《TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY》：Carbon emission intensity and reduction potential during the construction stage: a case study of a subway station
编辑推荐：
•运用基于参数的方程估算电气设备的排放因子。•构建了扩展型的基于配额的温室气体核算框架。•量化了地铁站建设阶段的碳强度。•通过受限情景分析评估减排潜力。引言城市轨道交通通过提升公共交通容量、减少对私人车辆的依赖，在降低交通相关碳排放方面发挥着重要作用（Fonseca-Soares
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运用基于参数的方程估算电气设备的排放因子。
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构建了扩展型的基于配额的温室气体核算框架。
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量化了地铁站建设阶段的碳强度。
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通过受限情景分析评估减排潜力。
引言
城市轨道交通通过提升公共交通容量、减少对私人车辆的依赖，在降低交通相关碳排放方面发挥着重要作用（Fonseca-Soares等人，2023）。先前的研究表明，地铁系统在城市层面和全球范围内都能显著减少此类碳排放（Dasgupta等人，2023）。然而，地铁系统的基础设施建设阶段也会产生大量的温室气体排放。虽然运营阶段在生命周期温室气体排放中占比最大，因此受到了大量研究关注（Li等人，2018；Shinde等人，2024），但建设阶段却需要在短时间内大量消耗能源、混凝土、钢材以及建筑机械（Li等人，2026）。这一问题在中国尤为突出，2024年中国的地铁运营总里程已达9306.09公里，还有5833.04公里正在建设中（中国地铁协会，2025）。因此，有必要对地铁站建设阶段的温室气体排放进行明确量化与评估（Zhao等人，2022；Mao等人，2021；Chen等人，2023a）。
目前关于基础设施碳排放的研究通常采用生命周期评估方法来确定系统边界和排放阶段，而基于排放因子的方法结合工程活动数据则常被用于量化计算（Chau等人，2015；Datta等人，2024；Pehl等人，2017）。对于建设项目而言，基于配额的核算方法通过将碳排放计算与工程量清单、施工流程、材料消耗、机械使用情况以及能源消耗联系起来，为获取这类活动数据提供了实用手段（Liu等人，2018）。这种方法尤其适用于地铁站建设，因为根据工程量清单和施工定额体系，该类项目可被分层分解为分项工程、建筑构件以及子分项工程（Liu等人，2021）。近期研究一致指出，材料生产和建筑机械是轨道交通基础设施建设阶段的主要排放源（Mei等人，2025；Wu等人，2022；Guo等人，2025）。尽管不同项目的运输环节排放贡献可能有所差异，但为了确保建设阶段的完整核算范围，尤其是对于那些需要运输大量混凝土、钢材及其他材料的地铁站而言，这一环节仍需被明确考虑。不过，早期的基于配额的地铁站模型（Liu等人，2018）并未将材料运输作为独立的计算项，因此无法单独量化材料运输过程中的排放。因此，有必要通过将材料运输纳入核算过程，来扩展原有的基于配额的计算框架。此外，由于基于配额的核算方法能够提供有关材料、机械、能源消耗以及施工流程的信息，它不仅能帮助量化总排放量，还能识别排放热点，并对碳减排潜力进行定量评估。
