干燥地區(qū)高速公路綠色科技施工探究

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摘要：近年來，我國公路建設(shè)量的逐漸擴大，對人類生存環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的影響。文章針對東北嚴(yán)寒大風(fēng)干燥地區(qū)綠色施工評價體系進(jìn)行研究，以“雙洮高速公路工程ST01標(biāo)段”為例，從“四節(jié)一環(huán)保”出發(fā)，構(gòu)建東北嚴(yán)寒大風(fēng)干燥地區(qū)高速公路綠色施工評價體系，其中包含13個指標(biāo)。通過層次分析法對指標(biāo)進(jìn)行分類，再用主觀賦權(quán)法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重確定，得到一套完整的評價體系，并根據(jù)評價結(jié)果給出相應(yīng)措施和建議。

關(guān)鍵詞：綠色施工評價；層次分析法；干燥嚴(yán)寒地區(qū)；高速公路

1引言

隨著國家對基礎(chǔ)建設(shè)的重視，一級公路及二級公路的通車?yán)锍桃搽S之快速增長。公路建設(shè)是一項惠及社會民生的工程，對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的意義，開展公路建設(shè)不僅可以促進(jìn)道路沿線區(qū)域的社會發(fā)展，也顯著改善當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钯|(zhì)量。公路建設(shè)雖然有諸多優(yōu)點，但同時也存在一些缺陷，首先，施工過程很容易對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，其次，工程建設(shè)過程中對資源和能源的利用水平較低，如何克服這些缺陷已成為困擾施工人員的一道難題。根據(jù)文獻(xiàn)[1-3]，綠色施工在國內(nèi)外已經(jīng)受到了極大的重視。在全球環(huán)境問題日益凸顯的今天，同志在“報告”中提出堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，要加快生態(tài)文明的體制改革，建設(shè)美麗中國，推進(jìn)綠色發(fā)展。2018年國務(wù)院提出了打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，是加快京津冀周邊、長三角地區(qū)為了改善環(huán)境而做出的政策，黨的十八屆五中全會提出創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念，也是希望我國在發(fā)展過程中秉承綠色可持續(xù)的發(fā)展中長期路徑。因此，綠色施工將成為未來發(fā)展的趨勢，而與之相關(guān)的綠色施工評價是將規(guī)劃轉(zhuǎn)化為實體的重要環(huán)節(jié)。國內(nèi)外綠色施工及其評價體系針對的主要對象是大型居住建筑以及公共建筑。對于特殊地區(qū)特殊氣候的高速公路綠色施工評價較少，并且大多數(shù)綠色施工評價多為運營階段評價，少見施工階段綠色施工評價體系研究。雙洮高速公路工程ST01標(biāo)段項目所在地位于東北大風(fēng)干燥的平原地區(qū)，地表植被較少，并且品種較少，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境較脆弱，如果在施工過程中不注意綠色施工，出現(xiàn)環(huán)境污染、廢棄物亂排等現(xiàn)象將對周圍環(huán)境造成較大影響。所以通過對嚴(yán)寒大風(fēng)干燥地區(qū)高速公路綠色施工評價體系的研究，將在施工全過程通過各種方式減少對周圍環(huán)境的影響，提高項目綠色施工質(zhì)量。

2項目情況

2.1工程簡介

雙洮高速公路是國家高速公路網(wǎng)中大慶至廣州高速公路（G45）雙遼至嫩江聯(lián)絡(luò)線（G4512）的一部分，自雙遼市開始，主要經(jīng)過雙遼市、長嶺縣、通榆縣最終到洮南市。項目主線全長187.203km，連接線13.289km，總投資110.74億元。雙洮高速公路工程ST01標(biāo)段項目所在地位于東北大風(fēng)干燥的平原地區(qū)，地表植被較少，并且品種較少，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境較脆弱，如果在施工過程中不注意綠色施工，出現(xiàn)環(huán)境污染、廢棄物亂排等現(xiàn)象將對周圍環(huán)境造成較大影響。所以通過對嚴(yán)寒大風(fēng)干燥地區(qū)高速公路綠色施工評價體系的研究，將在施工全過程通過各種方式減少對周圍環(huán)境的影響，提高項目綠色施工質(zhì)量。

