本文是一篇土木工程论文，本研究基于生命周期评价（LCA）理论框架，通过构建装配式地铁车站标准环物化阶段的碳排放计算模型，详细界定了系统边界，采用排放系数法进行了碳排放的量化计算。
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究的目的和意义
1.1.1 研究背景
（1）“双碳”愿景
自1950年以来，一些数十年甚至数百年未见的极端气象频频出现，气候变化成为了全世界聚焦的议题，国际上对人类活动带来的温室气体排放量增加导致全球气温升高的认知日益趋同。《巴黎协定》中，178个国家对全球在二十一世纪下半叶达成温室气体净排放清零的目标上达成一致[1]。作为全球最大的发展中国家，我国许多城市正经历着急剧的城市化和工业化进程。据2019年数据，我国碳排放量约为10.06亿吨，占全球总排放的28%，居世界各国之首。2020年9月的联合国大会上，中国国家主席习近平宣布了中国的“双碳”目标，即到2030年将碳排放量达到峰值，到2060年实现碳中和[2]。为达成“双碳”愿景，中国政府部署了包括能源结构优化、节能与环保技术创新应用、能耗评价方法完善、重点领域低碳转型、强化碳汇工程及发展碳交易市场在内的多项政策举措[3]。
（2）双碳目标下基建行业面临的挑战
从联合国环境计划署（UNEP）的《Infrastructure for Climate Action》报告中得知，全球79%的碳排放归因于基础设施建设与运行，并且预计这一贡献率在将来的几十年可能持续上升。如果不切实减少基础设施生命周期内的碳足迹，全球的减排目标恐难以兑现[4]。依据国际能源署（IEA）的《Global Energy & CO2 Status Report 2019》及《World Energy Outlook 2019》报告，在未来的四十年内全球预计将新增2500万公里公路与33.5万公里铁路的建设，这些基础设施的建设将伴随大量碳排放的发生[5]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地铁车站碳排放研究
自长春地铁2号线袁家店站在国内首次成功应用了杨秀仁[15]等人的注浆榫槽接头全装配地铁车站结构以来，此类装配式地铁车站已在国内获得了大量的应用。已有研究聚焦于地铁施工的绿色实践及碳排放议题，黄旭辉[16]在生命周期评价理论框架下使用碳排放计量评价方法，对广州市某地铁建设物化阶段碳排放量进行分析，发现车站主体结构碳排放量占到总排放量的81%；刘明辉[17]等基于生态指标法对北京地铁某明挖车站进行建设期环境影响评价，认为在基坑建设阶段机械使用对碳排放的贡献最大；秦骜[18]等根据地铁车站BIM模型通过工程量清单推算的方式，发现在其全生命周期中地铁车站物化过程碳排放量相较于常规地上建筑具有更高的比重，当车站运营年限为50年后，物化阶段的碳排放量占比可高达49%。陈坤阳[19] 等人的研究通过生命周期评价（LCA）方法对明挖地铁车站建设期间的温室气体排放进行了评估。通过将实际工程数据代入温室气体排放计算公式，发现建材生产、运输及施工阶段是温室气体排放的主要来源，尤其建材生产阶段所占比重最大。
侯敬峰[20]等利用BIM模型中的工程量清单进行碳源统计，分析了北京某地铁车站采用全装配式结构与传统明挖现浇结构之间的碳排放强度差异，研究表明装配式一体化建造技术能显著减少碳排放量，减排效果约30%。贺晓彤[21]的研究探讨了城市轨道交通工程建设期间的碳排放问题，并提出了适用于此类工程的碳排放计算方法。通过对建设期碳排放的分析，研究指出工程建设期能耗和排放可能占到工程全生命周期25%甚至更多。Sakdirat K[22]采用数字孪生技术在地铁站的生命周期评估中进行应用，以合肥的大东门地铁站为案例，通过生命周期成本和碳足迹评估，发现在更的时间维度下运营和维护阶段的碳排放量超过了建材生产阶段。Tao[23]提出了一种地铁车站基坑工程中体现碳排放量的模块化计算方法，该方法基于整个生命周期理论，通过将碳排放分解成元素级、模块级和阶段级解决了地铁车站基坑工程中量化温室气体的复杂性，并考虑到挖掘土体量、回填土体量和打桩数量等因素，分析了基坑工程碳排放的主要影响因素。
第2章 理论概述
2.1 碳足迹
2.1.1 碳足迹的概念
20世纪90年代初，William E.Rees和Mathis Wackernagel提出了用“生态足迹”(Ecological Footprint)来衡量人类消费行为对地球生态系统的影响[39]，并在此基础上逐渐演化出碳足迹（Carbon Footprint）。碳足迹主要用来量化由个人、组织或产品在其生命周期中直接或间接产生的温室气体的排放量，然后利用碳足迹对全球气候变化的影响进行评估。随着全球气候变暖问题的日益严重，碳足迹逐渐发展成为科学研究、政策制定、企业战略乃至个人行为选择的重要依据，成为一种对温室气体排放进行评估和管理的工具。碳足迹在《联合国气候变化框架公约》中的定义是通过对CO2等温室气体排放量的测量，转化为二氧化碳当量(CO2-eq)，对某一特定来源或活动对气候变化的影响进行评估[40]。
