗材、能源而间接排放的二氧化碳。当前，面对日趋严重的全球环境危机，发展绿色低碳公路成为交通运输行业健康可持续发展的必然选择。绿色公路建设以内源性减碳、减排、节能、降耗为主，而促进环境资源的再生利用是降低内源性碳排放的重要内容之一。

2.1 公路建设期内的环境资源再生利用

公路建设期内的环境资源再生利用主要包括沿线表土资源的保护利用、植物资源的保护利用和土石方资源的再生利用等。

2.1.1 表土资源的保护利用

表土是一种几乎不可再生的土壤资源，自然形成1 cm 的土壤至少需要数百年时间。公路建设早期涉及大量的表土剥离工作，而表土不仅富含有机质和营养元素，而且是天然的土壤种子库，是植被自然恢复的物质基础[14-18]。因此，公路建设前期对表土资源进行专项剥离收集，在项目建设中后期将表土资源充分用于公路沿线工程创面的生态修复、景观绿化和土地复垦中，既有利于沿线生态环境保护和景观恢复，又能节约大量土壤资源，减少外部客土输入，降低次生环境破坏，节约工程成本。

2.1.2 植物资源的保护利用

道路工程作为线型工程，往往跨越多个生物气候带，路域沿线多分布有丰富的植物资源。其中，珍稀野生植物是重要的遗传种质资源，古树名木是重要的人文物质资源，良花秀木也是优质的景观苗木资源。因此，清表前应对沿线植物资源进行专项调查，登记造册，及时迁移保护，在项目建设后期将其用于景观绿化（沿线服务区、互通立交、中分带等区域）和碳补偿生态林地营建等，即能保护路域沿线植物资源，又能节约项目建设成本。

2.1.3 土石方资源的再生利用

道路工程建设中不可避免地要挖山填谷，涉及土石方量大。因此，道路工程设计、施工过程中，应尽可能地考虑挖填平衡，确保沿线开挖的土石方充分地用于路基填筑，优质石方作为骨料用于混凝土配制，弃土（渣）用于废弃地复垦前的基底回填或地形营造，既能节约土石方量，降低工程成本，又能避免弃土（渣）堆放占用土地资源。

2.2 公路运营期内的环境资源再生利用

公路运营期内的环境资源再生利用主要包括沿线服务设施内产生的污水处理与中水回用、固废的资源化处理和绿色能源的开发利用等。

2.2.1 污水处理与中水回用

道路沿线服务区、停车区、集中生活区等服务设施多远离市政供（排）水管网，日常供（排）水基本都要就地解决。供水多采用汲取地下水或河湖水的方式，而每天产生的数十吨到数百吨的生活污水直接排放，必然对沿线居民的饮用水及农灌用水造成污染。因此，采用污水一体化生化处理设备对服务设施内的生活污水进行净化和中水处理，以达到回用标准加以再生利用，这是解决道路沿线服务设施内生产和生活污水处理问题的最佳选择，既节约水资源，又能实现零排放和零污染。

2.2.2 固废的资源化处理

道路沿线服务设施内日常客流量大且集中，每日都会产生大量固废，填埋处置占用土地资源，焚烧处置污染空气，随意处置更是污染环境。以餐厨垃圾、绿化废弃物及生活污泥等为主的生物质固废，若不能及时处理，易产生臭气，滋生蚊蝇，危害环境。因此，对固废进行分类后就地资源化处理是解决道路沿线固废排放问题的最佳选择，也是公路运营期节能减排的一项重要措施。其中，利用有机固废一体化生物处理设备对生物质固废进行就地生物降解处理，降解后的生物有机肥可用于道路沿线绿化，实现有机物质闭路再生利用，既减少排放，又节约资源；塑料瓶、玻璃、易拉罐等固废应分类回收处理，剩余少量的塑料袋、包装盒及其他难降解、难回收类固废可利用小型热解设备进行热解处理。

2.2.3 绿色能源的开发利用

高速公路运营时沿线照明、隧道通风、通信监测等均是耗电大户。沿线服务区、停车区、集中居住区等可就近接入市电，但对于远离市电的路段及隧道等，照明、通风、通信、监控则要采用中压供电方案从沿线服务站点接电，成本高、损耗大。因此，采用风光综合供电技术，利用太阳能、风能等无污染、可再生的绿色能源为沿线偏远路段、隧道补充供电，既解决电力供应问题，又节约能源。

3 环境资源再生利用技术

3.1 公路建设期内环境资源再生利用技术

3.1.1 表土资源综合利用技术

深圳市如茵生态环境建设有限公司参与施工的清（远）云（浮）高速公路全线对表土资源进行了专项收集，并将其广泛用于沿线生态修复、景观绿化、废弃地复垦中。工程实践表明，道路沿线土地和土壤类型不同，其表土质量差异较大，表土资源利用应基于综合效益最大化原则，在对表土质量进行评价分类的基础上，因地用土，因土施用。路域工程创面尤其是路堑（挖方）和路堤（填方）边坡生态修复规模大，时间紧，一般要求即挖即防护。

