[分享][技术]沥青路面养护环境与经济效益定量计算

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经济效益分析

分析方法

工程经济分析在我国广泛应用，虽然不同项目评价方法各有特点，但基本上都是以费用效益分析为基本理论，对项目的经济合理性做出评价。本文采用经济净现值（ENPV）[2]对三种养护方式进行经济效益分析。

经济净现值（ENPV）是反映项目对经济贡献的绝对指标，是指用社会折现率将项目计算期内各年的净效益折算到开工前一年年末的现值之和，是经济效益分析的主要评价指标。在经济效益分析中，如果经济净现值（ENPV）等于或者大于0，则说明项目可以达到社会折现率要求的效率水平，认为该项目从经济资源配置的角度是可以被接受的，并且经济净现值（ENPV）越小，说明经济效益越好。经济净现值（ENPV）按式1进行计算：

式中：B经济效益流量；C为经济费用流量；n为项目计算期；is为社会折现率。

对比分析结果

沥青路面中修通常采用三种不同养护方式，从开始设计到铺筑完成，主要包含材料、机械、人工及税费等费用全部折算为合同报价。以4cmAC-13上面层为例，其铣刨翻修合同报价为90元/m2；就地热再生合同报价为75元/m2；就地温再生合同报价为72元/m2。大量工程经验表明，上面层铣刨翻修平均有效使用期为5年，就地热再生和就地温再生的平均有效使用期为4年。

将上述合同报价及有效使用期代入经济净现值（ENPV）公式进行计算后得到，铣刨翻修、就地热再生、就地温再生的经济净现值（ENPV）分别为21.6元/m2、18.3元/m2、17.9元/m2。

从计算结果可以看出，在三种养护方式中，铣刨翻修经济净现值（ENPV）最大，经济效益最差；就地热再生经济效益较好；就地温再生经济净现值（ENPV）最低，经济效益最好。相对于铣刨翻修技术，就地热再生的经济效益提高了15.3%，就地热再生的经济效益提高了17.1%。02

环境效益分析

分析范围和基础数据

对于沥青路面养护工程来说，环境效益分析范围主要包括沥青、集料等原材料生产、运输以及铣刨、运输、摊铺、碾压等工艺施工过程中的能耗，不包括基础设施建设、施工机械生产等过程中的能耗，而温拌剂、再生剂等外掺材料由于用量很小，其生产和施工能耗对整个工程来说可以忽略不计，在环境效益分析中可以不予考虑。

各种养护方式的环境效益通过能耗和温室气体排放量两项指标来表征，能耗（电力、柴油、汽油、重油等）按照平均低位发热量转换为统一的能耗单位（MJ），转换系数参考《2014中国能源统计年鉴》数据库[3]。

能源消耗和施工过程所排放的温室气体，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）三种类型，三者可根据IPCC第五次评估报告数据库中的排放系数进行转换[4]。温室气体甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）根据全球暖化潜在趋势（Global Warming Potential，GWP）可转换为二氧化碳当量，转换系数分别是25和298。因此可用二氧化碳当量表征温室气体排放。

原材料能耗和温室气体排放分析

假设某高速公路出现病害需进行中修养护，分别采用铣刨翻修、就地热再生、就地温再生对4cm AC-13上面层进行处治。假设原路面油石比为4.9%，混合料压实密度为2.5g/cm3。其中，就地热再生和就地温再生中新沥青混合料掺量为15%，

沥青路面上面层养护施工所需原材料主要包括改性沥青和集料，铣刨翻修层间粘结还需要乳化沥青。能耗和温室气体排放参考欧洲沥青协会数据库[5]，具体能耗与排放数据如表2所示。

施工能耗及温室气体排放分析

我国《公路工程预算定额JTG/T B06-02-2007》以及《公路工程机械台班费用定额JTG/T B06-03-2007》[6][7]等规范中对沥青混合料的生产、施工过程中材料用量、机械台班、能源消耗已有详细定额。本文采用该定额数据对沥青路面养护施工各个环节的能源消耗情况进行对比分析。

