城市地下通道施工中的節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用研究

祁宇飛

（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，西安 710000）

1 引言

地下通道作為城市交通的重要組成部分， 其施工對(duì)城市的發(fā)展和居民的生活具有深遠(yuǎn)影響。 但傳統(tǒng)的施工技術(shù)在能源消耗、材料浪費(fèi)和環(huán)境污染方面存在明顯的缺陷。 因此，研究和開發(fā)新的地下通道施工技術(shù)，滿足節(jié)能和環(huán)保的需求，已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2 下穿通道施工的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

2.1 節(jié)能材料的選擇與應(yīng)用

城市交通建設(shè)中，下穿通道的施工過程不僅需要考慮經(jīng)濟(jì)效益，更需要考慮環(huán)保和能源消耗的問題，因此，選擇合適的節(jié)能材料非常重要。 在眾多的建筑材料中，高性能混凝土與低碳材料因其獨(dú)特的性質(zhì)而受到廣大工程師的青睞。 高性能混凝土（High Perlormance Concrete，HPC）是近年來建筑行業(yè)的重要?jiǎng)?chuàng)新之一，與傳統(tǒng)混凝土相比，具有混凝土結(jié)構(gòu)所要求的各項(xiàng)力學(xué)性能。HPC 在強(qiáng)度、耐久性、工作性、稠度、體積穩(wěn)定性和收縮性等方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。 由于其密實(shí)性高，孔隙少，有更好的耐久性和更長的使用壽命，意味著在整個(gè)生命周期中，對(duì)于維護(hù)和修復(fù)的需求將下降，能夠減少能源和資源的消耗。 此外，HPC 的高強(qiáng)度意味著在構(gòu)造下穿通道時(shí)所需的材料耗費(fèi)下降，施工成本降低，生產(chǎn)混凝土所產(chǎn)生的碳排放減少。 例如，部分低碳混凝土通過使用工業(yè)廢渣、粉煤灰等材料替代傳統(tǒng)的水泥成分，可以減少碳排放，循環(huán)利用工業(yè)廢料，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用，低碳材料在使用過程中，由于其優(yōu)良的隔熱和保溫性能，能夠減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

2.2 施工方法的優(yōu)化

城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，針對(duì)下穿通道的施工，存在兩項(xiàng)核心技術(shù)——模板材料的循環(huán)使用和現(xiàn)場(chǎng)混凝土的再生技術(shù)，其在提高工程效率的同時(shí)， 降低了環(huán)境影響。 制作傳統(tǒng)模板時(shí)，通常需要大量的原材料，如木材或金屬，且材料利用率低，導(dǎo)致資源浪費(fèi)，加劇環(huán)境污染。 近年來，模板材料循環(huán)使用技術(shù)主要依賴于高強(qiáng)度、耐久性強(qiáng)、不易變形的新型模板材料，如鋼模板和復(fù)合材料模板。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，可以經(jīng)受多次的施工壓力，組合連接方式靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，可以反復(fù)使用，減少了材料消耗。 此外，循環(huán)使用的模板降低了廢棄物的處理壓力，有助于維護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境衛(wèi)生，減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響。 再者，現(xiàn)場(chǎng)混凝土再生技術(shù)在傳統(tǒng)施工中，混凝土澆筑后產(chǎn)生的廢料處理起來既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而現(xiàn)場(chǎng)混凝土再生技術(shù)可以將這些廢料再次利用，通過特定的機(jī)械設(shè)備將廢舊混凝土破碎、篩選、洗滌后，得到可重新使用的骨料，減少骨料的消耗，避免廢舊混凝土對(duì)環(huán)境造成的污染。

2.3 水資源管理與再利用

在當(dāng)今全球面臨水資源日益緊缺的背景下， 合理利用和管理水資源尤為重要。 傳統(tǒng)施工方法中往往采用一次性水資源，但隨著潤滑、清洗水循環(huán)使用系統(tǒng)的推廣，這種情況得到了有效改善， 該系統(tǒng)主要通過高效的過濾和凈化設(shè)備對(duì)使用過的潤滑和清洗水進(jìn)行處理，去除其中的雜質(zhì)和污染物，達(dá)到再次使用的標(biāo)準(zhǔn)，顯著減少了新鮮水的消耗，降低了污水的排放，減輕了對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3 地下通道道路施工的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

3.1 綠色建材的選擇與應(yīng)用

再生骨料是通過對(duì)廢舊建筑材料進(jìn)行處理與再加工而得到的建筑材料，將其應(yīng)用在地下通道道路施工中，展現(xiàn)出明顯的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)雙重優(yōu)勢(shì)。 從環(huán)境角度看，使用再生骨料能大幅度減少對(duì)自然資源的開采，同時(shí)降低廢棄物填埋的數(shù)量，緩解了生態(tài)壓力。 從經(jīng)濟(jì)角度看，再生骨料的成本通常低于天然骨料的成本，且其性能經(jīng)過技術(shù)處理與改良后，能確保地下通道道路的耐久性與承載能力。 環(huán)境友好型瀝青是對(duì)傳統(tǒng)瀝青進(jìn)行改進(jìn)后的產(chǎn)品， 其在生產(chǎn)與施工過程中對(duì)環(huán)境的影響有所減少。 該類瀝青在生產(chǎn)時(shí)，降低了能耗和排放，并且在施工中，由于其特殊的配方與性質(zhì)， 可以通過修補(bǔ)或更換完成降級(jí)使用，節(jié)約能源、減少溫室氣體排放[1]。 此外，環(huán)境友好型瀝青還經(jīng)常與再生骨料結(jié)合使用，進(jìn)一步優(yōu)化了道路的性能，延長了道路的使用壽命。

