市政公用工程中绿色施工技术的集成应用研究

随着城市建设规模的不断扩大，市政公用工程在保障城市运行与提升公共服务水平方面发挥着重要作用，但其施工过程往往伴随高能耗、大排放和对周边环境的显著影响。在“双碳”目标与生态文明建设要求的推动下，如何在保证工程质量与工期的前提下，实现资源节约与环境友好，已成为行业发展的必然趋势。绿色施工技术的引入，为市政公用工程的可持续建设提供了现实路径，而技术的系统集成与高效应用，则是提升整体效益的关键。

一、市政公用工程绿色施工的集成框架与决策机制

（一）目标体系与约束条件识别

绿色施工目标涵盖能源与碳排控制、资源节约、环境影响削减、交通干扰降低及安全韧性提升 [1]。施工阶段碳排放应较行业基准降低15%～30% ，材料利用率 ⩾90% ，建筑垃圾回收率≥ 70% 。约束条件包括噪声限值、扬尘浓度（ PM10⩽150μg/m³ ）、工期及投资控制。利益相关方涉及建设、设计、施工、监理、政府及公众，需通过利益相关方分析矩阵明确关切与参与程度。

（二）集成架构与流程设计

框架分为战略、战术、执行三层：战略层对接“双碳”政策及《绿色施工导则》，明确目标；战术层通过方案比选确定技术组合；执行层依托 BIM+GIS 进行部署与动态调整。流程包括基线调查、情景设定、BIM+LCA 能耗碳排模拟，最终形成技术组合与施工组织方案。

（三）评价指标与方法体系

环境指标包括单位工程量碳排（ kgCO₂-e/m³ ）、扬尘排放量（ g/m²⋅d ）、单位产值能耗（MJ/ 万元）；经济指标包括直接成本与LCC；社会指标包括公众投诉率、交通影响指数、安全事故频率。碳核算采用 LCA（ISO 14040）结合过程法与投入产出法，多目标决策使用AHP 权重与 TOPSIS 优选。

（四）组织与保障机制

设立绿色施工总协调人及各专业绿色施工工程师，负责跨专业实施与监控。合同引入绩效条款：碳排达标奖励合同额 1%～2% ，扬尘超标按天罚款。风险管理采取分级管控与隐患治理，对技术成熟度（TRL）低于6 的工艺进行专项评估。

二、绿色施工关键技术的组合设计与场景化应用

（一）绿色材料与构配件应用

在市政公用工程中，低碳与可循环材料是绿色施工的核心 [2]。混凝土可采用高掺量矿物掺合料方案，例如粉煤灰掺量 30%～40% 、矿渣粉掺量 20%～30% ，在保证 28 d 抗压强度 gtrsim40MPa 的前提下，每立方米混凝土碳排放可减少 100～150kgCO_2-e 。道路工程中推广再生骨料沥青（RAP 掺量 20%～30% ），并结合有机蜡温拌剂将拌合温度降至 ，减少燃料消耗约 20% 。钢结构工程可选用 E40 级高强钢，优化截面设计以降低用量 5%～10%_⨀ 。同时引入装配式构件，如预制管廊段、PC 桥面板等，可减少湿作业和模板损耗，施工废弃物量可降低 30% 以上。

（二）节能施工工艺与高效设备

施工机械优先选用满足国四及以上排放标准的柴油机设备，并推广电驱或油电混合动力系统，例如 37m 混凝土泵车的油电混合系统可降低燃油消耗 15% 左右。临建设施配置分布式光伏系统与 50～100kWh 储能单元，满足办公与施工照明用电；照明全部更换为 LED 光源，节能率超过 40% 。关键工序采用节能工艺，例如温拌沥青、变频驱动水泵与风机，钢筋集中加工厂布置分项计量表精确监控单机能耗，实现能耗实时分析与优化[3]。

（三）施工期资源循环与环境控制

施工用水通过三级沉淀池 + 砂滤单元进行处理，沉淀效率可达90% ，回用率保持在 70% 以上。土方资源管理采用分性状堆放与含水率在线监测（精度 ±0.5% ），优先实现原位回填或在 50km 范围内调配使用。非开挖施工技术在管网工程中广泛应用，泥水平衡顶管适用于 DN800~DN2000 管径，定向钻进适用于 DN400 以下管径，可减少弃土量 30%～60% 。扬尘防治采用自动喷雾系统（喷头间距 10～15m 、雾滴直径 ⩽30μm ）与全封闭围挡结合，施工区域 PM10 浓度可降低20%～35% ；噪声控制则通过低噪设备、隔声棚和声屏障协同，将施工场

