基于低碳節(jié)能的隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工技術(shù)研究

王慧 申鐵軍

收稿日期：2023-10-30

作者簡介：王慧（1985—），男，本科，工程師，從事公路工程建設(shè)工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：隧道技術(shù)。

摘要 隧道裝配化施工是未來隧道建設(shè)的趨勢，文章介紹了隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域、ALC墻板的特點、技術(shù)原理、技術(shù)優(yōu)勢，尤其從燃料節(jié)能、電能節(jié)能、電能降碳量、設(shè)備燃料降碳量、鋼材降碳量、水泥降碳量、環(huán)保降碳等方面詳細說明了其節(jié)能降耗效益。研究表明，此項技術(shù)具有施工周期短、預(yù)制化質(zhì)量可靠、造價低、節(jié)能環(huán)保等特點。

關(guān)鍵詞 隧道；裝配式；中隔墻；ALC板；低碳

中圖分類號 TU758.12文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0134-03

0 引言

公路隧道裝配化施工是目前的發(fā)展方向，具有質(zhì)量可靠、施工進度快等優(yōu)點；特別是超長隧道中隔墻的裝配化，因其具有施工周期短、預(yù)制化質(zhì)量可靠、造價低等明顯優(yōu)勢，一直是我國公路隧道行業(yè)重點關(guān)注對象。該項目的實際應(yīng)用，為其他同類型項目提供技術(shù)支撐與依據(jù)，中隔墻裝配化設(shè)計和實施在公路隧道市場前景的推廣具有絕對的優(yōu)勢。

1 ALC墻板技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域與特點

（1）該技術(shù)屬于隧道斜井中隔墻新型材料應(yīng)用，隧道斜井、豎井及其他形式聯(lián)絡(luò)風(fēng)道的隔墻施工，隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工技術(shù)利用新型的ALC板替換鋼筋混凝土板，且該材料可以循環(huán)利用，能有效提高施工效率，減少環(huán)境污染。

（2）蒸壓加氣混凝土板（Autoclaved Lightweight Concrete）簡稱ALC板，屬于新型蒸壓式加氣水泥。ALC是輕量型水泥的英文縮寫，其材料是以硅尾泥、粉煤灰、鐵尾礦等工業(yè)廢渣為基礎(chǔ)（原料中工業(yè)廢渣達35%以上），內(nèi)置鋼筋網(wǎng)籠并在1.2～1.3 MPa氣壓、200 ℃環(huán)境下，經(jīng)近10 h的水熱合成反應(yīng)而成。ALC隔墻板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為多孔均質(zhì)狀（結(jié)晶產(chǎn)物為托貝莫來石），是目前國內(nèi)唯一一種無須復(fù)合施工就可實現(xiàn)60%以上節(jié)能要求的墻體材料[1]。

1.1 強度高、自重輕、延性好

ALC材料的干密度為550～650 kg/m3，強度≥4 MPa，單點的吊掛力≥1.2 kN，由于ALC墻板自重較輕，運輸非常便捷。

1.2 綠色環(huán)保材料、耐久性好

ALC隔墻板使用的材料主要是鈣材（混凝土、石灰）與工業(yè)廢渣（爐渣、粉煤灰、硅尾泥、脫硫石膏）、助劑（鋁粉膏等），材料本身就具有低碳效益。

1.3 施工周期短、方便作業(yè)

ALC墻板施工時可直接進行刮膩子操作不需要抹灰處理，所以具備工期優(yōu)勢。

1.4 具有經(jīng)濟優(yōu)勢

ALC墻板在操作時僅需板塊之間擠壓漿料，無抹灰等措施費、人工費用，且無須吊裝、砌筑施工，成本遠低于混凝土、加氣混凝土砌塊，具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

2 關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)勢

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工工法，采用“ALC板+鍍鋅鋼骨架”結(jié)構(gòu)形式。施工時首先放線并進行核定，之后開始植筋、封閉模板澆筑支墩，板材由工廠運輸至現(xiàn)場，卸貨和安裝時注意保護板材，在已到齡期的混凝土支墩上，用膨脹螺栓安裝地槽，立柱與地槽焊接牢固，安裝第一層ALC板，安裝橫撐與立柱焊接牢固，再安裝第二層ALC板，頂部用角鋼膨脹螺絲固定。校準垂直度和水平度，合格后依次進行每片墻板的安裝，ALC板與鍍鋅鋼骨架之間的空隙采用填縫砂漿進行密封[2-3]。詳細工藝流程見圖1。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

