循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則在上海道路施工環(huán)保技術(shù)中的應(yīng)用

摘要：道路施工行業(yè)的環(huán)境保護(hù)，從最初的主要為了防護(hù)施工人員職業(yè)健康安全而需要的環(huán)境污染控制，到如今以可持續(xù)發(fā)展為目的的綠色施工，越來(lái)越強(qiáng)調(diào)自然環(huán)境和資源保護(hù)、節(jié)能減排。循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則作為綠色施工主要的基本原則之一，以資源循環(huán)利用為根本的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，提高資源、能源的利用率，減少產(chǎn)生的廢棄物。本文結(jié)合上海的案例介紹以循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R原則——減量化、再使用、循環(huán)再生利用為基礎(chǔ)的環(huán)保技術(shù)，在施工過(guò)程中的應(yīng)用，給今后道路施工中的環(huán)保施工措施做參考。關(guān)鍵詞：循環(huán)經(jīng)濟(jì)；綠色；道路施工；環(huán)保；應(yīng)用0引言道路施工行業(yè)作為國(guó)家的基礎(chǔ)行業(yè)，資源使用、能源消耗很大，對(duì)環(huán)境也造成一定污染。文明施工是道路施工行業(yè)最先施行的環(huán)境保護(hù)舉措。2019年上海市對(duì)文明施工條例進(jìn)行了修改，不僅市內(nèi)施工，所有施工項(xiàng)目都要做到文明施工要求，但文明施工只是減少了噪聲、揚(yáng)塵等的施工污染，而綠色施工概念就要求從源頭進(jìn)行環(huán)境保護(hù)，保護(hù)環(huán)境也是保護(hù)我們的生態(tài)，可持續(xù)發(fā)展是根本目的。為了解決發(fā)展與環(huán)保的矛盾，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的，綠色施工是未來(lái)施工的必然趨勢(shì)。綠色施工是清潔生產(chǎn)原則和循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則在建筑施工過(guò)程中的具體應(yīng)用，清潔生產(chǎn)是先進(jìn)的環(huán)保理念，從源頭控制污染，體現(xiàn)企業(yè)的自覺(jué)性，而循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R原則，包括Reduce，Reuse，Recycle，從施工材料、能源的減量化，再使用，循環(huán)再生利用方面考慮，在施工過(guò)程中，可以通過(guò)一定的物理以及環(huán)保技術(shù)，控制施工過(guò)程中污染物對(duì)環(huán)境的影響。循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則更易在道路施工領(lǐng)域應(yīng)用。1

減量化原則減量化原則要求施工項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)用較少的自然資源、原材料和能源投入來(lái)達(dá)到完成施工的目的。即從源頭上注意節(jié)約資源和減少污染，降低有限自然資源使用，杜絕資源的浪費(fèi)。1.1

拌站油改氣技術(shù)在瀝青混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，骨料烘干、與瀝青的拌和會(huì)消耗大量能源，并且燃油系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣含有氮、硫氧化物等有害物質(zhì)，會(huì)造成大氣污染。上海市政府已發(fā)布上海市燃煤（重油）鍋爐清潔能源替代工作方案，對(duì)于高耗能高污染工業(yè)采取相應(yīng)整改措施。為解決重油直接燃燒產(chǎn)生的高污染，液化天然氣（LNG）作為一種環(huán)保節(jié)能的新型能源被關(guān)注。LNG屬于清潔能源，其硫含量較低，其燃燒產(chǎn)生的煙氣較干凈。瀝青拌站可建設(shè)LNG氣化站，對(duì)瀝青拌和設(shè)備骨料加熱技術(shù)進(jìn)行改造，用天然氣作為加熱燃料。將燃燒器改為天然氣燃燒，對(duì)燃燒器的控制系統(tǒng)進(jìn)行更改，與原有控制系統(tǒng)連接，增加自動(dòng)控制系統(tǒng)，并增加調(diào)壓裝置、燃?xì)夤夤艿兰坝?jì)量裝置和消防裝置，見(jiàn)圖1。液化天然氣通過(guò)LNG儲(chǔ)罐車運(yùn)送，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，通過(guò)增壓器增壓自流進(jìn)入空溫式氣化器，變成氣體，在冬季空溫式氣化器出口溫度低于-5℃時(shí)開(kāi)啟電加熱進(jìn)行氣化。改造后的拌站，天然氣熱利用率較高，能達(dá)到90%，SO2、NOX排放濃度降低，煙塵、粉塵減少。設(shè)備操作簡(jiǎn)單，但LNG儲(chǔ)氣罐、供氣管道占地面積大，對(duì)于面積較小企業(yè)有一定的困難。1.2

