２０１５年第２期 北 方 交 通 ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０１５．０２．０３３ 文章编号：１６７３—６０５２（２０１５）０２一ｏｌ１７—０３ 低碳高速公路建设研究思路 李峰 长沙市４１０００８） （湖南省交通规划勘察设计院摘要：基于低碳经济及节能减排的大背景，提出低碳理念的高速公路选线定线技术、路基桥隧决策技术、绿 化技术、新型材料技术和防护排水设计技术五大可进行深入系统研究的方向，以期解决高速公路建设中如何尽可 能实现低碳的目标，为降低高速公路建设综合能耗，降低ＣＯ 排放量提供科学依据，为减少各基础建设行业给环境 带来的不良影响提供新的思路。 关键词：低碳理念；高速公路；建设思路 中图分类号：Ｘ７３４ 文献标识码：Ｂ １研究背景 路建设项目一阿尔及利亚东西高速公路，就是完全 采用欧洲（法国）标准进行建设。其在路线方案设 在全球环境问题日益凸显的大背景下，低碳经 济已成为人类发展的又一焦点。“低碳交通”（Ｌｏｗ —计中充分考虑了环境因素，并根据欧洲的习惯做法， 根据环境重要性及其对公路建设、运营的影响，进行 环境敏感性划分。而且在公路建设阶段，充分考虑 水环境、声环境、光环境，同时对动物栖息、活动的干 扰问题也十分关注。 国内对于高速公路线形设计与景观的协调也有 相关研究，提出过分强调人工构造物的景观效果，忽 视了周围景观整治这些不足，还分析了公路线形与景 ｃａｒｂｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ）这种包括交通组织的高效 化、交通能源的低碳化等多种形式的低碳交通系统 越来越多地进入了人们的视线。通过多年的研究和 工程实践，在高速公路建设过程中，“低碳”元素的 融入已越来越多，基于低碳理念的高速公路选线定 线技术、绿化技术以及新型材料技术方面的研究比 较多。但对基于低碳理念的路基桥隧决策技术和防 护排水设计技术的研究还较少，其设计理念和施工 方法还不成体系，有待进一步研究。 ２关键技术研究思路 观的整体ｌ生、美观些、安全ｌ生、生态性、地域性等关系。 但现在国内外对于典型车型研究、不同车型在 不同纵坡（不同档位）条件下的油耗水平和ＣＯ 排 放量的研究、以及基于油耗水平和ＣＯ：排放量的路 本文针对低碳高速公路建设关键技术进行研 究，主要目标是解决高速公路建设中如何尽可能实 现低碳的目标，为降低高速公路建设综合能耗，降低 ＣＯ 排放量提供科学依据。同时，也为减少各基础 建设行业给环境带来的不良影响提供新的思路。 线方案比选方法的研究还很薄弱，还需不断完善和 发展。 基于低碳理念的高速公路选线定线技术研究， 建议从以下三个方面加强： ２．１基于低碳理念的高速公路选线定线技术 目前国内外对公路线形组合设计及指标运用分 析有了一定成果，很多工程都能对不同等级公路所 处的不同自然环境，灵活应用设计指标，从而达到降 低成本、节约资源的目的。此外，还可以参考欧洲标 准体系，对环境因素进行分析、归纳和总结。例如， 我国承担的第一个真正意义上的国际超大型高速公 （１）典型车型研究 根据项目区域资源分布特点，分析其交通特点； 按动力类型、排量、总车重、功用等特征划分不同车 型，统计不同车型的综合油耗（其他能源也折合成 汽油消耗）水平。 根据交通量预测车型分类，重点分析小客、大 客、小货、中货、大货、拖挂六种车型在不同道路技术 北 方 交 通 ２０１５年第２期 标准情况下的运能及油耗水平。对于新型能源动力 车型（如：ＣＮＧ、油气混合动力、电力机车等），将其 所使用的能源换算成汽油消耗，或者综合分析获得 与消耗这些能源产生的碳排放量。 获得不同能源的途径要结合区域特点进行综合 分析。如：天然气运输方式及管网布置情况、电力能 源的主要获得途径（水电、火电、核电、风电）等； 车型分析立足现状，根据发展方向适当超前。 新能源汽车是一个发展方向，车型预测分析的时候 需考虑这一因素。 （２）收集不同车型在不同纵坡、不同档位条件 下的油耗和ＣＯ，排放量 行业规范对道路最大纵坡、最大坡长等都有明 确规定，地形受限路段，道路考虑设置爬坡车道，目 的都在于保障交通安全及服务水平。不同的车型， 不同的总车重，使用不同档位在不同纵坡上行驶，油 耗水平千差万别。 获得数据一方面可通过调查问卷的形式，直观 统计不同车型在不同公路等级、不同服务水平情况 下的油耗水平，根据车辆特征，分析ＣＯ：排放量；另 一方面通过建立模型，对不同车型在不同纵坡和档 位条件下的油耗水平和ＣＯ 排放量进行分析。研 究确定车辆上坡的理想最大纵坡、缓和坡段纵坡以 及不限长度的最大纵坡值。 （３）基于油耗和ＣＯ，排放量的路线方案比选方 法 以往高速公路路线方案比选无非针对以下几方 面：建设条件、规模和造价、地质、与规划的协调、运 营费用、对资源的影响等。引入低碳理念之后，路线 方案的比选可增加基于油耗水平和ＣＯ 排放量方 面的比选，使路线比选更全面、科学。包括平曲线占 路线比例、路线增长系数、最小平曲线半径、平均纵 坡、最大纵坡、最大坡长、平均每公里纵坡变更次数 等技术参数的统计分析。 ２．２基于低碳理念的路基桥隧决策技术 高速公路对环境影响面广、影响时间持久。技 术标准及桥隧方案的选择直接影响土地资源的合理 利用。 目前国内有成功经验可借鉴。如：岳阳至常德 高速公路采用高架桥穿越环洞庭湖区，保护了生态 环境，降低了水土流失；２００９年开工建设的通城界 至平江高速公路，采取旋挖与防护同步的措施，将对 生态的破坏降到最低。 对于不同填挖高度下路基、桥梁和隧道方案的 造价和能耗水平的比较目前还需进一步研究。当路 基填土超过２０ｍ，或者挖方高度超过３０ｍ时，桥隧与 路基的选择需综合论证。特别是考虑到节约用地、保 护环境等方面的因素，路基桥隧的决策更需谨慎。 路基与桥隧的取舍，目前并无一个明显界定。 本研究内容着眼于分析项目区域常见筑路材料的能 耗水平、常见施工机械的能耗水平，对不同填挖高度 下路基、桥梁和隧道方案进行典型设计，确定不同填 挖高度下路基、桥梁和隧道方案的造价和能耗水平， 给出选择建议。