近年来，针对地铁基础设施建设的碳减排措施越来越受到重视（Wu等人，2024；Pe?aloza等人，2024）。以往的研究探讨了预制构件的应用效果（Liu等人，2019；Chen等人，2023b；He等人，2025）、不同的施工方法（Wang等人，2024；Kong等人，2026）、再生建筑材料的利用（Chen等人，2022）、建筑废料回收利用（Chen等人，2023c）以及低排放设备的应用（Khan等人，2025）。对于建设成本相同的地铁站，有研究显示明挖法的温室气体排放量高于盖挖法和逆作法（Mei等人，2024）。再生建筑材料和建筑废料回收利用能够减少与材料生产相关的隐含排放（Li等人，2025；Du等人，2025），而更清洁的电力以及建筑机械和运输车辆的电动化则为进一步降低建设阶段排放提供了机会（Wang等人，2026；Pu等人，2024）。关于轨道交通建设减排策略的近期研究也表明，原材料、电力和燃料消耗是主要的排放来源，而再生材料、工艺优化以及低排放设备则是降低建设阶段排放的关键途径（Zhang等人，2024a）。然而，现有标准或数据库中并未为许多类型的电动建筑机械和运输车辆提供直接的排放因子，这限制了对设备电动化措施的定量评估。因此，需要一种基于参数的方法，根据这些设备的技术和运行特性来估算其排放因子。此外，大多数现有研究仅聚焦于单一的减排措施或不同施工方法之间的比较，而在特定项目核算框架下，关于再生材料替代、不同电力排放因子设定以及建筑机械和运输车辆电动化相结合的综合效应，目前还缺乏足够的研究。
为弥补这些不足，本研究构建并应用了一种基于配额的温室气体核算框架，用于量化某明挖式地铁站建设阶段的碳排放量，并评估其碳减排潜力。该方法论上的主要创新在于，当现有标准或数据库中没有直接排放因子时，采用基于参数的方法来估算电动建筑机械和运输车辆的排放因子。此外，作为对基于配额的地铁站模型的实际拓展，该框架还将材料运输作为一个独立项纳入计算公式，从而将计算范围扩展到材料生产、材料运输以及现场施工机械的使用。本研究利用重庆某地铁站的特定工程数据，量化了该站建设阶段的排放强度，并确定了主要的排放源。随后，研究了再生材料应用、不同电力排放因子设定以及建筑机械和运输车辆电动化所带来的减排效果。最后，通过综合情景分析和最大减排贡献分析，确定了可能的减排幅度，并比较了各类减排措施的贡献程度。这些结果为地铁站建设中的碳核算和减排决策提供了定量依据。
章节摘要
研究方法
本研究采用基于生命周期评估的系统边界与基于配额的活动数据核算相结合的方法论流程。明确的系统边界是可靠评估建设阶段温室气体排放的基础（Yuan等人，2023）。在该边界范围内，基于配额的核算方法可将工程量清单和施工定额转化为材料消耗、机械使用时间、能源消耗以及其他所需的工程活动数据。
地铁站的总体碳排放量及排放强度
表5、表6、表7和表8展示了该项目的典型中间计算结果以及排放量的逐步汇总情况。表5以钢筋分项工程为例，列出了每吨安装钢筋对应的材料生产、机械使用以及运输过程中的碳排放量。
同样，还计算了现浇框架柱每立方米混凝土以及模板每平方米的碳排放量。
综合减排方案及优先级评估
前文分别评估了三类减排措施：再生材料替代、采用更新的电力排放因子设定，以及建筑机械和运输车辆的电动化。然而，在实际的地铁站建设中，由于材料供应、设备可用性、建设成本、电力条件以及项目管理等方面的限制，这些措施可能无法同时实施。
结论
以重庆某明挖式地铁站为案例，本研究构建并应用了一种扩展型的基于配额的温室气体量化模型，用于计算该站建设阶段的碳排放量并评估其碳减排潜力。该方法论上的主要创新在于，当没有直接排放因子时，采用了基于参数的方法来估算电动建筑机械和运输车辆的排放因子。此外，还将供应商到施工现场的材料运输也纳入了核算范围。
CRediT作者贡献说明
韩云希：可视化、研究方法、数据收集与整理。沈玉鹏：论文撰写与编辑、初始草稿撰写、资金筹集、概念构思。黄跃新：可视化。王琳：可视化、研究方法。李志强：数据收集与整理。孙伊薇：数据收集与整理。
资金支持
本研究得到了中央高校基本科研业务费（KCJBZY23003536）的支持。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究成果的已知利益冲突或个人关系。
韩云希|沈玉鹏|黄跃新|王琳|李志强|孙伊薇
