低碳理念下高速公路施工技術(shù)探究
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摘要：高速公路工程施工會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)消耗大量的能源和資源，應(yīng)當(dāng)改變傳統(tǒng)的施工理念和施工方式。對(duì)低碳理念進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析低碳理念下的高速公路施工技術(shù)和施工要點(diǎn)，以某高速公路工程為例，介紹了低碳型橡膠瀝青薄層罩面技術(shù)，對(duì)廢舊材料進(jìn)行回收利用，讓高速公路工程施工實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：低碳理念；高速公路；施工技術(shù)
施工單位要將低碳理念貫穿到高速公路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的各個(gè)環(huán)節(jié)，始終牢記低碳理念的要求，施工人員要對(duì)低碳綠色施工技術(shù)進(jìn)行研究，將其運(yùn)用在高速公路工程中，減少能源資源的消耗和高速公路工程的施工成本，避免高速公路工程施工引發(fā)環(huán)境污染問題，在施工的過程中保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。
1高速公路施工對(duì)環(huán)境的影響
高速公路施工會(huì)帶來大氣污染，取沙取土、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、施工等環(huán)節(jié)都會(huì)帶來揚(yáng)塵污染，施工現(xiàn)場(chǎng)和周邊地區(qū)的空氣中含有大量煙氣，降低空氣質(zhì)量。高速公路施工會(huì)帶來水污染問題，沖洗之后會(huì)形成含油污水，施工現(xiàn)場(chǎng)還會(huì)產(chǎn)生生活污水，垃圾混入水中同樣會(huì)污染水體。高速公路施工還會(huì)帶來噪聲污染和光污染，車輛運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備振動(dòng)和路面施工等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，夜間使用大型燈具還會(huì)帶來光污染。
2低碳理念下的高速公路施工技術(shù)分析
2.1使用節(jié)能機(jī)械設(shè)備
高速公路工程施工需要使用不同類型的機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備的使用會(huì)耗費(fèi)較多的電能，還會(huì)耗費(fèi)較多的油料，要想讓高速公路施工過程滿足低碳環(huán)保的要求，需要從機(jī)械設(shè)備上進(jìn)行控制和調(diào)整，不再使用高能耗的機(jī)械設(shè)備，按照節(jié)油節(jié)電的原則選擇機(jī)械設(shè)備，但是要注意機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量性能，還要考慮租用、購買、維護(hù)的成本費(fèi)用，在資金充足的情況下盡量選擇低能耗的機(jī)械設(shè)備。選擇機(jī)械設(shè)備時(shí)，要比較不同廠家機(jī)械設(shè)備的能耗情況，對(duì)能源消耗量進(jìn)行預(yù)估，當(dāng)高速公路工程的施工工作全部結(jié)束之后，對(duì)能源消耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將預(yù)估的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)相互比較，如果實(shí)際能耗過大，要分析具體的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和完善管理制度?？梢詫⒛茉聪慕y(tǒng)計(jì)和人員績(jī)效考核相關(guān)聯(lián)，如果操作人員沒有正確操作和規(guī)范操作，管理人員沒有按照規(guī)定進(jìn)行檢查和維護(hù)，影響機(jī)械設(shè)備的性能，導(dǎo)致能耗較大，需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行批評(píng)，以此來增強(qiáng)工作人員的低碳意識(shí)，使工作人員具備節(jié)能觀念，當(dāng)天的工作結(jié)束之后，及時(shí)關(guān)閉機(jī)械設(shè)備，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查、保養(yǎng)和維護(hù)，更換老舊設(shè)備、故障部件，淘汰能耗較大、性能較差的機(jī)械設(shè)備，引入節(jié)能型機(jī)械設(shè)備。