3.2 施工方法的優(yōu)化

地下通道道路施工在追求工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)環(huán)保與節(jié)能的要求也日趨嚴(yán)格， 傳統(tǒng)的施工方法已逐步被新型、低碳的技術(shù)所替代。 傳統(tǒng)的瀝青施工通常需要將混合物加熱至高溫以確保其流動(dòng)性和可塑性，但這一過程不僅耗能，同時(shí)還會(huì)釋放大量的溫室氣體，因此，抑煙瀝青和瀝青路面的再生技術(shù)是兩種有效的應(yīng)用。 抑煙瀝青的應(yīng)用可以顯著降低瀝青和瀝青混凝土在拌和過程中產(chǎn)生的有毒有害煙氣和粉塵。 通過添加降黏劑和無機(jī)抑煙劑，減少了煙氣的生成，降低了煙氣的擴(kuò)散，有效改善了施工現(xiàn)場(chǎng)的空氣質(zhì)量，是地下通道施工中的環(huán)保舉措。 瀝青路面的再生技術(shù)在地下通道道路施工中同樣具有顯著的環(huán)保和節(jié)能效果。 通過對(duì)老舊瀝青材料的二次熱循環(huán)利用， 并添加再生劑， 可以延長材料的使用壽命。 此外，與新拌和瀝青相結(jié)合，再輔以外加穩(wěn)定劑，使瀝青再生成為一種高效利用的資源技術(shù)， 減少了建筑廢物和新材料生產(chǎn)所帶來的環(huán)境壓力，也降低了整體施工成本。

3.3 塵埃與排放物管理

在施工過程中產(chǎn)生的塵埃和有害排放物對(duì)環(huán)境構(gòu)成的威脅不容忽視。 塵埃抑制劑主要由特定的化學(xué)成分組成，能有效結(jié)合土壤和其他顆粒物，降低其在空氣中的擴(kuò)散，降低施工現(xiàn)場(chǎng)的PM2.5和PM10的濃度，減少對(duì)環(huán)境和人體健康的危害。 施工過程中的廢氣處理設(shè)備是為了降低施工活動(dòng)中產(chǎn)生的有害氣體排放。 傳統(tǒng)的施工設(shè)備和機(jī)械在工作過程中往往會(huì)釋放出大量的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖皖w粒物，都是導(dǎo)致空氣污染的主要原因。 因此，通過在施工現(xiàn)場(chǎng)部署廢氣處理設(shè)備及凈化裝置，可以有效捕獲并凈化這些有害氣體，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 能耗管理

太陽能輔助照明系統(tǒng)可以利用太陽能光伏板捕獲陽光并將其轉(zhuǎn)化為電能，再通過電池儲(chǔ)存和管理，為施工現(xiàn)場(chǎng)提供持續(xù)、穩(wěn)定的照明。 與傳統(tǒng)的電力照明系統(tǒng)相比，太陽能輔助照明系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)， 降低了對(duì)非可再生資源的依賴，從源頭減少了碳排放。 并且太陽能系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本較低，長遠(yuǎn)來看有助于降低施工成本。 該系統(tǒng)還有助于減少施工現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)負(fù)荷， 為其他關(guān)鍵設(shè)備提供更為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。 高效能瀝青攪拌設(shè)備通過采用先進(jìn)的熱交換技術(shù)、優(yōu)化的攪拌結(jié)構(gòu)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了更高的攪拌效率和更低的能耗。 具體而言，高效的熱交換技術(shù)確保了瀝青的均勻加熱，減少了能源的浪費(fèi)；優(yōu)化的攪拌結(jié)構(gòu)減少了摩擦和磨損，延長了設(shè)備的使用壽命； 自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整攪拌速度和溫度，避免了不必要的能源消耗。

4 地下通道樁基施工的節(jié)能環(huán)保技術(shù)

4.1 節(jié)能材料與技術(shù)

