※ [本文轉錄自 Policy 看板 #1CxFOfTG ] 作者: oodh (oodh) 看板: Policy 標題: [分享] 道路工程與節能減碳 時間: Wed Nov 24 19:25:26 2010 道路工程與節能減碳 http://eem.pcc.gov.tw/node/32350 黃榮堯／國立中央大學營建管理研究所教授 陳屏甫／國立中央大學土木工程學系博士候選人 一、道路工程節能減碳的重要性 臺灣地區道路總長約為40,878公里，幾乎遍及所有角落，路網密度之稠及對居民之重要性 當不在話下。道路工程之規劃設計與施作除了影響居民行的便利性外，更會因為穿越廊道 或生態棲地，影響動植物既有生態；此外，道路工程採用之設計和材料除影響景觀美感外 ，也會影響二氧化碳的排放量。因此，近年來在各國疾呼關注全球暖化、氣候變遷與節能 減碳議題之際，道路工程之節能減碳更是需要被正視的重要課題。國內外已有許多研究探 討發展綠色運輸系統與提昇載具能源效率等改善碳排放量之可行手法，例如採用捷運地鐵 搭配步行或腳踏車，公車專用道設置等，本文在此不再贅述，而將直接以道路工程規劃設 計為主，思考應如何導入永續觀念，達成滿足運輸需求並兼顧節能減碳效益之目標。 由於道路工程設計傳統上多以交通部頒之公路路線設計規範為主，經數十年來雖然已經累 計足夠工程經驗與規範可供遵循，但對於節能減碳議題尚未有明確指導原則，因此希冀透 過本文拋磚引玉介紹，提供道路工程設計人員在未來執行業務時，激發出更符合節能減碳 之永續設計，敦促國內道路工程永續性之成長。 二、道路選線與線形設計之節能減碳 道路線形除必須符合行車安全與舒適外，必須順應地形地貌並避免高填深挖，以減少土方 之外運，避免額外運輸造成的溫室氣體排放。傳統之道路構築型式選用多以路堤、路塹為 主，雖然在設計上比較簡單，但由於臺灣道路以南北向發展為主，易與多數東西向河流、 生態路徑衝突，因此建議若遇有生態敏感區還是以橋梁或隧道穿越，既可減少土方開挖外 運，也可以降低生態衝擊。 道路選線過往常僅考慮工程敏感區迴避或路權取得等因素，但若選定之路線造成道路縱坡 度過大時，則會導致載具必須負擔高油耗，造成能源耗損而不利減排碳，例如國道林口爬 坡段增加車輛油耗。因此選線時如可考慮後續載具可能必須付出之碳成本，選擇較低坡度 之路線，在節能減碳上將有相當大之助益。例如美國知名的I-70 Glenwood Canyon段經過 十餘年的規劃設計，採用高架橋及雙階棧橋通過敏感區位，減少挖填方量，如圖1(a)；美 國1號公路Devil’s Slide段也在提出的6個岩層路塹方案中，選擇挖方量少與擋土牆易於 維護者作為最後評定方案；日本日光宇都宮公路在經過鳴蟲山的路段，原本設計以路堤方 式穿越部分野溪，經評估後改用橋梁以及隧道方式穿越，減少填土與降低環境衝擊，如圖 1(b)；我國台11線東部濱海公路改善工程在部分山壁陡峭路段也以不截切山壁，以半邊橋 或新建橋梁改善連續彎道，減少多餘開挖土方量處理問題；我國國道東部公路蘇澳和平段 路線2A隧道於初步設計階段初期規劃時是以路塹方式通過，其邊坡大開挖路段約長200餘 公尺，開挖邊坡最高達8階，估計產生土方約48萬立方公尺，最後經反覆檢討後，以隧道 構築之方案雖有其工程上覆蓋不足、偏壓與造價高等限制，但可減少大規模路幅開挖與避 免自然環境嚴重破壞。 三、輕量化設計以達節能減碳 道路工程在路線決定後仍可透過路幅檢討與構造輕量設計達到節能減碳效果。而路幅檢討 與構造輕量設計主要以交通運輸需求考量車道數、車道寬，以及號誌燈具是否採用共桿化 等作為，在滿足運輸需求下，使道路設計盡量輕量化，運用較少的材料以達節能減碳。例 如台2線83K處因靠近宜蘭方向岩層順向，且岩石節理清晰可見，在長年風化後常有岩石掉 落，因此必須設計明隧道減少用路人被岩塊砸傷之風險。初步設計方案採用路寬20m的斜 頂式及平頂式兩種方案，但最後採用15m單孔明隧道方案，捨去中間柱，減少使用的營建 材料用量，如圖2(a)；三芝-北投公路配合營建署最新淡海新市鎮開發政策，人口由30萬 減為15萬，因此重新檢討運輸需求，將規劃時的6車道縮減為4車道，且淡海交流道僅預留 用地暫不開發，減少路幅與縮減道路工程規模；北宜高速公路為減少土方開挖，大部分均 採隧道或高架橋梁穿越，且為減少基礎施工對生態土壤破壞，均採雙向共構設計，減少下 部結構材料使用量；台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程混凝土用量合計7,969立方公尺 ，若以設計斷面方式全部採用混凝土施作約需9,539立方公尺，因而減少了混凝土用量 1,570立方公尺，約可減少約398,278公斤CO2排放量；另亦減少鋼筋用量約126公噸，減少 約99,817公斤CO2排放量，如圖2(b)。 