表土资源不仅肥力高，更是富含乡土植物种质资源的种子库，用于工程创面生态修复，具有植被恢复快、防护效果好、易形成自然植被、景观融合性好的优势。路堑（挖方）边坡尤其是裸岩边坡植被防护中，利用表土替代传统客土进行表土喷播施工，综合成本低，可节省种子、有机肥、复合肥用量。利用湿喷机或多功能客土喷播机施工前，用于配制喷播基材的表土宜用网筛孔径不大于20 mm 的机械筛分机进行筛分，去除较大植物残体及石砾，以防堵管，喷播厚度以6 ～10 cm 为宜。对于以土质为主的路堤（填方）边坡，一般采用液力喷播机直接进行喷播植草施工，利用过筛细表土（不大于5 mm 孔径筛分）替代传统纸浆配制喷播植草基材，植被恢复效果更佳。对于以石渣为主的路堤（填方）边坡、格构梁、人字骨架防护边坡，应直接回覆不小于3 cm 厚的表土，再结合喷播植草工艺进行植被防护，这被证明为最佳的施工方案。例如，清云高速TJ4、TJ5 标段地质构造为中风化的炭质岩，路堤边坡均为炭质岩填方边坡，直接进行喷播植草难以恢复植被，可采用该方案。

路域沿线弃（取）土场及临时用地复垦，宜在地块平整基础上直接回覆表土，根据地块特点，坚持“宜耕则耕、宜林则林、宜草则草”原则。实践经验表明，利用表土复垦为耕地，回覆厚度应不小于30 cm；复垦为生态林地，回覆厚度应不小于50 cm，复垦为生态草地，回覆厚度应不小于20 cm。沿线中分带、互通立交、服务区等景观绿化中，表土可作为优质种植土直接用于绿化种植。其中，用于绿化草坪，表土回覆厚度应不小于20 cm；用于景观树木种植，回覆厚度应不小于80cm。

3.1.2 植物资源保护利用技术

深圳市如茵生态环境建设有限公司参与施工的河（源）惠（州）莞（东莞）高速公路在清表前对全线红线范围内的古树秀木进行了迁移，累计迁移数千棵，取得良好的经济、社会、生态效益。实践经验表明，为有效保护路域沿线植物资源，施工清表前应对路域沿线植物资源进行详尽调查评估，登记造册，确保及时迁移，项目后期移栽到互通立交、服务区、集中生活区等。

原生大树迁移时应保留必要土球，土球直径一般为树木胸径的6 ～8 倍，高度为土球直径的60%～80%。挖掘时以树干为中心，先外围后中心，外围先机械开挖，后人工断根修整，使土球呈上大下小的截头圆锥状；对树冠进行适当截枝、修剪、封口后，利用尼龙吊带小心吊放，迁移到临时苗圃假植，对伤口、根部及时消毒处理，并做好支撑和养护工作，务必确保假植成活。道路工程建设后期，待沿线互通立交、服务区、集中生活区等绿化场地地形营造后，根据景观规划提前做好施工放样，挖好移植树穴，严格按照大树移栽规程，确保树木随到随栽，并利用四角树撑进行支撑防护。栽植时可向根部施用适量生根粉或生根剂，用细土均匀回填树穴，做堰后及时浇透定根水，待水渗完后复土，第二天再做堰浇水，封土，做好养护，必要时可对大树树干注射营养液，提高成活率。

3.1.3 土石方再生利用技术

道路工程涉及大量山体、隧道开挖，工程开挖线长、面广，产生的土石方量多。这些土石方也是一种土工材料，经过一定的加工处理后均可再生利用，既满足工程自身建设需要，又能减少弃土和占地。工程实践表明，对于压实性能良好、易于施工的砂砾土、砂土、粉砂土等优质土，可直接用于路基、路面底基层及基层填筑等；对于标贯击数小于2、无侧限抗压强度小于50 kN/m2、含水率大于80%的软黏土、有机质土、淤泥质土等劣质土，因施工性能差，强度低、易变形、难固结等缺点[19]，不能作为路基填方材料，但通过物理脱水、干燥，或化学固结后可作为一般填方材料用于隧道口、互通立交、服务区等地形营造；对于山体、隧道开挖的饱和抗压强度大于40 MPa 的弱风化岩或微新岩等，通过破碎、筛分加工后可再生为不同级配的混凝土骨料用于桥梁、隧道、边坡格构梁体等的浇筑。而抗压强度较低的弃渣、强风化岩等通过破碎、筛分和除尘等加工后，可配制成机制砂混凝土或水稳拌合料，用于桥梁基础、隧道衬砌、路基基层和边坡砌筑等。

