低碳理念下綠色城市隧道技術(shù)體系探究

2021 年兩會將“30·60”目標納入“十四五”規(guī)劃建議，政府工作報告提出要做好碳達峰、碳中和工作，具體目標為：我國二氧化碳排放力爭 2030 年前達到峰值，力爭 2060 年前實現(xiàn)碳中和。為我國實現(xiàn)碳達峰和碳中和，必須重視碳約束和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，聚焦能源、工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域，大力發(fā)展綠色循環(huán)低碳體系。

隨著低碳理念逐步由建筑領(lǐng)域向城市交通領(lǐng)域延伸，《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見》國發(fā)〔2021〕4 號明確提出，需加快基礎(chǔ)設(shè)施綠色升級，將生態(tài)環(huán)保理念貫穿交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)、運營和維護全過程，集約利用土地等資源，提升交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色發(fā)展水平。城市隧道作為城市交通領(lǐng)域的重要建筑，提升綠色性能可助推改善人們的出行環(huán)境，增強人民群眾的幸福感和獲得感。以節(jié)能、環(huán)保、安全、耐久、智慧等應(yīng)用為導向的技術(shù)體系將逐步成為未來城市隧道建設(shè)發(fā)展的方向。

本文圍繞著關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用探究兩個維度，重點闡述了低碳理念下綠色城市隧道體系的思考。

1 綠色城市隧道體系

1.1 綠色城市隧道內(nèi)涵

交通運輸部 2019 年 3 月發(fā)布《公路隧道提質(zhì)升級行動技術(shù)指南》，為城市隧道綠色建設(shè)指出方向，明確提出：補齊隧道交通工程與附屬設(shè)施短板（照明、通風、交通安全設(shè)施）和推進在役公路隧道土建結(jié)構(gòu)改造（病害普查評估處治）。城市隧道的綠色發(fā)展，越來越聚焦于隧道質(zhì)量升級改造、隧道安全水平保障、隧道綠色性能提升。

結(jié)合民用建筑體系 GB/T 50378-2019《綠色建筑評價標準》中的綠色理念，綠色建筑即在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑。綠色城市隧道可以此為方向指引，基于“以人為本”理念，圍繞“可感知性”，重點聚焦安全耐久、資源節(jié)約、環(huán)境舒適、綠色施工、運營高效 5 個內(nèi)容，進一步提升城市隧道的綠色性能，以及交通運輸數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的現(xiàn)代化綜合交通體系。

1.2 綠色城市隧道體系關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)分析，綠色城市隧道體系關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用見表1。提升城市隧道綠色性能，關(guān)鍵在于隧道總體布局、主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、建筑部品材料系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、機電系統(tǒng)和智能監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

表1 綠色城市隧道體系關(guān)鍵性技術(shù)應(yīng)用分析

其中，隧道總體布局應(yīng)注重空間布局、安全救援設(shè)計，輔以匹配的安全運營管理用房，如設(shè)置疏散通道、緊急停車帶，設(shè)置緊急救援站或管理中心，具有防洪防澇設(shè)計措施及應(yīng)急預案，采用反光膜文字、導光板、模塊化發(fā)光等標志標牌，提升用戶的安全性體驗。

主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的合理選擇和建筑部品材料系統(tǒng)選型優(yōu)化，可實現(xiàn)城市隧道質(zhì)量和舒適度的大幅度提升。如主體結(jié)構(gòu)按照 100 a 耐久性設(shè)計，選用耐久性好的裝飾裝修材料、綠色建材、高反射率材料等，提升隧道體系的耐久性能；匹配隔聲減振加強設(shè)計措施，在隧道出入口位置，進行全封閉式聲屏障設(shè)計，材料選用鋁吸聲纖維板、鋁泡沫吸聲板、新型復合微孔板等；隧道出入口頂面、側(cè)墻裝飾材料采用易清洗、耐磨損的吸聲材料（有機纖維吸聲噴涂材料、阻燃聚氨酯泡沫吸聲材料、穿孔 FC 板等）；隧道路面材料選用低噪聲路面技術(shù)，可有效改善隧道內(nèi)部空間的聲環(huán)境。

給排水系統(tǒng)和機電系統(tǒng)的合理設(shè)計，則在于空調(diào)系統(tǒng)、排風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等設(shè)備合理選型、隔聲減振措施加強以及管道路由優(yōu)化。其中，隧道出入口的減光設(shè)計和智能照明技術(shù)尤為關(guān)注，隧道出入口可進行遮光棚或綠植等措施設(shè)計；隧道內(nèi)部兩側(cè)安裝加強照明，進一步強化照明入口段；景觀照明采用彩繪、防塵涂層、照明燈結(jié)合或者全息投影等方式，在解決因太陽光引起洞口亮度梯度過大導致的“黑洞”和“白洞”現(xiàn)象，提高行車舒適性和安全性的同時，也可功能與藝術(shù)相結(jié)合，增強美觀效果。

