高原隧道工程建設(shè)綠色施工體系

摘" 要：工程施工不可避免地對項目周邊生態(tài)造成一定的改變和破壞，隨著青藏高原工程建設(shè)項目開展，工程施工對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成極大壓力，高原地區(qū)生態(tài)修復(fù)能力極弱，一旦發(fā)生破壞即不可恢復(fù)。保護生態(tài)環(huán)境、推進綠色發(fā)展、加強生態(tài)文明建設(shè)是我國的發(fā)展方向，在工程建設(shè)中做到資源高效利用、減少廢棄物排放是對“綠水青山就是金山銀山”的具體踐行，探索系統(tǒng)性的綠色施工對高原工程建設(shè)具有極高的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：高原隧道；綠色施工；生態(tài)保護；工程建設(shè)；隧道施工

中圖分類號：U455" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）03-0112-04

Abstract： The construction of the project will inevitably cause certain changes and damage to the ecology around the project. With the development of the Qinghai-Tibet Plateau engineering construction project， the construction has put great pressure on the local ecology. The ecological restoration capacity of the plateau area is extremely weak， and once damage occurs， it cannot be restored. Protecting the ecological environment， promoting green development， and strengthening the construction of ecological civilization are the development directions of China. Achieving efficient utilization of resources and reducing waste emissions in project construction is a concrete practice of the idea that \"lucid waters and lush mountains are invaluable assets\"， and exploring systematic green construction has extremely high guiding significance for the construction of plateau projects.

Keywords： plateau tunnel; green construction; ecological protection; engineering construction; tunnel construction

我國經(jīng)過經(jīng)濟建設(shè)的大發(fā)展，在物質(zhì)文明日漸豐富的當(dāng)下，人民群眾的精神文明需求水平不斷提高，和諧自然、環(huán)境保護的重要性也日益凸顯出來。從國際推行環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展方面趨勢來看，零排放建設(shè)工地已在挪威、芬蘭、荷蘭等多個國家城市開展[1]。因此，我國早已對勘察設(shè)計、施工、監(jiān)理、竣工驗收各過程制定了環(huán)境保護的相關(guān)規(guī)范，在土地利用、水資源保護、生態(tài)系統(tǒng)保護及噪聲控制等各方面提出了相應(yīng)措施進行環(huán)境保護，避免對生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。西藏地區(qū)特殊的地質(zhì)、地理環(huán)境對現(xiàn)場施工提出了更高標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)場采取最嚴格的生態(tài)保護措施，不多挖一方土、不多鏟一塊草皮、不多砍一棵樹、不污染一滴水，建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)控機制，開展環(huán)保專項監(jiān)理，確保將環(huán)境敏感區(qū)域影響降至最小，江河源頭的水質(zhì)不受污染，珍稀動植物有效保護，使施工中的環(huán)境保護、人員健康、節(jié)能降耗和資源合理利用等各項指標(biāo)，能與施工過程中的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益達到完美的統(tǒng)一，實現(xiàn)綠色工程建設(shè)的國家戰(zhàn)略目標(biāo)。

1" 工程概況

本高原項目隧道工程地點處于西藏高山峽谷區(qū)，海拔2 121～4 637 m，山峰陡峭，外力作用以冰雪作用及寒凍風(fēng)化作用為主。地形地貌受地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制明顯，呈東北—西南向展布。地勢總體上西南高東北低，地形坡度變化較大。溝谷切割較深，多呈“V”字型。工程區(qū)山體植被發(fā)育，除頂部冰雪覆蓋區(qū)外，多為灌木和松林等植被覆蓋。隧址區(qū)域?qū)儆谏纠瓏疑止珗@國家級自然保護區(qū)、雅魯藏布大峽谷國家級自然保護南迦巴瓦峰核心區(qū)，生態(tài)脆弱，環(huán)境保護與水土保持難度大。

項目七號橫洞工區(qū)為貫徹落實“科學(xué)規(guī)劃、技術(shù)支撐、保護生態(tài)、安全可靠”十六字方針，從項目臨建設(shè)施規(guī)劃至進洞施工，全過程應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù)，洞外減少工程占地用地、做好綠化恢復(fù)，洞內(nèi)實現(xiàn)隧道主要施工裝備及洞渣場外運輸電動化，減少廢氣、廢水排放，有效改善高原鐵路建設(shè)生態(tài)環(huán)境，提高施工效率，同時實現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效的目標(biāo)。