3.2 公路运营期内环境资源再生利用技术

3.2.1 有机固废资源化处理利用技术

固废排放或处理不当不仅占用土地资源，而且污染环境。为提高固废处理效率和避免滋生臭气污染，应对固废进行源头分类，尤其是日常餐厨垃圾、果皮、园林废弃物和生活污泥等，每日进行单独收集，专项处理。适用于道路沿线服务设施的有机固废一体化生物处理机应具备破碎、搅拌、曝气、加热、废气净化和自动运行等功能，宜采用好氧堆肥工艺。相比厌氧堆肥工艺，好氧堆肥处理有机固废，降解快、效率高，不易产生臭气。由深圳市如茵生态环境建设有限公司设计、生产的有机固废一体化生物处理机已在清云高速公路管理中心、服务区、集中生活区应用。

根据经验，处理能力1 ～5 t/d 的有机固废一体化生物处理机即可满足沿线服务设施的日常有机固废生物处理需求；生物处理前的初始物料C/N 宜控制在25 ～35，含水率宜控制在55%～65%；日常餐厨垃圾等既可单独处理，也可与粉碎后的绿化废弃物以2 ∶3（体积比）或与生活污泥以1 ∶1（体积比）比例混合后处理；首次处理可添加复合微生物菌剂，处理周期为24 ～48 h，每次出料保留1/5 左右物料作为菌种，也可调节初始物料含水率。出料经过筛分后作为路域沿线的绿化基肥、追肥及绿地有机覆盖物进行资源化利用。

3.2.2 污水处理与中水回用技术

生活污水经一体化净化后，可用于服务设施内冲厕、绿化浇灌、洗车和清扫等。目前，国内常见的生活污水处理工艺较多，但存在活性污泥产量多、易膨胀，水质、水量难控制，处理工序多、成本高等缺点，真正适用于高速公路沿线服务设施的污水处理工艺方案相对较少。根据实践经验，适用于道路沿线服务设施污水净化与中水回用，且脱磷脱氮及除悬浮物、氨氮效果好的工艺方案主要有改进的活性污泥法+膜生物反应器（MBR）+消毒组合技术、序批式活性污泥法（SBR）+膜过滤+消毒组合技术、曝气生物滤池（BAF）+砂滤加活性炭滤+消毒组合技术。氯剂消毒会增加中水含盐量，而长期用于绿化浇灌会造成土壤板结，残留氯的腐蚀性也会影响洗车效果，为避免上述缺点，中水宜采用紫外线消毒。若中水只用于冲厕、清扫，可选用氯剂消毒。

3.2.3 太阳能风能综合供电技术

传统中压供电方案更适用于用电负荷大且相对集中的路段，对于小功率、低负荷、分散式用电的偏远路段，布线繁杂，还需要专用中压供电回路，存在建设安装成本高、后期运营维护难的缺点。实践表明，利用太阳能风能综合供电方案，更能高效解决偏远路段及隧道供电问题。风光互补综合供电系统主要由太阳能光伏板、风机、控制装置、逆变器和储能电池等组成。光伏板和风机把太阳能、风能转换为电能，给负载供电的同时，也给储能电池充电，在无光、无风时，由蓄电池给负载供电。风光互补供电系统可以很好地解决有光无风、有风无光及单一能源转换效率低的问题，对于偏远路段的小功率、低负荷、分散式用电设备，其供电更可靠、更稳定。

4 结语

节能、减排、低碳、循环、高效、生态是绿色公路的核心内涵，环境资源循环利用、生态环境保护与修复、资源节约与高效利用、清洁能源利用是绿色公路建设的重要内容。实践表明，加强公路建设期内表土资源、植物资源、土石方资源的保护利用，推进运营期沿线服务设施内固废资源化利用、生活污水净化与回用、绿色能源利用等，能有效提高资源利用效率，减少资源浪费，降低能源消耗，减缓环境压力，节约工程成本。

当前，绿色发展已成为关系我国经济社会发展全局的基本理念。党的十八大以来，在绿色发展、科学发展理念指导下，加强生态保护和污染综合防治，推进资源节约循环利用，强化生态环境综合治理已成为当前及今后我国交通运输领域生态文明建设的重点任务，发展绿色公路成为交通运输行业践行绿色发展理念的全新模式。在公路全生命周期促进环境资源循环利用，既是内源性减碳、减排、节能、降耗措施的重要组成部分，也是绿色公路建设的重要内容，对公路、社会与环境的协调、健康、可持续发展具有重要实践意义。