根据能耗及温室气体转换系数，结合上述规范中的定额数据，可以计算得到单位沥青混合料拌和、运输、摊铺碾压等各项施工环节的能耗及温室气体排放情况，汇总情况如表4所示。

（1）铣刨翻修

铣刨翻修处治过程中除了沥青混合料的拌和、运输、摊铺碾压环节外，还需要增加粘结层材料撒布、旧路面冷铣刨、旧料运输三个主要施工环节。假设粘结层材料采用乳化沥青，平均洒布量为0.5L/m2，折算到每吨沥青混合料中平均能耗为15.9MJ/t，CO2当量为1.27kg/t。旧路面铣刨以典型的2m宽铣刨机为例，铣刨深度4cm，速度6m/min，每小时铣刨面积约720m2（旧路压实密度按2.5g/cm3计算），则平均能耗约为48.7MJ/t，CO2当量为3.59kg/t。旧料运输环节能耗和温室气体排放情况与新料运输相同。最终确定的铣刨翻修施工过程中能耗和温室气体排放情况如表5所示。

（2）就地热再生

就地热再生施工过程中，按再生料总重量的15%添加新沥青混合料，摊铺碾压工艺中能耗及碳排放与铣刨翻修相同，以下通过工程案例来计算加热、铣刨和复拌工艺中的能耗和温室气体排放情况。

工程实例一：4cm改性沥青AC-13上面层就地热再生，施工面积10000m2。经统计，加热、铣刨、复拌过程消耗柴油18573.6L，柴油密度按0.83g/cm3计算，共计消耗柴油15.4t，折合能耗约为409.2MJ/t，温室气体排放量约为30.4kg/t。

（3）就地温再生

与就地热再生类似，就地温再生也需按再生料总重量的15%添加新沥青混合料，主要原材料与碾压工艺与就地热再生相同，但旧路面加热、铣刨和复拌再生环节比就地热再生温度低约20℃，其加热、铣刨、复拌环节的能耗和温室气体排放量通过工程实例二可以得出。

工程实例二：4cm改性沥青AC-13上面层就地温再生，施工面积60000m2，经统计加热、铣刨、复拌过程消耗柴油9695.3L，柴油密度按0.83g/cm3，共计消耗柴油8.1t，折合能耗约为213.6MJ/t，温室气体排放量约为15.9kg/t。

环节效益分析与评价

汇总以上铣刨翻修、就地热再生、就地温再生原材料和施工环节的能耗和温室气体排放量，如表8所示。

对比铣刨翻修、就地热再生、就地温再生的能耗和温室气体排放可以发现：

（1）与就地热再生相比，就地温再生能耗降低了37.2%，温室气体排放量减少了37.1%。就地温再生是将再生技术与温拌技术相结合，使得较低的加热摊铺碾压温度也能保障再生路面质量，从而降低旧路面加热、复拌再生温度，达到节省燃油的目的。

（2）与铣刨翻修相比，就地热再生能耗降低了33.5%，温室气体排放量减少了33.2%；就地温再生能耗降低了58.3%，温室气体排放减少了57.9%。这主要是由于就地热再生和就地温再生100%循环利用旧路面材料，节约了原材料生产和运输过程中的能耗及温室气体排放。

（3）高速公路沥青路面养护施工过程中，铣刨翻修能耗和温室气体排放量最高，就地热再生居中，就地温再生最低。

本文对铣刨翻修、就地热再生、就地温再生三种沥青路面中修养护技术进行了经济和环境效益计算分析，主要结论如下：

（1）沥青路面养护施工过程中能耗与温室气体排放有很好的相关性，两者的变化规律基本一致，用这两个指标来进行环境效益评价具有可行性。

（2）相对于铣刨翻修，在保守预估就地热再生和就地温再生使用寿命情况下，就地热再生的经济效益提高了15.7%，就地温再生的经济效益提高了17.1%。这表明就地温再生经济效益最好，其次为就地热再生，铣刨翻修经济效益最差。

（3）相对于铣刨翻修，就地热再生能耗降低了33.5%，温室气体排放量减少了33.2%；就地温再生能耗降低了58.3%，温室气体排放减少了57.9%。这表明就地温再生环境效益最优，其次为就地热再生，铣刨翻修环境效益最差。

（4）综合考虑经济和环境效益，建议在沥青路面中修养护中推广应用就地温再生技术，这对构建我国绿色交通体系具有重要意义。

▎作者：湖北省高速公路实业开发有限公司 罗炉、雷宗建、颜加俊