“碳当量”(CO2-eq)是碳足迹的核心概念，是用来将不同种类的温室气体(如CO2、CH4、NOx等)的排放量转化为统一度量单位，使他们具有相同标准下的全球变暖潜力。碳足迹理论借助碳当量，可全面量化评估各类活动对气候变化影响的程度。 碳足迹可以根据其评估的对象和范围进行分类，主要分为以下几类：
（1）个人碳足迹：评估单个人的日常活动（如家庭能源使用、家庭成员交通方式、食品消费等）导致的温室气体排放。 （2）组织碳足迹：针对企业、政府机构或任何其他组织的运营活动造成的直接和间接温室气体排放。 （3）产品碳足迹：从原材料获取、生产、运输、使用到废弃的全生命周期内，产品造成的温室气体排放。 （4）事件碳足迹：特定事件或活动（如会议、体育赛事等）导致的温室气体排放。
2.2 生命周期评价理论
2.2.1 生命周期评价理论的概念和特点
作为一种综合性的环境评估方法，生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）起源于20世纪60年代，在接下来的几十年里，它逐步发展并改进，现已被广泛运用于各种领域，如农业、能源、交通、建筑以及废物管理[51]。
生命周期评价的核心思想是不能仅仅局限于某一特定阶段或仅仅考虑环境影响,而是要从整体的的角度对环境问题进行审视。这种全面的视角不仅使LCA能够捕捉到传统环境评估方法可能忽略的潜在环境影响，同时也能权衡各种环境影响之间关系，从而避免了问题的转嫁，避免了非预期后果的产生。举例来说，LCA在对某一产品碳足迹进行评估时，除了在生产和使用阶段考虑该产品的碳排放量外,还将在其他阶段考虑其碳排放量，如原料开采、运输以及废弃处理等。这样的综合性和科学性,使得LCA在农业、能源、交通、建筑、废弃物管理管理等诸多领域都得到了广泛应用,成为现代环境科学和工程的基础工具之一。
在生命周期评估中，生命周期的划分是一个至关重要的步骤，通常是为了确保评估能够全面捕捉所有相关的环境影响，根据产品、服务或系统的特点和目的来进行的。不同生命周期阶段的产品或系统类型不同程度不同,对环境的影响类型也不同。
第3章 装配式地铁车站标准环物化阶段碳排放计算 ........................ 22
3.1 装配式地铁车站生命周期碳排放评价基础框架 .......................... 22
3.1.1 目标确定 ...................................... 22
3.1.2 温室气体的界定 ........................... 22
第4章 案例分析和减排策略研究 ..................... 30
4.1 工程简介............................... 30
4.1.1 长春市城市轨道交通6号线南溪湿地站 ..................... 30
4.1.2 预制装配式地铁车站标准环设计 .......................... 30
结论 ............................. 50
第4章 案例分析和减排策略研究
4.1 工程简介
4.1.1 长春市城市轨道交通6号线南溪湿地站
长春市城市轨道交通6号线工程是连接城市南部的东西方向公共交通线路的补充，线路全长29.570km，共设置车站22座，换乘站9座，全部为地下站，平均站间距1396m。功能为中心城区南部的联络线。线路串联了西部新城、南部新城和净月潭。
南溪湿地站为长春市城市轨道交通6号线工程第15座车站，位于南关区溪畔街与和美路交叉口北侧，布置于南溪湿地溪畔街下。南溪湿地站为地下岛式车站，采用现浇和预制装配两种施工工艺。现浇段位于车站两端，总长度为74.4m，车站坡度方向为沿车站纵向，南溪湿地站小里程K29+307.609至大里程端K29+566.009，坡度为0.2%。预制装配段车站主体结构的横断面外轮廓线为20.5m（宽）×17.45m（高），标准环单环宽度为2.0m，沿线路里程方向总计92环；其中标准环为84环，非标准环（附属结构）为8环。车站分别在南北两端设置两个风道，两侧风道均位于南溪湿地公园内。
结论
本研究基于生命周期评价（LCA）理论框架，通过构建装配式地铁车站标准环物化阶段的碳排放计算模型，详细界定了系统边界，采用排