充分利用ALC板標準化、工廠化、安裝產(chǎn)業(yè)化的良好性能，通過科學(xué)的施工工藝應(yīng)用于通風(fēng)斜井中隔墻施工，滿足通風(fēng)要求的同時，施工效率高，節(jié)能低碳環(huán)保美觀。隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工技術(shù)，采用“ALC板+鍍鋅鋼骨架”結(jié)構(gòu)型式，其主要有以下優(yōu)勢：

（1）相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土可節(jié)約2/3的工期，并且斜井越長節(jié)約工期越明顯。

（2）能夠比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)減少造價約1/4。

3 節(jié)能低碳效益與社會效益分析

隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工技術(shù)，采用ALC板+型鋼骨架的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土中隔墻相比，在該項目上主要的節(jié)能體現(xiàn)在電能和設(shè)備燃料，節(jié)能量共計119.188 tce。主要的降碳量體現(xiàn)在電能、設(shè)備燃料、鋼材、水泥和建筑垃圾，降碳量共計1 660.64 t。具體如下：

3.1 節(jié)能低碳效益

3.1.1 燃料節(jié)能

采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土，正常施工需10個月，使用的主要設(shè)備1臺裝載機、1臺挖機、1臺混凝土罐車，根據(jù)項目設(shè)備油耗定額，挖機105 L/臺班，裝載機95 L/臺班，混凝土罐車45 L/臺班，每臺班共需245 L，施工工期內(nèi)共需柴油63.2 t，根據(jù)柴油轉(zhuǎn)化標準煤系數(shù)（1 kg柴油=1.457 1 kg標準煤），柴油節(jié)能量為92.088 tce。

3.1.2 電能節(jié)能

采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土，正常施工需10個月，主要用電設(shè)備1套混凝土拌和站100 kW，1臺混凝土拖泵75 kW，10套附著式振動器10×2=20 kW，每小時共需用電175 kW，施工工期內(nèi)（按平均工作5 h計）共需用電292 500°；采用裝配式中隔墻，集中廠拌預(yù)制，主要用電設(shè)備1套混凝土拌和站75 kW，附屬設(shè)備25 kW，每小時共需用電100 kW，預(yù)制工程所用板材需3個月時間，共需用電72 000°，較傳統(tǒng)鋼筋混凝土節(jié)約用電220 500°，根據(jù)電能轉(zhuǎn)化標準煤系數(shù)（1.229 t標準煤/萬千瓦時），電能節(jié)能量為27.1 tce。

3.1.3 降碳量

項目采用ALC板+型鋼型式的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土中隔墻相比，主要的降碳量體現(xiàn)在電能、設(shè)備燃料、鋼材、水泥和建筑垃圾，降碳量共計1 660.64 t，計算如下：

（1）電能降碳量：電能節(jié)約共計220 500°，根據(jù)碳減排量估算方法，每1°電約排放二氧化碳0.61 kg，電能降碳量共計134 t。

（2）設(shè)備燃料降碳量：柴油節(jié)能量為92.088 tce，根據(jù)碳減排量估算方法，每tce約排放二氧化碳1.73 t，柴油降碳量共計159.3 t。

（3）鋼材降碳量：傳統(tǒng)鋼筋混凝土設(shè)計鋼材總量667.5 t，裝配式中隔墻設(shè)計使用鋼材347 t，節(jié)約使用鋼材320.5 t，根據(jù)碳減排量估算方法，每t鋼材約排放二氧化碳0.19 t，鋼材降碳量共計60.89 t。

（4）水泥降碳量：傳統(tǒng)鋼筋混凝土水泥用量

2 970.4 t，裝配式中隔墻水泥石灰用量557 t，節(jié)約水泥2 413.4 t，根據(jù)碳減排量估算方法，每噸水泥約排放二氧化碳0.53 t，鋼材降碳量共計1 279.1 t。