2" 總體原則

針對隧道施工全過程，從噪音、大氣、水土及能源利用等方面，全面進行技術(shù)創(chuàng)新，采取一切合理措施保護現(xiàn)場內(nèi)外的環(huán)境，降低工程建設(shè)活動中對生態(tài)環(huán)境的影響，實現(xiàn)零排放的綠色建造。通過技術(shù)和管理的雙重創(chuàng)新，實現(xiàn)隧道施工全過程的綠色建造目標(biāo)，推動工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，具體措施如下。

1）噪音控制方面。施工過程中采用了最新的低噪音設(shè)備，如低噪音風(fēng)鉆和低噪音爆破技術(shù)，有效減少施工過程中產(chǎn)生的噪音污染，保護施工人員的聽力健康，同時也減少了對周邊居民的生活影響。

2）大氣環(huán)境保護方面。施工現(xiàn)場安裝了高效的除塵設(shè)備，如濕式除塵器和靜電除塵器，有效捕捉施工過程中產(chǎn)生的粉塵，減少揚塵對空氣質(zhì)量的影響。同時，通過洞內(nèi)聚能水壓爆破減少揚塵，減少爆破震動，縮短通風(fēng)降塵時間。在施工過程中，嚴格控制爆破的頻率和強度，減少二次揚塵的產(chǎn)生。

3）水土環(huán)境保護方面。施工現(xiàn)場采取了一系列措施防止水土流失和污染。通過洞內(nèi)限量排放、清水收集、清污分流、污水處理的措施，降低了隧道工程對水體環(huán)境的影響。施工過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)過多級沉淀和過濾處理，達到排放標(biāo)準(zhǔn)后才排放到環(huán)境中。施工現(xiàn)場周圍設(shè)置了截水溝和沉淀池，防止施工廢水直接流入自然水體。

4）能源利用方面。隧道全工序配置了新能源挖裝運設(shè)備，實現(xiàn)改善隧道作業(yè)環(huán)境，達到節(jié)能減排目標(biāo)。這些新能源設(shè)備不僅降低了對傳統(tǒng)化石能源的依賴，減少了溫室氣體排放，同時其效率不受海拔因素影響，提高了施工效率，降低了施工成本。

5）廢物管理和資源利用方面。洞外采用了皮帶運輸系統(tǒng)，對洞渣進行篩選、運輸，減少揚塵影響、提高洞渣利用率，進一步全面實現(xiàn)隧道施工“零排放”。施工過程中產(chǎn)生的廢渣通過皮帶運輸系統(tǒng)輸送到指定地點進行篩選和再利用，減少了廢渣的隨意堆放和運輸過程中的揚塵污染。

3" 體系構(gòu)成

3.1" 隧道開挖

采用聚能水壓爆破，利用聚能管產(chǎn)生的粒子射流動能、高壓爆破氣體應(yīng)力及“氣楔”作用，將傳統(tǒng)爆破由“擴散破碎”轉(zhuǎn)變?yōu)椤扒懈畛煽p”，有效減少了爆破振動，降低對當(dāng)?shù)匾吧鷦游锏捏@擾。采用水袋進行炮孔封堵，水袋在爆炸的作用下會產(chǎn)生霧化作用，可以吸收粉塵，減少了爆后對環(huán)境的污染。

3.2" 智能通風(fēng)

隧道通風(fēng)機配置智能管理系統(tǒng)（圖1），配合洞內(nèi)環(huán)境監(jiān)測傳感器，對隧道施工環(huán)境實時監(jiān)測。根據(jù)隧道內(nèi)作業(yè)面的環(huán)境狀態(tài)，自動、實時調(diào)節(jié)各作業(yè)面需風(fēng)量；對隧道施工環(huán)境、機器設(shè)備運行參數(shù)監(jiān)測，協(xié)調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的綜合聯(lián)動控制；電機根據(jù)頻率及時調(diào)速從而做到既滿足隧道的通風(fēng)需要，又沒有多余的無功輸出，有效降低了風(fēng)機的能源消耗。