2.2環(huán)境特征

工程所在區(qū)域為東北沙丘覆蓋沖積平原，主要由一級階地組成，此外還包括一些平緩低臺地、泛濫平原和沖積湖積平原，區(qū)內(nèi)地勢平緩，土質(zhì)變化不大。表層為種植土、腐殖土、淤泥質(zhì)土，下層為粉砂土、粉質(zhì)土、粉質(zhì)粘土及粉砂，總體來說工程地質(zhì)條件較簡單。工程所在區(qū)域為遼河水系與嫩江水系，沿線河流為平原區(qū)河流，流量隨季節(jié)變化，河流多受降水影響，另外，沿線存在多處湖泡，均為碟狀鹽堿泡，其補給方式主要是地表徑流水，水位不穩(wěn)，季節(jié)差異較大，6～9月份為豐水期，9～2月份為枯水期，3～5月份為平水期。路線所經(jīng)過地區(qū)水文地質(zhì)條件較好，地下水以潛水和上層滯水為主，地下水位一般3.0～20.0m不等，局部較淺1.0m左右，其主要補給方式為大氣降水補給，排泄方式為水平徑流、垂直蒸發(fā)，其次人工取水也是地下水的一種排泄方式，地下水主要有以下兩種類型。①中、上更新統(tǒng)砂層潛水：分布在松遼低平原及黃土臺地區(qū)，粉細(xì)砂構(gòu)成的含水層厚度3～20m，以平原中心最厚，地下水埋深3～5m，水量較貧，單井出水量100～500t/日。②碎屑巖類孔隙裂隙承壓水：第三系砂巖、砂礫巖孔隙裂隙承壓水主要賦存于松遼低平原。上部為泰康組承壓水，下部為大安組承壓水。地層厚度100～200m，由泥巖、砂巖、砂礫巖組成，含水層厚約50m，巖性疏松，孔隙發(fā)育，富水性好，承壓水位很高，一般低于上部承壓水位2～5m，局部低洼地段揭穿后可噴出地表。地下水對混凝土腐蝕性等級微至弱不等，可用于工程施工，水文地質(zhì)復(fù)雜程度屬于簡單型。

3綠色施工的原則

3.1綠色施工要減少對環(huán)境的影響

工程在施工過程中會對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境產(chǎn)生很大的影響，這種影響體現(xiàn)在很多方面，比如施工前的臨時建筑搭建，施工過程中的場地整平和土方挖掘，以及施工結(jié)束后現(xiàn)場廢棄物的處理，都會給地方環(huán)境造成一定破壞。而且東北嚴(yán)寒地區(qū)的生態(tài)環(huán)境比較脆弱，這種破壞造成的影響很難恢復(fù)，因此在施工過程中一定要注意對周圍環(huán)境的保護(hù)，盡可能減少對周圍環(huán)境的影響，必要時在施工后進(jìn)行環(huán)境修復(fù)工作。

3.2施工結(jié)合氣候

施工方法選擇、施工機械安裝、安排施工順序、布置施工場地等過程受環(huán)境影響很大，因此要盡可能結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?，這樣做主要有兩個方面的好處。一方面可以減少施工過程中當(dāng)?shù)貧夂驐l件對施工的影響，進(jìn)而有效地提高工程水平和工程質(zhì)量。另一方面還可以起到降低成本的作用，因為施工氣候影響會帶來施工措施的增加，資源和能源用量的增加等一系列成本問題。

