地下廊道雙模掘進(jìn)機節能減排效益

摘要：中交二航局研發(fā)了淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)，并在成都北改線(xiàn)B標段綜合管廊項目應用。與傳統施工方法相比，該設備及施工技術(shù)具有施工安全、占用道路面積少、施工噪音小、碳排量小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，符合建筑產(chǎn)業(yè)綠色、節能的建筑理念。經(jīng)應用驗證，達到了節約材料、降低施工能耗、減少碳排量的節能環(huán)保效果；該技術(shù)不僅可用于地下綜合管廊工程，也適用于城市下穿隧道工程。

關(guān)鍵詞：預制裝配；移動(dòng)支護；節能減排；效益

1 項目概況

1.1 項目背景

隨著(zhù)我國建筑技術(shù)的提高，以現澆為主的傳統建筑產(chǎn)業(yè)并不能滿(mǎn)足節能減排的建筑理念。我國開(kāi)始推行建筑工業(yè)化，并明確提出成都為四川省建筑產(chǎn)業(yè)現代化試點(diǎn)城市之一。成都北改線(xiàn)B標段綜合管廊工程作為工業(yè)化裝配式施工試點(diǎn)的示范性項目，采用中交二航局自主研發(fā)的具有專(zhuān)利產(chǎn)權的預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機，優(yōu)化管廊結構形式，配合基于該設備的機械化快速施工方法進(jìn)行施工，相比傳統明挖現澆施工，可節省能耗，減少污染物排放。

1.2 項目?jì)热?/p>

綜合管廊主廊施工范圍全長(cháng)約1068m，其中預制段長(cháng)度為760 米，共389 環(huán)管片，采用掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)施工；剩余308 米采用明挖法現澆施工。

2 節能減排原理

利用掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)代替傳統的施工技術(shù)，降低設備使用量，節省圍護結構、耗油量，減少了污染物排放量，達到節能減排的目的。

3 技術(shù)內容

3.1 實(shí)施方案

淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)工藝流程主要為：管片進(jìn)場(chǎng)→管片拼裝→前艙支護板內土方開(kāi)挖→設備頂推→同步注漿→尾艙支護板內土方回填。該技術(shù)主要通過(guò)以下兩方面達到節能減排的效果：預制標準段采用新設備，雙模掘進(jìn)機自帶支護板，節省了圍護樁，節約圍護結構施工所需的機械設備油耗，減少碳排放；預制標準段采用新工藝，能提高工效、縮短工期。圖1 設備實(shí)物圖圖2 設備效果圖

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1 ）新技術(shù)-淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)主要依靠中交二航局自主研發(fā)的預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機及配套的機械化快速施工方法。集開(kāi)挖支護、管片拼裝、吊裝、頂進(jìn)、同步注漿、土方回填等功能于一體?；硬捎迷O備自帶的支護板進(jìn)行支護，支護板隨設備推進(jìn)而推進(jìn)，達到移動(dòng)支護的效果，可減少傳統明挖挖法施工給地面交通帶來(lái)的不利影響，同時(shí)具有施工組織靈活，施工效率高等特點(diǎn)。（2 ）新設備-預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機為了實(shí)現淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)，中交二航局自主研發(fā)的預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機，是一種用于分片預制裝配化地下管廊的管片拼裝設備，該設備已申請專(zhuān)利。（2 ）管廊預制管片采用“馬蹄形”斷面結構設計預制管片采用“馬蹄形”斷面結構設計，具有結構受力更合理，斷面利用率高等特點(diǎn)。構件結構尺寸更小，有利于工業(yè)化預制生產(chǎn)及運輸。通過(guò)增加豎向隔墻，可實(shí)現單倉變雙倉，雙倉變三倉的自由組拼，有利于管片預制生產(chǎn)工業(yè)化，斷面示意詳見(jiàn)圖5-7 。管片接頭處采用止水橡膠密封止水，設計使用壽命可達100 年。與傳統矩形節段預制管廊相比，分片式預制管廊整環(huán)結構重量減輕了40%，大幅降低了運輸安裝的難度和成本3.3 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)采用預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機進(jìn)行施工，該設備其主要結構由開(kāi)挖支護艙、管片拼裝艙、回填支護艙等五大結構、七大系統和其他配套系統組成?？赏竭M(jìn)行土方開(kāi)挖、管片吊拼裝與廊道延伸、土方回填等多道工序，它將傳統施工工藝升級并應用到分片預制管片的施工中，能極大的提高施工效率，也能很好的控制成本。設備結構如圖8 。