與傳統(tǒng)鋼材相比，高強(qiáng)度鋼材具有更高的抗拉、抗壓及抗彎曲性能，使工程師可在設(shè)計(jì)中采用更為精細(xì)、輕盈的樁體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少施工中的鋼材消耗。 而環(huán)保型化學(xué)漿料的推廣使用，為樁基施工提供了綠色的地下保護(hù)層，相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)漿料， 環(huán)保型化學(xué)漿料主要使用生物可降解、 無毒或低毒的組分，確保在液化、固化過程中不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)并排放。 此外，這類漿料在施工過程中展現(xiàn)出良好的流變性和穩(wěn)定性， 能夠在短時(shí)間內(nèi)與土壤形成堅(jiān)固的結(jié)合， 提高了樁基的穩(wěn)定性和防水性。 與此同時(shí)，環(huán)保型化學(xué)漿料可以確保施工后的土壤和地下水不會(huì)受到污染， 為城市地下環(huán)境的長期健康提供了有力保障。

4.2 施工方法的優(yōu)化

采用ZJD4000 型全液壓氣舉反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行同步鉆進(jìn)，可以有效提高孔壁的穩(wěn)定性，降低孔壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于減少施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境影響至關(guān)重要。 施工過程中的技術(shù)優(yōu)化也起到了關(guān)鍵作用，使用優(yōu)質(zhì)環(huán)保的PHP 泥漿，其物理和化學(xué)特性有助于保持孔壁穩(wěn)定，減少坍塌的可能性。 同時(shí)，針對(duì)不同地層的鉆進(jìn)施工，采取精確的控制策略十分必要，包括合理調(diào)節(jié)鉆壓、鉆進(jìn)速度和轉(zhuǎn)速，以確保鉆孔效率和精確度的同時(shí)，減少能源消耗和施工廢物，提高了施工效率，也符合節(jié)能環(huán)保的原則[2]。

4.3 水資源管理與再利用

地下通道樁基施工中， 水資源的合理管理與再利用是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。 在鉆孔過程中，由于液體的使用與施工現(xiàn)場(chǎng)地下水的存在，使用先進(jìn)的技術(shù)手段，可以有效減少水資源浪費(fèi)，同時(shí)減小施工過程對(duì)環(huán)境的壓力。 具體來說，鉆孔液循環(huán)使用系統(tǒng)和施工地下水的處理與回用技術(shù)， 已在實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。 鉆孔液是在鉆孔過程中用于清洗、冷卻和穩(wěn)定井壁的特種液體。 鉆孔液循環(huán)使用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的過濾、沉降和再生技術(shù)，再通過沉淀池的二次處理，可以得到可重復(fù)使用的清潔鉆孔液， 顯著降低了水資源和化學(xué)添加劑的消耗，減少了施工過程中的環(huán)境污染。 與此同時(shí)，施工過程中還可能遇到地下水的問題， 尤其是在地下水位較高的地區(qū)，如果不加以處理可能會(huì)干擾施工過程，甚至危及施工安全。 但直接排放地下水會(huì)造成水資源的浪費(fèi)，并可能帶有污染物質(zhì)，因此，地下水處理與回用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，將地下水收集起來，然后通過過濾、沉降、去除雜質(zhì)等步驟進(jìn)行處理，得到達(dá)到施工要求的清潔水資源，可以被重新用于施工過程，如冷卻、清洗等。 剩余的清潔水可以被排放到現(xiàn)場(chǎng)，或者用于其他需要的地方。

4.4 噪聲與振動(dòng)控制

地下通道樁基施工過程中， 噪聲和振動(dòng)是兩大關(guān)鍵環(huán)境問題，不僅影響周邊居民和建筑物的安寧，而且還可能對(duì)附近的結(jié)構(gòu)造成潛在傷害。 傳統(tǒng)的鉆機(jī)在操作過程中會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，這是其內(nèi)部構(gòu)件的高速旋轉(zhuǎn)和機(jī)械摩擦造成的。 現(xiàn)代的低噪聲鉆機(jī)， 通過改進(jìn)設(shè)計(jì)、 使用特殊材料以及優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低了運(yùn)行時(shí)的聲級(jí)。 例如，部分高級(jí)鉆機(jī)采用了特殊的隔音材料和優(yōu)化的氣流設(shè)計(jì)，減少了聲音的傳播。 此外，精確的控制系統(tǒng)能夠保證鉆機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行， 避免不必要的噪聲。 然而，施工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)同樣會(huì)導(dǎo)致聲音傳播，而且還可能對(duì)附近的結(jié)構(gòu)造成影響， 需要采取有效的振動(dòng)隔離措施。 振動(dòng)隔離技術(shù)主要利用特定材料或結(jié)構(gòu)來吸收、散發(fā)或隔離由施工引起的振動(dòng)。 例如，可以在鉆機(jī)下方設(shè)置專用的隔振墊，這些墊子由能夠吸收振動(dòng)的材料制成，如橡膠或特殊合成材料；使用浮動(dòng)基礎(chǔ)或隔振支撐也是隔離振動(dòng)的有效方法，可以顯著降低由施工活動(dòng)引起的地面振動(dòng)。

5 結(jié)語

綜上所述， 采用綠色建材和高效施工設(shè)備可以顯著降低地下通道施工中的能源消耗和碳排放，優(yōu)化施工方法和流程、減少材料浪費(fèi)和環(huán)境污染可以實(shí)現(xiàn)城市地下通道施工的綠色化和高效化，為城市的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。