3.3可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展觀是科學(xué)發(fā)展觀的核心內(nèi)容。為了在施工過程中深入貫徹可持續(xù)發(fā)展觀的國家戰(zhàn)略，在施工過程中，要始終堅持節(jié)水節(jié)電環(huán)保節(jié)約資源的原則，并且要減少資源的消耗，堅持節(jié)約能源、提高效益、保護(hù)水資源等原則。將可持續(xù)發(fā)展貫徹到施工的方方面面。根據(jù)文獻(xiàn)[4-5]，在綠色施工采用的施工方法，確定施工過程中對環(huán)境的影響因素，為接下來的指標(biāo)選取確定方向。

4評價模型的建立

4.1指標(biāo)的確定方法

依據(jù)文獻(xiàn)[6]中的指標(biāo)選取方法，即層次分析法，在20世紀(jì)70年代初，美國運籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂研究“根據(jù)各個工業(yè)部門對國家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配”課題時首次提出的。他將一個復(fù)雜的問題分解成為一些關(guān)系比較密切的元素，如果條件允許，還可以將一級元素分解為二級元素進(jìn)行分析，研究不同層級的關(guān)系。再根據(jù)文獻(xiàn)[7-8]中，采用綠色施工評價指標(biāo)研究對嚴(yán)寒干燥地區(qū)指標(biāo)進(jìn)行選取，指標(biāo)著重在符合綠色施工原則。

4.2控制指標(biāo)選取原則

4.2.1環(huán)境保護(hù)評價指標(biāo)。高速公路項目施工期間，要進(jìn)行土石方開挖，橋梁涵洞的建設(shè)，這些施工會改變地形地貌，同時植被也會受到嚴(yán)重破壞，引起水土流失。而東北地區(qū)生態(tài)環(huán)境較為脆弱，要將保護(hù)環(huán)境放在首位。高速公路施工活動時會產(chǎn)生大量揚塵，甚至可能排放有毒微量有機污染物。東北地區(qū)氣候干燥大風(fēng)，粉塵污染需注意防治。該指標(biāo)用大氣污染指數(shù)來度量。高速公路施工主要是工業(yè)污染和生活污染，用水污染指數(shù)來度量，是度量高速公路生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)狀態(tài)的定量指標(biāo)?？紤]東北地區(qū)干旱，這個指標(biāo)占比較大。4.2.2節(jié)地與土地資源保護(hù)評價指標(biāo)。施工階段的主要臨時用地有營房用地、臨時道路用地、取棄土場用地、等臨時設(shè)施用地，統(tǒng)一考慮為臨時用地。挖方利用率反映的是挖方量和棄方量的相對大小。施工挖方量如果不能利用，就會造成大量的浪費。土流失治理是指施工過程中，對其影響范圍內(nèi)所造成的水土流失必須采取必要的水土保持措施進(jìn)行治理，因為東北地區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境脆弱，植被稀少，所以維持水土尤為重要。4.2.3節(jié)能與能源綜合利用指標(biāo)。為了達(dá)到節(jié)能與能源的綜合利用，分區(qū)、定時、感應(yīng)等節(jié)能控制措施的運用就顯得很有必要，對施工現(xiàn)場分為生活區(qū)、辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)等，對不同場所的用電進(jìn)行定時、感應(yīng)等控制方法以實現(xiàn)節(jié)能。在效果評價方面，通過研究調(diào)查施工過程中的主要的耗能設(shè)備在采取了以上的幾種方法的情況下的耗能量與未使用耗能設(shè)備的耗能量進(jìn)行一個對比，如果兩者的值相差較大，那么即可說明項目在節(jié)能與能源的綜合利用方面做得很好。4.2.4節(jié)水與水資源綜合利用指標(biāo)。采用節(jié)水器具比傳統(tǒng)器具有著明顯的節(jié)水能力，因此采用節(jié)水器具在整個施工過程的比例可以確定節(jié)水多少。因為水資源在東北地區(qū)稀缺，因此多次循環(huán)使用非傳統(tǒng)水源更為重要，建立蓄水池，收集雨水和生活污水處理，確定非傳統(tǒng)水源在總體水源的使用比例可以確定水資源綜合利用率。4.2.5節(jié)材與綜合材料利用指標(biāo)。項目所在地主要是粉砂土、粉質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及粉砂。因此可使用水泥對土體改良，防止路基產(chǎn)生不均勻沉降。材料費用在整個成本中占比較大，因此提高周轉(zhuǎn)材料利用率不僅降低成本，更加符合綠色節(jié)材措施。東北地區(qū)礦產(chǎn)資源較為豐富，因此多使用本地材料不僅能促進(jìn)當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源發(fā)展，還能減少運輸成本。根據(jù)上述分析得出評價指標(biāo)，如下圖所示。