2.2使用可再生資源和綠色能源
高速公路工程施工需要消耗大量的能源資源，要想按照低碳理念進(jìn)行施工，就要對(duì)高速公路工程建設(shè)的各個(gè)方面進(jìn)行控制，堅(jiān)持走低碳節(jié)能和綠色環(huán)保的道路，越來越多的公路工程項(xiàng)目開始認(rèn)識(shí)到低碳建設(shè)的優(yōu)點(diǎn)，在公路的建設(shè)和改造等工程中秉持低碳理念。高速公路工程建設(shè)可以引進(jìn)先進(jìn)的施工技術(shù)和節(jié)能的機(jī)械設(shè)備，還可以使用可再生能源和可被循環(huán)利用的資源，這些操作都有利于降低碳排放量，減少能源和資源的消耗。高速公路可以在施工的過程中利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，為高速公路服務(wù)區(qū)和隧道區(qū)域的照明設(shè)備供電，減少電能的消耗和二氧化碳的排放量。高速公路可以對(duì)綠色能源進(jìn)行利用，在施工期間考慮該地區(qū)的環(huán)境條件，調(diào)查地理?xiàng)l件，分析氣候變化規(guī)律，根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，確保附屬設(shè)施結(jié)構(gòu)能夠滿足高速公路的實(shí)際需求。在綠色能源的應(yīng)用中，可以建設(shè)能源收集和利用系統(tǒng)，完善公路的配套服務(wù)設(shè)施，改變傳統(tǒng)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，以此來實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的目標(biāo)。具體來說，可以引入雨水回收利用系統(tǒng)，將系統(tǒng)建設(shè)在高速公路服務(wù)區(qū)中，雨水回收利用系統(tǒng)的構(gòu)造如圖1所示，在降雨之后，將雨水集中到一起，經(jīng)過凈化處理，就可以將雨水轉(zhuǎn)化成干凈的水源，用處理后的水源進(jìn)行灌溉、洗車。已經(jīng)有很多高速公路開始在服務(wù)區(qū)中建設(shè)中水回用系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠處理100t廢水，將這部分水用于綠化灌溉和衛(wèi)生間沖洗，進(jìn)一步提高水資源的利用率。
2.3應(yīng)用瀝青循環(huán)利用技術(shù)
瀝青循環(huán)再利用技術(shù)包含多種技術(shù)，一是就地冷再生技術(shù)，采用冷破碎的方法，當(dāng)路面破碎之后，對(duì)其進(jìn)行翻松，加入適量的乳化瀝青和外加劑，直接進(jìn)行拌和、攤鋪和壓實(shí)，在舊路面的基礎(chǔ)上形成新的路面。二是就地?zé)嵩偕夹g(shù)，該技術(shù)又被稱為熱表面再生技術(shù)，該技術(shù)對(duì)加熱舊路面面層的深度有一定的要求，深度不超過3cm的情況下，可以使用就地?zé)嵩偕夹g(shù)。施工人員要將舊路面翻松，加入適量的再生劑，直接將路面鋪筑成型。三是廠拌冷再生技術(shù)，準(zhǔn)備熱態(tài)的低黏度瀝青，或者準(zhǔn)備乳化瀝青，為了制作再生混合料，要將準(zhǔn)備的瀝青材料和常溫狀態(tài)下的廢舊瀝青混合料混合到一起，同時(shí)還要加入新集料，控制各個(gè)材料的溫度和比例，混合攪拌之后形成再生混合料，將材料運(yùn)輸?shù)礁咚俟肥┕がF(xiàn)場(chǎng)，直接進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)，完成路面施工工作。