溫拌瀝青技術(shù)熱拌瀝青以往是生產(chǎn)瀝青混合料的主要方式，但是高溫加熱瀝青會(huì)加速瀝青老化，而且拌和中產(chǎn)生的煙氣也會(huì)對(duì)環(huán)境以及人體產(chǎn)生不良影響。因此，與熱拌瀝青相反的溫拌瀝青技術(shù)被國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用。歐洲是最早研究使用溫拌瀝青的，由于其綠色、節(jié)能、環(huán)保的特性，日本、美國(guó)也相繼開(kāi)始使用溫拌瀝青。溫拌瀝青混合料就是使用特定的技術(shù)或添加劑，降低瀝青黏度，比熱拌工藝溫度降低30~60℃左右進(jìn)行瀝青混合料拌和、攤鋪和碾壓。目前主要的溫拌技術(shù)方法有瀝青礦物法（Aspha-Min）、溫拌泡沫技術(shù)法（WAM-Foam）、基于表面活性劑的溫拌技術(shù)（Evotherm），由于Evotherm溫拌技術(shù)可在較低溫地區(qū)進(jìn)行瀝青攤鋪，已在上海市多個(gè)工程中得到應(yīng)用。上海首座橋梁與隧道結(jié)合的工程，長(zhǎng)江隧道的瀝青鋪裝下面層即采用溫拌SMA-10瀝青混合料，溫拌SMA-10瀝青混合料細(xì)集料采用石灰石，粗集料采用玄武巖，礦粉為磨細(xì)石灰石，瀝青采用SBS改性瀝青，油石比為6.3%。崇明島是世界最大的河口沖積沙島，森林覆蓋率高，空氣環(huán)境好，被聯(lián)合國(guó)評(píng)價(jià)為世界級(jí)生態(tài)島，島上的施工對(duì)環(huán)保要求很高，不僅對(duì)空氣、水、噪聲污染控制，對(duì)施工材料也選擇環(huán)保材料。為了2021年的中國(guó)第十屆花博，提升周圍交通配套設(shè)施建設(shè)，2019年崇明主干道建設(shè)公路改擴(kuò)建工程（北沿公路-規(guī)劃北沿公路）段1標(biāo)施工，該工程南起北沿公路北側(cè)，北至規(guī)劃北沿公路（K7+890～K8+507.1），全長(zhǎng)617.1m，是規(guī)劃建設(shè)公路（團(tuán)城公路～規(guī)劃北沿公路）的先期實(shí)施段，工程紅線寬度30m，雙向4車道規(guī)模。機(jī)動(dòng)車道使用溫拌瀝青攤鋪，下面層為8cm溫拌AC-25C，上面層為4cm溫拌橡膠瀝青SMA-13。溫拌瀝青混合料拌和采用專用配套設(shè)備添加溫拌添加劑，先使溫拌劑與瀝青充分作用,然后加入礦粉拌和。溫拌瀝青混合料施工溫度如表1所示，集料加熱溫度比熱拌溫度低30%，所需的熱能更少，溫度較低，能減輕瀝青混合料的老化，降低有毒氣體的排放，延長(zhǎng)混合料的使用壽命，并達(dá)到節(jié)能減排作用。溫拌技術(shù)可以與各類瀝青結(jié)合使用，包括SBS改性瀝青、SMA、橡膠瀝青、超薄面罩、排水瀝青等各種結(jié)構(gòu)和材料的瀝青路面。2