四、低碳材料應用以達節能減碳 道路工程材料用量甚大，若可以從材料方面著手，對於節能減碳亦可獲得很大的效果，包 括低碳材料、再生營建材料與在地材料選用，都可以達到節能減碳功效。 1.低碳材料選用 由於公共工程通常基地面積與結構量體較大，必須使用許多營建材料，因此光是在營建材 料的製作過程中所排放的二氧化碳貢獻量常列名前矛，一般來說營建材料在製造過程中常 需要用到許多機具設備進行鍛燒、破碎、搬運等步驟，若可以在營建材料之產品設計、物 料採購、產品製造與銷售等階段，運用排碳量較低之生產製程，或是選用低耗能之機具設 備，分送採用低油耗載具以及優化運送距離，將可以有效降低二氧化碳排碳量，使工程達 到節能減碳之目標。 2.再生材料選用 選用再生營建材料可以降低天然材料使用量，減少因天然材料開採、加工及運輸耗能，也 可避免因開採造成植栽砍伐，保留既有植栽之固碳量。此外，使用再生材料更可減少因廢 棄材料廢棄處理所需之排碳，對於整體節能減碳有很大的效益。例如國道六號南投段採用 煉鋼之副產品「爐石粉」取代部分水泥，爐石、飛灰等水泥替代材料，如圖3(a)，每生產 1公噸排放僅68.3公斤，低於傳統一般水泥880公斤，該路段因使用爐石粉減少CO2排放量 約21.3萬噸；而石灼巷跨越愛蘭交流道高架橋上部結構為中空版樑、採用輕質混凝土施工 ，粗骨材由水庫淤泥燒製而成，可減輕1/4之上部結構重量，更降低下部結構橋墩柱斷面 積縮小16.7%；此外，台中縣后豐大橋受辛樂克颱風夾帶豪雨洪流沖刷影響，造成P2橋墩 斷裂，但部分舊有預力梁經專家評估無安全疑慮後，轉為南端橋面拓寬使用，均可減少原 生材料使用，如圖3(b)。 3.在地材料選用 道路工程在施作時可思考當地是否有可以利用之材料，若該材料可應用在該工程中，即可 因地制宜，就地取材，一來可以減少當地材料外運費用，亦可降低材料由外地運入之運輸 耗能。例如日本山形縣金山町施工的13號國道改良工程現場，採用「Bonteran 工法」， 以當地工程砍下的植物木屑，與開挖下來的土壤加以混合，作為綠化基盤材料，噴佈在坡 面上，該植被在3星期後即可覆蓋坡面，保護邊坡抵抗大雨侵蝕，如圖4(a) 所示。而台中 縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程施工材料80％以上採用現地土石，共節省土石約8,457m3 ，減少外購運輸與土方清運所需耗能，一方面解決河道淤塞問題，更調整成安全水域，符 合節能減碳之目的。此外，場鑄格框、預鑄格框及漿砌塊石護岸等，可形成岸邊緩流水型 ，營造魚、蝦等棲息環境，如圖 4(b)所示。 五、植生保育達固碳減碳 植物是減緩二氧化碳排放之重要角色，因此在道路工程設計之初應避免穿越林相，砍伐既 有森林，這樣不僅可以不影響植物吸附二氧化碳，也可避免干擾森林生態。但考量線形情 況下常不免必須切割既有森林，此時除必須選擇切割區位較小方案，亦必須考量移植或補 植至少等量的相同植材。 1.避免破壞既有植栽 由於既有植栽除了保有既有動物之天然棲地，對於二氧化碳之固定吸附也有一定程度之貢 獻，若因道路工程切割既有林相，則植栽對於二氧化碳之吸附量將會減少，亦有可能破壞 珍貴樹種，因此保育既有植栽是道路工程規劃設計時必須考量之重點。例如日本國道108 號鬼首道路在施工時，考慮到開闢施工便道會砍伐既有樹木，改採用纜車運送機具和建材 ，如圖5(a)；日本八王子輔助道路在規劃路線時選定貴重性與粗大樹種為移植對象，包含 玉杜衡、春蘭、山櫻等四百餘株，並委由植物園等相關機構評估移植生存條件後，確保移 植後樹種可存續性高；日本安房山頂道路在公路旁傾斜面以撒播野生品種，並種植山榛、 白樺等野生樹種，容易與周圍景觀融合。而臺灣三芝-北投段初步設計路線因切割林相比 例較高，後續路線調整向東移往已開發區，減少林相切割，如圖5(b)。 2.