界噪声降低 35dB （A）。

（四）智慧化监测与场景化技术组合

在绿色施工集成中，智慧化监测平台发挥着核心作用。扬尘、噪声、振动、能耗与碳排等环境与能源数据通过 IoT 传感器实时采集，并上传至云端平台进行分析和阈值预警。BIM 与 GIS 结合用于施工场布模拟、机械路径优化，减少机械空载行驶 5%～8% 。数字孪生系统结合电子工票可实现班组级碳排与能耗统计，形成动态碳账本。在不同工程类型中形成差异化组合：道路工程可采用温拌沥青 +RAP 25% 掺量 + 交通导改仿真；桥梁工程可结合预制节段梁 + 高性能低收缩混凝土（收缩率⩽300×10^-6 ） + 水域生态隔离膜；轨道交通可应用深基坑隔声屏 + 隔振沟 + 土体改良回用率 80% 以上；给排水与综合管廊工程则优先使用非开挖施工 + 模块化管件 + 雨污分流配套渗排设施。

三、集成应用的绩效评价、案例实证与推广路径

（一）绩效评价体系与计算方法

绿色施工绩效评价以环境、经济、社会三类指标为核心，并补充安全与韧性考量。环境指标涵盖单位工程量碳排放（ kgCO₂-e/m³ ）、扬尘降低率 (% ）、单位产值能耗（MJ/ 万元）、用水回用率（ % ）；经济指标包括直接成本差异率（ % ）、全寿命周期成本变化（万元）；社会指标包括公众投诉率、占道时间减少率（ % ）、安全事故频率（次/ 百万工时）。数据来源于分项计量、在线监测、第三方检测及机械台账，缺失值通过算法修正。计算方法采用生命周期评估（LCA）结合我国地区碳排放因子库进行环境量化，多目标优化则结合 AHP 权重、TOPSIS与Pareto 前沿分析实现环境与经济的平衡。

（二）案例实证分析

案例一：城市主干路改造工程

全长 3.2km ，采用预制路缘石、温拌沥青（RAP 掺量 25% ）、智能喷雾抑尘与 BIM 施工仿真。实施后，施工阶段碳排放量降低 27.4% ，燃油消耗下降 21.3% ，PM10 浓度降低 28% ，工期缩短 15 天，公众投诉减少 60% 。

案例二：老旧管网更新工程

更新管径DN800~DN1200，应用泥水平衡顶管与泥浆回收系统，弃土外运量减少 52% ，施工噪声降低 4 dB（A），占道时间缩短 35% ，直接成本节约 8% 。

结果表明，集成技术应用可在环境效益、经济效益与社会效益三方面形成显著协同，尤其在高敏感区域（医院、学校密集区）中，公众满意度显著提升。

（三）推广机制与发展路径

推广绿色施工集成技术需依托标准化与制度化。应建立城市级技术目录与工法库，明确适用条件、经济性评估及碳减排参考值；实施绿色绩效档案，将碳减排、能耗降低与财政补贴、招投标加分挂钩；推广EPC/DB 模式的跨专业协同，并结合绿色金融与碳交易。发展路径包括施工与运维阶段 BIM 数据衔接、全生命周期碳排与能耗数据库建设、城市多项目协同施工，以及利用AI 实现进度、成本与环境的联合优化，推动绿色施工由经验驱动向数据驱动转型。

总结：

本研究构建了市政公用工程绿色施工的集成应用框架，并在典型工程中验证了其在能耗、碳排、工期与环境影响等方面的综合优势。结果表明，基于 LCA、碳核算及 BIM 等技术的多目标协同控制，可实现绿色施工的可衡量与可复制化。研究为行业提供了系统化的实施路径，并对政策制定、标准完善及工程推广具有参考价值。

参考文献

[1] 杨天旭 . 绿色施工技术在市政路桥施工中的应用探究 [J]. 工程建设与设计 ,2024,(20):187-189.

[2] 冯玉华 . 绿色环保理念下市政工程施工技术重点探究 [J]. 中国战略新兴产业 ,2024,(20):127-129.

[3] 崔未明 . 浅谈绿色施工技术在市政路桥施工中的应用 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2024,(09):124-126.