智能監(jiān)測系統(tǒng)聚焦交通、環(huán)境、能耗、運營等多個維度優(yōu)化配置，是影響城市隧道舒適、健康、便捷、智慧指數(shù)的關(guān)鍵。如設(shè)置空氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測隧道內(nèi) CO 濃度、溫度、能見度指標，且監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動控制，具有限值設(shè)定、越限報警、通風聯(lián)動等功能；設(shè)置超限車輛檢測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)對駛?cè)胲囕v進行超高、超寬、超重、限行車型等判斷；設(shè)置綜合能耗管理系統(tǒng)以及智慧運營管理系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗的數(shù)據(jù)分析和異常數(shù)據(jù)報警功能，結(jié)構(gòu)、重要機電設(shè)備和交通狀況的健康監(jiān)測功能，以及施工期間數(shù)據(jù)管理功能等。

2 綠色城市隧道體系技術(shù)適配性分析

2.1 綠色城市隧道體系技術(shù)配置

基于城市隧道現(xiàn)行設(shè)計情況，梳理和分析實現(xiàn)不同綠色城市隧道體系目標的技術(shù)配置，具體見表2。

表2 綠色城市隧道體系技術(shù)配置

經(jīng)分析，綜合考慮不同綠色城市隧道體系目標和經(jīng)濟成本等因素，綠色城市隧道體系設(shè)計可劃分為 3 個等級，包括普適性綠色設(shè)計、優(yōu)化的綠色設(shè)計和高標準綠色設(shè)計。普適性綠色設(shè)計注重和強調(diào)綠色和可循環(huán)材料的應(yīng)用，以及通過一些低成本的技術(shù)投入實現(xiàn)安全、舒適、健康、智慧、便捷等性能化升級和體驗。優(yōu)化的綠色設(shè)計針對交通安全設(shè)施、高效率變壓器、智能照明系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)和智慧運營管理系統(tǒng)多個方面采取優(yōu)化措施，以實現(xiàn)城市隧道綠色性能的統(tǒng)計、分析、監(jiān)控和實時報警等功能，提升整體安全、舒適、健康、智慧體驗感，同時加強運營管理水平。高標準綠色設(shè)計圍繞新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，進一步實現(xiàn)綠色城市隧道體系提質(zhì)升級。

2.2 下一步綠色城市隧道體系提質(zhì)升級研究路徑初探

結(jié)合不同綠色城市隧道體系技術(shù)配置情況，結(jié)構(gòu)體系耐久性能優(yōu)化設(shè)計、高性能部品材料合理選型、多元化技術(shù)糅合應(yīng)用、數(shù)字化融合是綠色城市隧道體系提質(zhì)升級的重點和難點。

結(jié)構(gòu)體系耐久性能研究。尚需圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料質(zhì)量、優(yōu)化配合比、施工質(zhì)量控制、易維護等多個方面，深入研究提高混凝土耐久性的對策和措施，并在設(shè)計和施工中落實。

高性能部品材料研究。結(jié)合部品材料類型、市場成熟度、材料強度、燃燒性能、隔熱性能、隔聲性能、耐久性能、環(huán)保性能、美觀、經(jīng)濟等，開展建筑部品部件、裝飾裝修材料、綠色建材等市場調(diào)研和征詢，形成高性能部品材料集成和技術(shù)本地轉(zhuǎn)化。同時，結(jié)合部品材料的可拆換性，進一步實現(xiàn)城市隧道可持續(xù)性，延長使用壽命。

多元化技術(shù)糅合應(yīng)用研究。人民群眾越來越關(guān)注和強調(diào)城市隧道的綠色性能設(shè)計，具體表現(xiàn)為安全、舒適、健康、智慧、便捷等。聚焦聲環(huán)境、光環(huán)境、熱濕環(huán)境、行車舒適、智慧監(jiān)測等開展研究，根本上實現(xiàn)城市隧道品質(zhì)和性能的大幅度提升，滿足未來綠色城市隧道的建設(shè)發(fā)展需求。

數(shù)字化建設(shè)研究。以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)為支撐，實現(xiàn)城市隧道在照明、能耗、健康、運營、定位等多方位的實時監(jiān)測、預警、調(diào)控等功能，并形成交通系統(tǒng)智慧運維和科學防災(zāi)的可視化管理。

3 結(jié) 語

隧道總體布局、主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、建筑部品材料系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、機電系統(tǒng)和智能監(jiān)測系統(tǒng)等多維度的性能優(yōu)化，決定了綠色城市隧道品質(zhì)和性能提升，可助力營造更為安全、舒適、健康、智慧的城市隧道環(huán)境，實現(xiàn)交通系統(tǒng)個性化和差異化需求的同時，大幅度提升社會健康和幸福指數(shù)。