研究主要包括以下内容： （１）常见筑路材料及施工机具能耗研究：收集常 见筑路材料及施工机具的能耗数据，利用估算与概、 预算定额确定的常见筑路材料与施工机具的消耗量， 以及施工机具的台班量，进而确定各方案能耗量； （２）进行路基和桥隧典型设计，确定路基和桥 隧能耗，给出路基和桥隧方案选择建议：进行小同填 挖高度下路基和桥隧方案的典型设计，确定不同填 挖高度下路基和桥隧方案的造价和能耗水平；对不 同填挖高度给出路基和桥隧方案选择建议。 ２．３基于低碳理念的高速公路绿化技术 近几年我国高速公路绿化技术有了长足进步， 喷播等新技术已在公路绿化中得到了广泛应用。对 于一些绿化难题，如寒冷和积雪地区、岩石边坡和特 殊土壤条件下的种植技术，也已开始研究并取得了 一定成果。虽然目前对于绿化树种的筛选有了一定 研究，但关于高速公路常用绿化植物对ＣＯ，净化能 力的研究还不够完善。 本内容主要研究常用绿化植物种类及绿化形 式。不同种类的绿化植物价格不一，对ＣＯ，的净化 能力也不尽相同；采用不同形式的中央分隔带绿化、 边分隔带绿化以及边坡绿化，具有不同的绿化比，对 ＣＯ，的净化能力也不同。研究主要包括以下内容： （１）高速公路常用绿化植物对ＣＯ 的净化能力 研究：分析常用绿化植物对于ＣＯ 的净化能力，结 合绿化植物的运距、价格、成活难易程度，对树种进 行综合分析、筛选，挑选对于净化ＣＯ：能力强的植 ２０１５年第２期 李峰：低碳高速公路建设研究思路 物作为高速公路绿化。 （２）不同绿化形式对于ＣＯ 的净化能力研究： 分析高速公路交通量情况，统计ＣＯ：排放量，结合 行业规范对绿化比的相关规定，确定合适的绿化比， 采用合理的绿化形式。 ２．４基于低碳理念的新型材料技术 研发、推广应用新型材料，不仅在材料生产过程 中可有效降低碳排放量，在产品使用的全寿命周期， 也能起到降低能耗，减少ＣＯ：排放的作用。 新型材料主要包括水泥、沥青、钢筋及其它防护 排水材料、特殊路基处理材料、沿线设施材料等。 （１）路面材料全寿命周期能耗研究：主要研究 新型水泥与改性沥青。参考国内外已有研究成果， 结合地区特点，对水泥的原材料进行分析研究，优化 水泥原料配合比，改进水泥生产方法，在水泥拌和过 程中，结合砂石材料特性，优化水灰比及砂石与水泥 的比例。对于沥青材料的研究，国内目前还较落后， 加上国产沥青性能一般，生产水平有待提高。国产 沥青用于高等级公路建设还有很大发展空间。研究 新型路面材料需结合试验进行。 （２）特殊路基处理材料能耗研究：主要针对岩 溶发育地区、软土地基等情况。 ２．５基于低碳理念的高速公路防护排水技术 （１）排水设计 我国对排水路面进行了较深入的研究，并在一 些地区高速公路铺设了排水性沥青路面试验路段， 积累了丰富经验。在我国早期，排水路面采用普通 沥青或一般改性沥青作为胶结料，路面的耐久性问 题没有得到很好解决，制约了排水沥青路面技术在 我国的发展。日本高黏度改性沥青胶结料排水路面 技术的应用，有效解决了排水沥青路面的耐久性。 但各种形式的排水系统或多或少都存在一些暂时无 法解决的问题，进一步研究具有重要意义。 （２）防护设计 在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防 护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的 主体，公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀 流为研究对象，如曼宁流速公式等，利用这些公式进 行排水构造物的设计取得了较满意的效果，但如果 以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国《公路排水 设计规范》（ＪＴＪ０１８—９７）中推荐的沟管近似流速公 式Ｖ：２０×ｉ ，即流速与坡角的平方根成正比，而 在公路边坡中，随边坡坡角的增大，径流流速确有增 大的趋势，但坡角增大导致汇水面积减小，必然使流 速减小，所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡 长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数；在圬工防护理 论计算方面，库伦理论、朗金理论被广泛应用。随着 科技的发展，各种新型支档结构和防护型式及ＣＡＤ 程序相继而生，但在设计时，仅从边坡的稳定性等因 素出发，很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保 因素，如：可否利用工程经济学研究某路段采用集中 排水或分散排水？可否用混凝土预制块或网格代替 费工费时的浆砌片石？可否用植被防护或综合防护 替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别，上述 问题在规范中仅定性地作了限制，很少给出具体比 选方法进行量化计算分析，由此设计出的结果可能 一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资 金的浪费，另一方面是防护不当或方案错误导致防 护失败，造成巨大资金重复投入，形成不良的社会影 响。因此我们尚需在建设、设计、科研、施工、监理等 方面共同努力，在实践中不断探索、总结，以提高我 国公路的建设质量。 该部分内容主要对防护排水工程形式进行分析 研究。如不同高度的边坡，在不同的地质条件下，生 物防护与水泥混凝土防护的取舍；不同地区有不同 的气候条件，年降雨量也有所不同，采用什么形式、 多大尺寸的边沟形式符合低碳要求等。研究可从以 下四个方面展开： （１）路基边坡采用生物防护净化ＣＯ 的能力研 究； （２）路基边坡采用水泥混凝土防护能耗研究； （３）不同降雨条件下，排水设施形式及尺寸选 择； （４）防护排水工程的长久适用性研究。 ３小结 本文初步提出了低碳高速公路建设的研究思 路，研究成果将为降低我国高速公路建设的能耗水 平，减少ＣＯ 排放量提供科学依据，对降低高速公 路建设成本，保护环境具有重要意义。