平衡植栽數量並栽種高二氧化碳吸附率的植材 若在道路工程設計選線時必須穿越森林，則可以考慮在工址附近補足植栽數量，添補植栽 時應以原有物種或高固碳量之植材(闊葉大喬木)為主，以降低生態棲地影響。例如台中縣 抽藤坑溪中和橋下游整治工程中共植栽1,813株，推算每年可吸收 CO2 約18,130公斤；而 國道六號南投路段種植喬木9,000株、灌木16.5萬株。其中喬木約可吸收4,320噸CO2，如 圖6(a)所示。台21線在沿途栽種了許多二氧化碳吸附率高的喬木，例如台灣赤楊落葉喬木 、台灣欒樹、台灣肖楠等吸附率高之原生樹種，除了可以達到減碳目標，也製造多樣性的 生物環境與優美景觀，如圖6(b)。 六、設備選用達節能減碳 道路工程主要用電設施包含號誌、路燈等，若沿線路燈可選用亮度符合需求，且符合低耗 電量之功率，則全線路燈之減碳效益相當可觀；此外在綠能科技逐漸成熟後，運用替代能 源的道路工程設備也快速發展，運用太陽能進行夜晚之號誌運作，降低石化燃料之耗電， 將是未來道路工程節能減碳之重要目標之一。 一般在經專家評估後，於適當光照強度與日數充足區段可以選用太陽能發電的路燈、號誌 ，僅在太陽能發電不足下才改由一般供電，藉由太陽能發電將可節省大量石化耗能所必須 產生的溫室氣體。例如桃園市大興西路道路照明景觀工程採用LED路燈，除了使用壽命拉 長，約是傳統高壓鈉燈壽命5倍，且耗電量僅傳統高壓鈉燈的1/3，不含汞，屬於環保材質 ，演色性也較佳，能提供良好的視覺環境，預估每年可減碳112Kg，如圖7(a)所示。飛利 浦的創意設計環保路燈「Light Blossom」燈在有日照的時候，太陽能光電板會有如花瓣 般張開，並模擬向日葵的行為找尋太陽的角度；在風吹過的時候也會跟著旋轉產生電能； 到了晚上花瓣會自動合上並供應適當的照度，避免光污染，特別的是當有人經過的時候還 會投射在人所在位置，如圖7(b)。 圖7 設備選用達節能減碳 七、結語 永續發展攸關未來全人類與地球環境的和諧共處，也關係到後代子孫，道路工程是基礎建 設中主要部分，每一件道路開發、拓寬案都將牽動地貌巨大的變化，對用路人更是數十年 甚至百年的影響，因此道路工程必須從全生命週期觀念導入，從可行性開始檢討道路工程 新建之必要性與規模，避免過度且不必要的開發，破壞自然環境的完整性；規劃設計階段 時檢討選址環境衝擊及設計規範標準，考量未來用路人影響，並考慮後續維護成本；施工 階段盡量選用適當建材，延長道路使用壽年，並減少因施作、運輸時產生耗能；維護管理 階段除維持基礎設施應有功能，如有節能減碳新作為時，亦必須納入考量更新。當然本文 所點出之道路工程節能減碳作為主要從「選線與線形設計」、「輕量化設計」、「低碳材 料選用」、「植生保育」與「低（零）碳設備選用」等面向著手，當然也有其他間接手法 可以達到節能減碳效果，例如耐久性材料、易於維護管理設計、材料控管與保護等，均可 降低後續維修之頻率，可以減少材料使用量與機具耗能。因此，唯有將道路工程的節能減 碳觀念長存於心，將永續發展置於第一位思考，並導入全生命週期觀點，方可為減緩地球 暖化貢獻一份心力。 八、參考文獻 1.周南山，路戒而非戒路，技師報，No.595，民國九十七年五月 2.永續公共工程入口網，eem.pcc.gov.tw 3.交通部公路總局第一區養護工程處景美工務段，交通部年95年金路獎省道台2線77K+500 ～85K+500優良景觀類得獎觀摩簡報，95年6月28日 4.張怡塘，利用在地材料綠化斜坡之新法，水利土木科技資訊季刊，44期，民國98年 5.周南山，臺灣山區國道公路規劃原則與環境條件融合之研究計畫，交通部臺灣區國道新 建工程局，民國九十七年 6.黃于坡，道路案例實務探討，永續公共工程入口網 ------------------- 分享給大家， 網站裡有圖可以點進去看 ^^ -- 國家研究院->政治小組-> policy 政策板 █▆▆ █▆▆ 遠離對政黨人物偏好 █ ◥ █ ◥ 追尋「什麼對人民最好」 █▆▆▆ ▆▆█▆▆ ███ ███ ██▋ ███ ███ █▉█ ▁ ▁ ◥◣ █ ▇▇█▇▇ █▇█ █▉█ ██▋ ██ ██▋ ███ ▉██ ◥◢◤ █◢█◣█ █ ███ ███ ███ ███ █ ██▇██◤◥ ◢◤█◥◣ 板 --

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