3.3" 新能源裝備

高原地區(qū)燃油燃燒不充分，隨著海拔區(qū)域的升高柴油發(fā)動機在增壓過程中的動力性能和經(jīng)濟性能會隨之下降[2]。燃油設(shè)備洞內(nèi)排放大量尾氣，加劇洞內(nèi)氧氣爭奪，普通隧道施工的通風(fēng)需風(fēng)量由人員、排塵、排煙、爆破和內(nèi)燃設(shè)備等需風(fēng)量的最大值決定。一般來說，內(nèi)燃設(shè)備為最大需風(fēng)量高出其他需風(fēng)量50%以上，采用新能源設(shè)備可以直接降低洞內(nèi)需風(fēng)量50%左右，現(xiàn)場采用燃油設(shè)備后洞內(nèi)施工空氣明顯改善（圖2）。

3.4" 皮帶機運渣

傳統(tǒng)鉆爆法隧道洞渣采用汽車通過便道方式運輸至棄渣場。項目所處山高谷深，運輸便道存在選線坡度大、高挖高填段落長等修建困難，便道使用期間存在揚塵污染大、運輸風(fēng)險高等情況。

綜合考慮，參考TBM隧道施工中已成熟的皮帶運渣技術(shù)，出渣能力500 t/h以上完全滿足鉆爆施工出渣需求[3]。皮帶機采用大坡度的架空方式可以極大減少線路長度。皮帶修建過程施工便道布設(shè)靈活，修建完成后可以迅速進行生態(tài)恢復(fù)，對環(huán)境友好。皮帶機投入運營后極大減少了車輛運輸過程的揚塵、尾氣污染。

3.5" 骨料利用

與傳統(tǒng)棄渣堆棄后再進行選料相比，洞渣在皮帶機破碎場進行初步篩選提高了加工渣料來源的合格率以及利用率，合格渣料直接由皮帶機運輸至碎石加工廠取料區(qū)用于碎石加工，不合格渣料通過棄渣場段皮帶機的移動卸料小車堆卸于棄渣場用于填筑，實現(xiàn)渣場分區(qū)分段填筑及綠化恢復(fù)。

3.6" 水環(huán)境保護

1）隧道按照采取“以堵為主、適量排放”的原則進行隧道施工排水。施工中普通段落采用高強度抗?jié)B噴射混凝土，出現(xiàn)較大集中涌水時，通過局部注漿的方式進行封堵，對剩下的小股涌水進行集中引排。在提高初期支護安全系數(shù)時避免大規(guī)模地下水滲漏，改變當(dāng)?shù)厮w環(huán)境。

2）隧道內(nèi)采用清污分流施工排水技術(shù)，主要是將掌子面的施工污水、底板沖洗污水與二襯段的清水利用排水溝（管）進行分流的方式排出洞外，再經(jīng)過沉淀池、污水處理站（圖3）等污水處理設(shè)備沉淀、凈化達標(biāo)后進行排放及再次用于降塵、養(yǎng)護作業(yè)等。

3.7" 復(fù)墾綠化

進場施工即做好表土剝離規(guī)劃，根據(jù)情況對土層深厚、肥沃的地方可適當(dāng)深剝，對土層較薄、肥力不高的地方可適當(dāng)淺剝，在總量控制的前提下應(yīng)盡量將剝離區(qū)域內(nèi)最肥沃的部分土壤剝離出來，表土層剝離后做好剝離土的儲存保護工作。例如，可采用專門的土壤儲存區(qū)，覆蓋防護膜以防止土壤受到雨水侵蝕和風(fēng)蝕，并保持土壤的養(yǎng)分含量。對土壤儲存區(qū)進行定期檢查和維護，確保土壤質(zhì)量不受影響。此外，還可以在儲存區(qū)種植一些耐貧瘠的植物，減少裸露土壤的流失和侵蝕。根據(jù)施工進展及時對邊坡、渣場進行回填綠化，綠化植物以當(dāng)?shù)爻Ｒ姴莘N、灌木為主，如迎春花、忍冬草等，以保證植被可以較快適應(yīng)環(huán)境并恢復(fù)。

4" 效益分析

綠色施工體系中的通風(fēng)、骨料利用、復(fù)墾綠化均是常規(guī)措施、相關(guān)費用細目完善，在施工過程中加強現(xiàn)場檢查、執(zhí)行即可。而隧道聚能減震爆破、新能源設(shè)備、皮帶運輸、清污分流等為主要創(chuàng)新點，其相關(guān)建設(shè)成本效益如下。