四是廠拌熱再生技術(shù)，對(duì)高速公路的舊路面進(jìn)行冷銑刨施工和熱攤鋪處理時(shí)，需要把銑刨廢料收集起來，統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)綖r青拌和廠，將銑刨廢料和瀝青材料相互混合，同時(shí)加入新集料和再生劑，但是要注意各個(gè)材料的用量和比例，在熱態(tài)下進(jìn)行混合與攪拌，最終形成瀝青混合料。無論使用哪種技術(shù)，都能夠?qū)U舊瀝青進(jìn)行利用，達(dá)到節(jié)約資源和提高資源利用率的目的。運(yùn)用瀝青循環(huán)利用技術(shù)，可以降低高速公路工程的建設(shè)成本，減少公路施工中新瀝青材料的用量，對(duì)廢舊瀝青進(jìn)行處理，確保瀝青材料能夠被二次利用，提高高速公路工程的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
2.4減少環(huán)境污染，科學(xué)處理垃圾
施工單位要在施工的過程中加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，環(huán)境監(jiān)管單位要在高速公路施工期間進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將高速公路工程施工對(duì)環(huán)境的影響降到最低。建設(shè)單位要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：第一，減少大氣污染。公路施工期間極易形成粉塵，為減少粉塵污染，需要合理布局，將各儲(chǔ)料場(chǎng)與拌和站布置在相對(duì)安全的區(qū)域，盡量不要安排在市區(qū)之中，而且不能靠近學(xué)校和醫(yī)院等建筑，儲(chǔ)料場(chǎng)等空間和其他建筑構(gòu)筑物的距離要在200m以上。運(yùn)輸高速公路的施工材料時(shí)，要進(jìn)行灑水處理，減少空氣中的粉塵，例如，某工程的土質(zhì)屬于低液限黏土，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵污染，工作會(huì)在開工前進(jìn)行灑水，以此來控制揚(yáng)塵問題。運(yùn)輸土壤等材料時(shí)，可以采用袋裝的方式，或者用篷布、苫布等布料覆蓋在材料上，以免顆粒狀材料直接飄散到大氣環(huán)境中。第二，減少水污染。高速公路施工有可能會(huì)需要混凝土材料，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)的附近設(shè)置沉淀池，將公路施工中的污水運(yùn)輸?shù)匠恋沓刂?，?jīng)過處理和檢測(cè)之后，再將水體排出。要想對(duì)生活廢水進(jìn)行處理，可以設(shè)置隔油池，按照相同的方法進(jìn)行處理。第三，減少光污染，高速公路施工有可能需要在夜間施工，夜間照明燈非常亮，如果高速公路周邊有住宅，將會(huì)對(duì)居民造成影響，可以在施工區(qū)域的邊界處設(shè)置夜間擋光板，對(duì)燈光的角度進(jìn)行調(diào)整，還可以在燈具上安裝燈罩，遮擋光線，使用大型照明燈具之前，提前調(diào)整角度，采用多種方法控制光污染。第四，控制噪聲污染，高速公路施工需要使用機(jī)械設(shè)備，啟動(dòng)機(jī)械設(shè)備后，往往會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，所以，選擇機(jī)械設(shè)備時(shí)，不僅要關(guān)注機(jī)械設(shè)備的節(jié)能性，還要考慮機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)情況和噪聲情況，盡量選擇噪聲較低的機(jī)械設(shè)備。施工單位還可以對(duì)高速公路的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行圍封或遮擋，減弱噪聲。某些工作的噪聲較大，盡量將這類工作安排在白天，避免夜間施工噪音過大，影響附近居民休息。
2.5應(yīng)用綠色低碳施工技術(shù)