4.3評價指標(biāo)權(quán)重的確定

本文通過構(gòu)造判斷矩陣求特征根的方法進(jìn)行相對權(quán)重向量確定，按照比例標(biāo)度將指標(biāo)進(jìn)行分級，構(gòu)造出如下矩陣。二級指標(biāo)（五個）構(gòu)造出用matlab求得判斷矩陣A的最大特征根與特征向量：λmax=5.0681對應(yīng)于λmax=5.0681的正規(guī)化的特征向量為：W=（0.41850.16000.09720.26250.0618）同樣，對接下來的五個矩陣進(jìn)行計算求得最大特征根與特征向量分別為三級指標(biāo)構(gòu)造出五個矩陣：根據(jù)一致性指標(biāo)：CIλmax-nn-1，以及CR=CI/RI引入隨機一致性指標(biāo)：RI，如表1所示（沒有進(jìn)行改動）：當(dāng)CR≤0.10時，我們就可以認(rèn)為判斷矩陣具有比較良好的一致性，反之我們就要重新構(gòu)造矩陣，使矩陣具有一個可以接受的一致性。經(jīng)過檢驗得出所有矩陣的CR都沒有超過0.10，因此判斷矩陣均符合一致性要求。

4.4項目綠色施工分?jǐn)?shù)評價

本文采用3.3建立的層次分析法的東北嚴(yán)寒大風(fēng)干燥地區(qū)高速公路綠色施工評價模型，對雙洮高速公路ST01路段進(jìn)行綠色施工效果評價。按照權(quán)重將100分給予各指標(biāo)歸類于下表，根據(jù)實地調(diào)查雙洮高速公路工程管理的報告，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程綠色施工評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T50640－2010），并參考文獻(xiàn)[9-13]中對綠色施工評價標(biāo)準(zhǔn)研究，多方面分析對比，對指標(biāo)進(jìn)行打分，得到的總分分?jǐn)?shù)在90以上為優(yōu)秀，分?jǐn)?shù)在80-89為良好，分?jǐn)?shù)在80以下需要進(jìn)行改進(jìn)。

5結(jié)論

對雙洮高速公路施工項目中采取的環(huán)保措施以及對資源的利用效果進(jìn)行研究，按照層次分析法對其進(jìn)行指標(biāo)篩選，從“四節(jié)一環(huán)保”出發(fā)，確定了13個控制指標(biāo)，通過實測各項指標(biāo)完成度對項目進(jìn)行打分，從而能夠確定出項目是否符合綠色施工標(biāo)準(zhǔn)。但由于對項目沒有進(jìn)行詳細(xì)的分析，以及指標(biāo)數(shù)量選取過少，不能對項目進(jìn)行精確的評價，而是只能用來對項目進(jìn)行初步檢測判斷其在綠色施工的大體程度。此套評價指標(biāo)根據(jù)綠色施工常用指標(biāo)并結(jié)合東北地區(qū)嚴(yán)寒干燥的氣候特點，篩選出合適的評價指標(biāo)，并經(jīng)過特征值法賦予權(quán)重，結(jié)合國家綠色施工標(biāo)準(zhǔn)賦予分值，有較大的主觀性，還需要更加仔細(xì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步分析。

作者:張坤 趙鵬飛 常哲 趙寶凱 劉瀟 宋滿榮 單位:合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 中鐵四局集團(tuán)路橋工程有限公司