再使用原則再使用原則是要求施工過(guò)程中使用的材料，應(yīng)當(dāng)有一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的使用期限，而不是太過(guò)頻繁的更新?lián)Q代，即所謂“造了就拆，拆了再造”。2.1瀝青再生技術(shù)瀝青作為道路攤鋪混合料的原材料之一，是一種不可再生資源，被大量的消耗。瀝青混合料主要由瀝青結(jié)合料和集料組成，瀝青路面的長(zhǎng)期使用過(guò)程中瀝青和集料的性能會(huì)衰減，會(huì)使瀝青本身的黏結(jié)力降低，破壞瀝青與礦料間的黏聚力，致使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降，導(dǎo)致瀝青路面的老化，但并不是所有瀝青混合料的性能都發(fā)生了衰減，有一部分瀝青混合料的性能還是可以維持瀝青路面的施工質(zhì)量，因此這部分廢料可以被回收重復(fù)利用。國(guó)外的瀝青回收技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，德國(guó)是最早將再生料應(yīng)用于高速公路路面養(yǎng)護(hù)的國(guó)家，美國(guó)廢舊混合料的再生利用率可達(dá)到80%，日本路面廢料再生利用率也已達(dá)到70%。我國(guó)舊瀝青路面再生方法主要有廠拌熱再生、廠拌冷再生、現(xiàn)場(chǎng)熱再生和現(xiàn)場(chǎng)冷再生4種方法，應(yīng)用較多的是廠拌熱再生。位于金山區(qū)的G15公路松浦二橋以南大修工程二標(biāo)段，使用了廠拌熱再生瀝青。工程主要施工內(nèi)容道路維修整治和預(yù)留車道實(shí)施拓寬兩部分，主線樁號(hào)范圍K1322+000～K1331+873（S4立交結(jié)束），長(zhǎng)度9.87km，含亭林立交、朱行立交和山陽(yáng)立交。主線路面結(jié)構(gòu)：4cmSMA-13（重載瀝青）+6cmAC-20C（抗車轍劑）+8cmAC-25C（廠拌熱再生）+40cm水泥穩(wěn)定碎石（水泥含量4.5%）。AC-25C熱再生瀝青主要用于路面下面層，AC-25C熱再生瀝青新添加瀝青采用70號(hào)A級(jí)道路瀝青，回收瀝青路面舊料（RAP）來(lái)源于G1501高速（南環(huán)段），舊料摻量為25%，新加瀝青用量為3%，普通瀝青混合料添加瀝青量5%，可節(jié)約40%瀝青使用量。為了提高再生料的加入比例，瀝青拌站可設(shè)計(jì)使用再生料破碎系統(tǒng)。再生料破碎系統(tǒng)，可以將回收后的瀝青銑刨料充分破碎篩分后，獲得滿足瀝青砼生產(chǎn)要求規(guī)格的石料。拌站使用這套設(shè)備，可以將瀝青再生料生產(chǎn)中的再生料加入比例提高至30%，與全部使用原石料的瀝青砼相比，每噸瀝青砼生產(chǎn)可節(jié)約2kg左右的瀝青油。2.2

再生與溫拌結(jié)合廢棄瀝青可與溫拌技術(shù)相結(jié)合使用，在傳統(tǒng)再生基礎(chǔ)上引入溫拌工藝，生成溫拌再生瀝青混合料，兩者合一彌補(bǔ)了單純溫拌技術(shù)在高溫穩(wěn)定性這方面的缺失,其優(yōu)勢(shì)為一方面溫拌減輕了瀝青老化，同時(shí)也避免了舊料瀝青的二次老化，同時(shí)，溫拌劑中含有抗剝落的成分存在，加強(qiáng)了瀝青與集料黏結(jié)力，提高了混合料的抗熱老化性及抗水損害能力。與傳統(tǒng)的熱再生瀝青混合料相比，溫再生能大幅度減少舊料的二次老化。熱再生料的舊料加熱溫度一般為110℃左右，而溫再生可以將舊料溫度控制在90℃以內(nèi)，加熱溫度可降低20℃。3

