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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (4): 804-816.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.04.013
胡强1, 刘文星2, 3, 张安睿1, 4, 吴铭芳1, 郭春2, 3, *
HU Qiang1, LIU Wenxing2, 3, ZHANG Anrui1, 4, WU Mingfang1, GUO Chun2, 3, *
摘要: 为解决公路隧道衬砌维修加固工程中缺乏低碳设计指导的问题,建立基于生命周期评估(life cycle assessment,LCA)的模块化碳排放计算方法,结合数值模拟与遗传优化算法,提出兼顾安全性与低碳性的加固参数优化路径。首先,整合各规范数据明确衬砌维修加固方法与设计参数,基于全生命周期理论构建涵盖材料生产、运输及施工全过程的碳排放计算模型,量化各工序的基元碳排放。其次,通过数值模拟正交试验,揭示设计参数对安全系数与碳排放的敏感性规律: 粘钢带法中钢带厚度对碳排放与衬砌安全系数影响最显著; 套拱法中钢架间距对碳排放影响最显著,而喷射混凝土厚度对安全系数影响最显著。最后,结合BP神经网络与遗传算法,建立安全系数约束下的碳排放最小化模型。结果表明,衬砌安全系数与碳排放呈显著正相关且存在2阶段变化规律: 以粘钢带法为例,在安全系数处于[2.392, 2.504]区间时,安全系数每提高0.01,碳排放平均增加45.66 kgCO2eq; 当安全系数>2.504,安全系数每提高001,碳排放平均增加305.25 kgCO2eq。因此,在满足安全性的前提下,低碳设计应优先选择增加单位安全系数时碳排放增量较低的阶段。