人为活动引起的大气中温室气体浓度(主要是二氧化碳,简称碳排放)升高,增强了温室效应,引起气候变暖加剧,威胁人类生存和发展。碳排放贡献高、增速快、潜力大的交通行业,特别是主导我国交通碳排放的公路运输,是全球碳排放总量最高的我国减排的重点。公路运营车辆构成、燃料类型及来源复杂、多元,建设施工和养护阶段新材料、新技术、新工艺和新设备等层出不穷,为避免错将碳排放在过程或区域上的转移作为低碳技术,统筹建设、运营、养护及废弃处置整个公路生命周期的全过程碳排放量化分析十分必要。本文构建了公路生命周期二氧化碳排放分析的理论框架和方法体系,分析了建设和养护两个关键阶段的碳排放构成、影响因素并构建了碳排放测算模型,基于全寿命周期评价理论主要分析了材料、能源、施工机械设备差别对公路减排的影响,开展了实证研究并揭示了浙江省与陕西省山区高速公路生命周期碳排放特征与规律。论文工作包括主要有:第一,提出了基于归因全寿命周期评价(ALCA)的公路生命周期碳排放分析的理论框架和方法体系。将生命周期划分为建设、运营和养护三个阶段,界定了各阶段典型活动碳排放构成和碳排放核算范围,建立了结构、材料、设备、工艺、技术、施工组织管理与碳排放映射关联方法。第二,基于分单位、分部、分项分析单元的公路建设工程计量方法,复合碳排放因子(背景数据)、实际工程量(实景数据)与工程定额,构建了“分单位-分部-分项”结构化的公路建设阶段碳排放测算模型。第三,基于养护类型和时间两个关键参数构建了公路养护施工活动碳排放测算模型;提出基于施工区容量和交通需求的公路养护施工期间车辆运行碳排放离散化分析方法,自下而上构建了分时段内通行延误、排队延误、速度改变和排队速度改变四类碳排放测算模型,汇集形成分时段的施工区用户干扰碳排放测算模型。第四,从公路行业之外其他行业低碳策略减少公路碳排放的角度,提出了基于全寿命周期分析下的公路减排潜力的概念,构建了公路减排潜力计算和分析方法。面向公路养护时代的现实需要,结合上述方法与实际工程数据,侧重于重要参数及案例研究发现:(1)浙江省20个沥青混凝土公路项目和18个水泥混凝土公路项目建设阶段碳排放结果表明,沥青混凝土公路平均碳排放强度为1250吨/车道公里,是水泥混凝土公路的2.5倍,是未涵盖桥梁、隧道等大型构造物的已有研究碳排放结果的1.3倍。进一步对涵盖交通工程与安全设施等附属设施的陕西省山岭重丘区高速公路单次建设碳排放测算发现,其碳排放强度为6819.0吨/车道公里,路段、桥梁和隧道100年使用寿命碳排放强度分别为9336.0吨/车道公里、6254.6吨/车道公里和10429.2吨/车道公里。(2)包含预防性、修正性和补强性养护活动的陕西山区高速公路沥青混凝土路面生命周期碳排放强度为593.5吨/车道公里,且56.8%的碳排放来自于受施工干扰绕行其他道路的车辆。(3)包含材料和燃料生产以及施工引起的车辆绕行碳排放的沥青混凝土路面修正性养护碳排放强度,是现场施工活动设备运行碳排放强度的6~22倍。(4)材料、能源和施工机械设备三大类低碳策略中,先进的施工技术有助于路面养护生命周期碳排放量减少28%~57%,沥青再生利用、电力能源结构调整均可使沥青拌和过程碳排放量减少36%,低碳化的柴油生产可使摊铺等关键施工活动碳排放量减少10%。论文研究成果对正确认识不同地形、工程特征的公路生命周期建设、养护阶段碳排放测算方法、特征及影响因素,为精准进行建设材料选择、养护机具管理与交通组织以及养护低碳策略制定具有重要的意义。