4.1" 聚能爆破

采用聚能罩管現(xiàn)場爆破設(shè)計單線隧道由原來159個孔（周邊眼44個）、炸藥334 kg，優(yōu)化為103個孔（周邊眼19個）、炸藥301 kg。采用聚能罩管爆破，周邊眼單孔增加罩管材料費用2.5元/個×6個=15.0元，減少導(dǎo)爆索費用3.5元/m×4.5 m=15.75元，每循環(huán)炸材費用減少約870元，以項目剩余49 km隧道開挖，預(yù)計節(jié)約1.39億元。單線隧道爆破設(shè)計圖如圖4所示。

4.2" 新能源設(shè)備

自2022年4月進場以來，新能源設(shè)備在現(xiàn)場試驗工區(qū)承擔(dān)出渣和物料倒運作業(yè)，運轉(zhuǎn)正常，達到預(yù)期效果。統(tǒng)計新能源設(shè)備的運行及耗電量，見表1。

新能源自卸車相比于燃油自卸車，每公里能耗費用僅占燃油車的24.11%，每公里節(jié)約費用7.63元；新能源挖掘機相比于燃油挖掘機，每小時能耗費用僅占燃油車的40.37%，每小時節(jié)約費用75.01元；新能源裝載機相比于燃油裝載機，每小時能耗費用僅占燃油車的46.15%，每小時節(jié)約費用52.23元。

現(xiàn)場裝載機一年實際平均運行3 400 h，節(jié)約成本17.8萬。挖掘機正常年平均運行2 400 h，節(jié)約成本18.0萬。自卸車年運行約1.7萬公里，節(jié)約成本13.0萬元。因此在3～4年的時間內(nèi)新能源設(shè)備可平衡增加購置成本。

4.3" 皮帶機運輸

皮帶機運輸系統(tǒng)因可以采用較大坡度，跨越溝谷障礙，減少便道建設(shè)對地貌影響等，可有效縮短棄渣洞外運輸距離。項目皮帶機建設(shè)土建、安裝成本約4 300萬元，由5.3 km的汽車運輸調(diào)整為1.74 km的皮帶運輸，皮帶出渣能力在300 t/h，項目測算工區(qū)77萬方出渣量運輸用電費成本比汽車運輸油費節(jié)約1 271萬元，減少汽車運輸臨時便道修建費用1 771萬元。同時采用皮帶運輸洞渣，較傳統(tǒng)內(nèi)燃設(shè)備，減少131萬升柴油燃燒排放的有毒有害氣體。皮帶機運輸系統(tǒng)一次性投入較大，在成本方面屬于增加費用，在項目方面需進行全面策劃后實施。

4.4" 清污分流

工程建設(shè)清污分流措施一般在項目決策階段確定，相關(guān)措施會進行詳細設(shè)計并納入工程量清單，施工單位在項目施工階段按照設(shè)計要求進行落實[4]。根據(jù)現(xiàn)場執(zhí)行情況，除按設(shè)計要求進行落實外，施工單位應(yīng)根據(jù)隧道條件，采取有效措施對隧道滲流清水特別是仰拱前端至開挖面的滲水進行提前收集，使得清水不落地，在隧道成型段進行有效隔離避免清污混流，減少施工污水處理量，降低運維成本。

5" 結(jié)束語

目前受制于工程建設(shè)成本影響，全面綠色施工體系處于方興未艾之際，本項目因在高原環(huán)境敏感區(qū)域，綜合考慮生態(tài)成本等因素，首次全面推行綠色工程體系建設(shè)，通過工程實踐表明，絕大多數(shù)措施能實現(xiàn)成本效益平衡甚至盈利。同時，其帶來的諸如施工環(huán)境改善、生態(tài)友好等效果，更加助力工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著施工工藝、新能源動力等技術(shù)發(fā)展，綠色施工成本將進一步降低，全面綠色施工必將是工程建設(shè)的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

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[3] 胡景軍，鄭孝福，李志軍.TBM配套連續(xù)皮帶洞外出碴綜合技術(shù)[J].建筑機械化，2012（S2）：78-81.

[4] 李傳松，茹旭，曾慶華，等.順坡鐵路隧道施工廢水清污分流方法研究與應(yīng)用[J].鐵道建筑，2018，58（10）：60-62，77.