研究成果将 （下转第１２２页） 一１２２一 北 方 交 通 ２０１５年第２期 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ Ｃ０ｎｔｒａｄｉｃｔｉ０ｎｓ ｉｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＣＡＩ Ｎａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｆｒｏｍ １ ９８８，Ｃｈｉｎｅｓｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ２６ ｙｅａｒｓ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｓｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｉｏｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ．Ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ｓｔｉｌｌ ｅｘｉｓｔｓ ｍａｎｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｆｒｏｍ ｓｅｖｅｒａｌ ａｓｐｅｃｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ， ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ，ｐｒａｃｔｉｔｉｏｎｅｒ ｓｅｌｆ—ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ，ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｆｅｅｓ ａｎｄ ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ． Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｐｒｏｐｏｓａｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｏｎ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｅｌｆ—ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｔｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ；Ｍａｊｏｒ ｐｒｏｂｌｅｍ；Ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ；Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ・—・卜－—・卜”—＋－“—－卜”—卜“—＋－”—－卜 （上接第１１９页） 极大地提高现有高速公路建设的水平，为未来高质 参考文献 Ｉ：海：同济大学出版社， ［１］ 姚祖康．道路路基和路面工程［Ｍ］．１９９８． 量、低成本建设高速公路奠定基础，同时也为我国高 速公路设计提供参考，使我国的高速公路设计、建设 与服务水平更上台阶，为我国高速公路交通的科技 进步做出积极贡献。 ４ ５ 徐家钰，程家驹．道路工程［Ｍ］．上海：同济大学出版社，２００４． 公路绿化工程［Ｍ］．人民交通出版社，２００３．８． ＪＴＧ Ｄ２０—２００６，公路路线设计规范［Ｓ］． 陈胜营，汪亚干，张剑飞．公路设计指南［Ｍ］．北京：人民交通 出版社，２０００． Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ Ｌｏｗ Ｃａｒｂｏｎ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＬＩ Ｆｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｆｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｔｅｍｓ ｔｈａｔ ｄｅｓｅｒｖｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉ．ｅ．１ｏｗ—ｃａｒｂｏｎ— ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｈｉｇｈｗａｙ ｌｉｎｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｕｂｇｒａｄｅ ｂｒｉｄｇｅ ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｈｏｐｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｉｃ ｆｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｔａｒｇｅｔ ｄｕｒｉｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｉｒｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ＣＯ２ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｎｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｎｅｗ ａｐｐｒｏｃｈ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｌｏｗ—ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｃｅｐｔ；Ｈｉｇｈｗａｙ；Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