4 推廣應用條件

4.1 應用條件

淺埋廊道掘進(jìn)拼裝一體化施工技術(shù)是國內首次采用分片預制、掘進(jìn)機裝配一體化施工的一種全新的地下綜合管廊建造技術(shù)，具有高效節能、質(zhì)量更優(yōu)、綠色環(huán)保等多項優(yōu)點(diǎn)。適用于埋深8 米，曲線(xiàn)半徑大于300m的分片式地下綜合管廊建設。根據應用總結，該技術(shù)適用于粘土、粉質(zhì)粘土、松散卵石等地質(zhì)情況。

4.2 存在問(wèn)題

淺埋廊道掘進(jìn)拼裝一體化施工技術(shù)，減少了基坑暴露時(shí)間，對周邊建筑物影響較小，噪音污染小，減少了城區施工對周邊居民的打擾，但仍存在一些問(wèn)題仍需改進(jìn)：（1 ）復雜的地上、地下管線(xiàn)對設備頂進(jìn)影響較大；（2 ）同步回填功能暫未達到預期效果。

4.3 推廣建議

（1 ）增加自掘進(jìn)功能，取代挖機開(kāi)挖，提高開(kāi)挖工效，減少排放。（2 ）增加皮帶傳送機，搭配設備自掘進(jìn)功能，提高同步回填工效。（3 ）增加可調擋板，實(shí)現不遷改管線(xiàn)，設備即可通過(guò)。

5 效益分析

5.1 節能效益

結合傳統的綜合管廊現澆施工經(jīng)驗，從地基處理、圍護結構施工、主體結構施工直至覆土回填完成，相比淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)，其中主要耗能過(guò)程分別為圍護樁施工、噴射混凝土，則本項目760m預制段若采用傳統現澆施工方案施工，所產(chǎn)生的能耗如下表2 。淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)：本項目760m預制段共389 環(huán)預制管片，根據截至目前的耗電量取平均值，設備每拼裝掘進(jìn)1 環(huán)耗電量為150KW，則760m預制段施工該設備耗電量為389*150=58350KW電能標準煤轉換系數為0.33 。則760m預制段施工消耗的標準煤為58350 ×0.33/1000=19.3t柴油比重按0.86kg/L計，標準煤按每噸柴油折標準煤系數1.4571，替代燃油量為19.3*1000/1.4571/0.86=15401.7L節省耗油量：84005.7-15401.7=68604L節約標準煤:68604*0.86*1.4571/1000=85.9t二氧化碳減排量:85.9 ×2.4567=211.03t則采用淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)每延米節省耗油量90.3L，每延米節約標準煤0.113t，每延米二氧化碳減排量0.28t。

5.2 經(jīng)濟效益

對傳統現澆施工方案與分塊預制裝配施工方案的投資費用作對比，測算表詳見(jiàn)表3 、表4 ，含預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機設備攤銷(xiāo)費用。根據測算，蜀龍五期綜合管廊340m現澆段總投資額3109.14 萬(wàn)元，340m現澆段總成本2953.68 萬(wàn)元，760m預制段總投資額4552.58 萬(wàn)元，760m預制段項目總成本4324.95 萬(wàn)元，則可得以下結論（1 ）采用淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)，每延米節省投資為3109.14/340-4552.58/760=3.15 萬(wàn)元采用淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)，每延米利潤為（4552.58-4324.95 ）/760=0.3 萬(wàn)元預制拼裝地下廊道雙模掘進(jìn)機設備購置費用1288 萬(wàn)元，則設備投資回收里程為1288/0.3=4.3Km

6 結語(yǔ)

項目實(shí)施過(guò)程中，積極宣傳貫徹節能減排政策，收集國內外管廊施工的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)召開(kāi)知識講座與知識競賽的方式提高項目部人員節能環(huán)保意識和技能水平，將先進(jìn)的節能環(huán)保技術(shù)與理念引入到項目日常管理中，對節能減排工作有極大的促進(jìn)作用。新工法、新結構、新設備三管齊下，淺埋廊道掘進(jìn)裝配一體化施工技術(shù)實(shí)現了工廠(chǎng)化預制、機械化快速拼裝，填補了國內綜合管廊裝配化施工空白，突破了傳統綜合管廊施工效率低、成本高、交通影響大的桎梏，順應了建筑行業(yè)智能建造、綠色環(huán)保的發(fā)展方向，并有力推動(dòng)了地下工程裝配化建造技術(shù)的進(jìn)步，對未來(lái)城市建設具有革新式影響。