（5）環(huán)保降碳：傳統(tǒng)鋼筋混凝土中隔墻因墻體較窄，澆筑混凝土及抹縫中，混凝土和砂漿會分別損失約0.3 m3、0.1 m3，按傳統(tǒng)工藝施工總長3 242 m的中隔墻，混凝土和砂漿共計損耗約129.68 m3，折算降碳量約27.35 t。

3.2 社會效益分析

隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工技術(shù)，能夠比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)減少造價約1/4，并且能在施工隧道主洞時進行中隔板模塊預(yù)制施工，相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土可節(jié)約2/3的工期，并且斜井越長節(jié)約工期越明顯。該技術(shù)滿足項目目前對工期的迫切需求，同時該項技術(shù)也符合國家高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的要求，減少鋼筋混凝土的使用，避免建筑垃圾的產(chǎn)生，節(jié)約材料與成本，節(jié)能減排，效益顯著，是一項新的綠色環(huán)保施工技術(shù)。

4 項目實施情況

某項目工程根據(jù)業(yè)主對路面工程分階段進度要求以及路基單位現(xiàn)階段施工進度，計劃按照各工段獨立負責(zé)，互相協(xié)調(diào)配合的方式完成施工任務(wù)。

4.1 項目情況

青銀二廣高速公路太原聯(lián)絡(luò)線項目起點位于壽陽縣南燕竹鎮(zhèn)蔡莊村東側(cè)，設(shè)蔡莊樞紐與太舊高速形成T形交叉，中間壽陽縣平頭鎮(zhèn)南莊村南側(cè)K11+320～K12+960段設(shè)東韓互通與交通產(chǎn)業(yè)園區(qū)相連接，終點位于壽陽縣平頭鎮(zhèn)郭家莊南側(cè)，設(shè)郭家莊樞紐與太原東二環(huán)高速連接，全長16.067 5 km。整體式路基寬度33.5 m，建安費預(yù)估15.99億元，屬投資BOT項目。該項目業(yè)主要求工期為2022年11月1日—2024年12月31日。路基挖土方8 929 000 m3，挖石方2 090 000 m3，填土方5 088 000 m3，填石方400 000 m3；4%水泥土671 000 m3；大橋25座（含匝道橋12座），天橋6座；涵洞45道；樞紐2處、互通1處。該項目混凝土554 000 m3，鋼筋55 900 t。項目區(qū)內(nèi)一年四季氣溫變化較大，降水集中且變化大，多集中于7、8月份。凍結(jié)期始于11月上旬，解凍期為4月上旬，最大凍土深度1 m。根據(jù)實際勘查情況，該項目以土質(zhì)為主，部分段落有少量軟巖、次堅石，地處黃土丘陵區(qū)及山間河谷區(qū)，海拔在970～1 270 m之間，具體費用情況見表1。

4.2 實施效果

隧道通風(fēng)斜井裝配式ALC板中隔墻施工工法施工便捷、施工效率高，具有極大的經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土中隔墻施工所需材料費：487.3萬元，設(shè)備費：202.45萬元，勞務(wù)費：214.95萬元，累計所需費用：487.3+202.45+214.95=904.7萬元，所需工期11個月；裝配式中隔墻施工所需專業(yè)分包費：720.5萬元，施工工期4個月。綜上，裝配式中隔墻施工相較于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土中隔墻節(jié)約施工費用：904.7?720.5=184.2萬元，節(jié)約施工工期7個月，并減少2臺中隔墻模板的投入，具有極大的經(jīng)濟效益。見表2～3。

5 結(jié)語

綜上所述，ALC板具備良好的耐火性、耐久性、抗?jié)B性、軟化系數(shù)高、隔音性好且ALC板的施工快捷，造價低表面質(zhì)量好、不開裂。該技術(shù)通過工程項目的實際應(yīng)用，豐富了隧道裝配化施工的內(nèi)涵。

參考文獻

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[3]張斌斌， 毛錦波， 李亞隆， 等. 一種豎井井身二襯與中隔板同步施工的方法：CN116658170A[P]. 2023-08-29.