再循環(huán)原則再循環(huán)原則是將其他材料，在完成其使用功能而被廢棄后，被廢棄的材料還能夠被重新利用，而不是變成垃圾。3.1

橡膠改性瀝青施工技術(shù)廢舊輪胎，主要材料是橡膠，橡膠有高強(qiáng)度、穩(wěn)定和耐老化的特性，因此，廢棄后的橡膠長(zhǎng)時(shí)期不能自然降解，一般采用堆放、填埋和焚燒的方法處理，形成黑色污染，對(duì)環(huán)境污染較重，但是天然橡膠又是極其稀缺的。從橡膠穩(wěn)定、耐磨的特性，可以研制成一種新型環(huán)保材料——橡膠改性瀝青，適用于道路施工中。上海首次在高等級(jí)公路中大規(guī)模使用復(fù)合橡膠改性瀝青的項(xiàng)目是崇明至啟東長(zhǎng)江公路通道（上海段）工程A5，選用復(fù)合橡膠改性瀝青SMA-13作為路面結(jié)構(gòu)上面層，加入SBS粒子，進(jìn)行溶脹并高速剪切，結(jié)合SBS改性瀝青高溫特性與橡膠瀝青低溫蠕變性能，使道路結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，更耐磨。橡膠粒的加入量為5%~10%。十年后，崇明島由于花博會(huì)的舉行，對(duì)區(qū)域內(nèi)的道路進(jìn)行新建及改造，再次使用了橡膠改性瀝青。建設(shè)公路（北沿公路-團(tuán)城公路）改建工程施工2標(biāo)（團(tuán)城公路-北沿公路）段位于崇明島中部地區(qū)，線路呈南北走向，南起團(tuán)城公路，北至北沿公路，全長(zhǎng)約7.454km，車行道結(jié)構(gòu)為15cm級(jí)配碎石+36cm水泥穩(wěn)定碎石+8cm粗粒式瀝青混凝土（WAC-25C）+4cm瀝青瑪蹄脂碎石混合料（WSMA-13面層，橡膠瀝青改性）。橡膠改性瀝青被用于路面上面層。橡膠改性瀝青采用濕法工藝，將廢舊輪胎制成的膠粉，作為改性劑以一定的比例添加到基質(zhì)瀝青中，經(jīng)高溫、添加劑和剪切混合等一系列作用制成的新型的優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料。其兼顧了橡膠和瀝青的黏性，韌性，彈性，從而提高了橡膠瀝青的路用性能。從表2、表3得出，橡膠改性瀝青比一般改性瀝青的彈性及恢復(fù)性都更好，復(fù)合改性瀝青由于加入SBS粒子，其彈性及恢復(fù)性最好，都能滿足路面施工質(zhì)量。但是崇啟項(xiàng)目SBS復(fù)合橡膠改性瀝青所加入的橡膠比例小，綜合來(lái)看，普通橡膠改性瀝青，廢舊輪胎利用率更高。施工中發(fā)現(xiàn)，橡膠改性瀝青路面比普通瀝青路面降低路面噪音3~5分貝。按照橡膠粉的加入量15%~20%的比例，使用橡膠粉約117噸，每噸橡膠粉消耗240條輪胎，本工程大約消耗2.8萬(wàn)條輪胎。3.2

廢料再利用（1）廢棄煤渣利用利用煤渣（爐渣）作隔離層，處理高含水量土基及代砂石料作筑路材料，如用于溝槽覆土、高填土。煤渣是煤燃燒后的殘?jiān)鳛楣I(yè)廢料，主要來(lái)源是熱電廠燃燒后廢棄物，有孔隙大，吸水性高，排水緩慢等特點(diǎn)。上海地勢(shì)低、地下水位高，氣候潮濕且雨天又多，在修筑土基時(shí)土中水分較多，超過(guò)最佳含水量，需要時(shí)間干燥并夯實(shí)，如壓實(shí)不充足，將導(dǎo)致以后土基的顯著沉降，煤渣由于其顆?？障洞?、吸水性強(qiáng)特點(diǎn)，是一種很好的處理高含水量的材料，當(dāng)用煤渣層與土層間隔填充時(shí)，煤渣層可以逐漸吸收土中多余的水份，使土基穩(wěn)定又可以增加在施工壓實(shí)時(shí)土基的承受能力。（2）工業(yè)廢料利用道路施工水穩(wěn)層即水泥穩(wěn)定碎石層，其主要成分為石灰石，石灰類工業(yè)廢料中含氫氧化鈣或氧化鈣的成分，成分相似，可以用石灰類工業(yè)廢料代替無(wú)機(jī)結(jié)合料（水泥、石灰）做水穩(wěn)攤鋪。石灰類工業(yè)廢料主要種類為電石渣和漂白粉渣。電石渣，是電石（碳化鈣）加水制取乙炔氣（電石氣）時(shí)的殘?jiān)?，其主要成分是氫氧化鈣，屬于危險(xiǎn)廢物，一般防滲填埋處理，對(duì)環(huán)境影響較大。2019年我國(guó)電石產(chǎn)量為2587.9萬(wàn)噸，按照每噸電石水解產(chǎn)生1.2噸電石渣，電石渣年排放量超過(guò)3000萬(wàn)噸。漂白粉渣，漂白粉是石灰通氯氣制成，漂白時(shí)產(chǎn)