高速公路施工需要運(yùn)用多種施工工藝，施工單位確定施工工藝時(shí)，需要考慮高速公路各個(gè)路段的環(huán)境情況，面對(duì)不同地質(zhì)條件時(shí)，要采用不同的施工工藝，高速公路工程有可能還會(huì)存在跨河、跨隧道的情況，需要在橋梁施工和隧道施工中應(yīng)用綠色低碳施工技術(shù)。在條件允許的情況下，盡量使用綠色低碳施工技術(shù)。施工單位可以使用溫拌瀝青路面技術(shù)，在拌和材料的時(shí)候，往往會(huì)形成一部分有害氣體，該技術(shù)能夠減少有害氣體的含量，在溫拌瀝青路面技術(shù)的應(yīng)用中，二氧化碳的排放量能夠降低61.5%，氮氧化合物的排放量能夠降低73.5%，二氧化硫的排放量能夠降低74.6%，煙塵排放量能夠降低53.8%。施工單位還可以運(yùn)用高性能瀝青路面技術(shù)，先進(jìn)的施工技術(shù)能夠減少路面病害發(fā)生的可能性，延長(zhǎng)高速公路的使用壽命，在高性能瀝青路面技術(shù)的應(yīng)用中，打造綠色公路。施工單位還可以使用粗填料高路堤工后沉降碾壓—強(qiáng)夯控制技術(shù)，該技術(shù)能夠讓高速公路的路堤部位具備更高的強(qiáng)度，讓路面更加穩(wěn)定。
3高速公路工程施工案例分析
3.1工程概況和改造方案
某高速公路工程的總長(zhǎng)度為21.5km，運(yùn)營4年之后，高速公路的路面上出現(xiàn)了各種病害問題，大部分為橫縱向裂縫，約1/4的病害屬于修補(bǔ)類病害。為了解決病害問題，同時(shí)還要遵循低碳理念，施工單位決定采用低碳型橡膠瀝青薄層罩面技術(shù)，使用的材料主要為3cm低碳型TBRA-SMA9.5罩面。裂縫小于5mm時(shí)，先進(jìn)行灌縫處理，再進(jìn)行罩面施工；裂縫在5～20mm之間時(shí)，先開鑿處理，再鋪筑罩面材料；裂縫大于20mm時(shí)，先對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行挖補(bǔ)處理，再鋪筑罩面和瀝青面層。
3.2施工工藝
使用材料時(shí)，嚴(yán)格控制施工溫度，溫度控制要求如表1所示。由于橡膠瀝青材料具備較強(qiáng)的黏度，所以要持續(xù)進(jìn)行攪拌，以免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，瀝青材料的存儲(chǔ)時(shí)間不可以超過1周。施工人員要檢查橡膠瀝青材料，確保混合料能夠?qū)⒓先堪?，?zhǔn)備材料時(shí)，把水泥和添加劑放入拌和倉，干拌5s之后，添加橡膠瀝青材料，溫拌300s。準(zhǔn)備好材料之后，在路面上進(jìn)行攤鋪，攤鋪完成后，將殘留的材料清理干凈，如果在攤鋪期間發(fā)現(xiàn)油斑，要立即將其清除，在對(duì)應(yīng)的區(qū)域填補(bǔ)熱料，如果油斑超過5cm，就要在對(duì)應(yīng)區(qū)域撒上機(jī)制砂，整個(gè)攤鋪施工的環(huán)境溫度不得低于15℃。攤鋪工作結(jié)束之后要進(jìn)行壓實(shí)施工，本工程使用的是雙鋼輪壓路機(jī)，在鋼輪表面灑水，保持一定的濕度，但是要控制水量，避免混合料溫度過低。碾壓速度處于1.5～3.5km/h之間，在初壓階段，包括1遍靜壓和3遍振壓；在復(fù)壓階段，進(jìn)行2遍振壓；在終壓階段，進(jìn)行1～2遍靜壓。
3.3施工效果
對(duì)高速公路路面性能進(jìn)行檢測(cè)，壓實(shí)度為94.7%，水系數(shù)為13ml/min，摩擦擺值為58BPN，平整度為0.75mm，構(gòu)造深度為0.77mm，均符合公路性能指標(biāo)。改造之前，高速公路的破損、車轍、平整度、摩擦系數(shù)分別為87.7、88.6、89.8、90.4；改造之后，分別為100、99.3、98、98.3；通車2年后，分別為97.5、94.1、95.5、95.2。總體來說，該技術(shù)對(duì)廢舊的橡膠輪胎進(jìn)行二次利用，符合低碳和節(jié)能的要求，減輕了環(huán)境污染。
4結(jié)語
在低碳理念的指導(dǎo)下，高速公路工程的施工單位要主動(dòng)研究和運(yùn)用綠色施工技術(shù)，打造綠色公路和綠色交通體系，減少資源能源的浪費(fèi)，盡量使用可回收利用的材料，使用可再生的清潔能源，瀝青材料是高速公路路面施工的重要材料。對(duì)瀝青循環(huán)利用技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過綠色施工技術(shù)減少高速公路工程的能源資源消耗，避免了高速公路施工對(duì)環(huán)境帶來嚴(yán)重破壞，滿足低碳環(huán)保的要求。
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作者:王光明 楊欣 敖玉連 吳偉 張飛龍 單位:中國建筑第七工程局有限公司