盾構(gòu)施工地下管廊的綠色建造技術(shù)應(yīng)用研究

石彥磊

北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

1 引言

隨著人們生活質(zhì)量的提升，對于綠色環(huán)保方面的關(guān)注度越來越高，在建造行業(yè)中也不斷提高綠色建造技術(shù)的應(yīng)用，從方方面面改善著我國的環(huán)保問題。目前我國對于綠色建造技術(shù)的應(yīng)用研究多在房屋的建造工程當(dāng)中，但隨著城市化的發(fā)展，地下盾構(gòu)施工也越發(fā)的重要，水利、市政管道、地鐵、隧道等都在大量的建設(shè)當(dāng)中，因此，對于盾構(gòu)施工地下管廊的綠色建造技術(shù)研究變得尤為重要。

2 盾構(gòu)施工的發(fā)展與其技術(shù)方法

盾構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展歷史很悠久，在全世界上已經(jīng)有190多年歷史，發(fā)達(dá)國家對于盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用相對于我國比較早一點(diǎn)，應(yīng)用于隧道鐵路建設(shè)，而我國從60年代才開始該項(xiàng)技術(shù)，而近些年來我國技術(shù)的高速發(fā)展，也讓我國的盾構(gòu)機(jī)具有機(jī)、液、電、傳感、信息技術(shù)等，而且我國近些年來計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展也融合到盾構(gòu)機(jī)械當(dāng)中，讓設(shè)備更加的智能化，更加高效與節(jié)能。機(jī)械在工作起來也是走向自動(dòng)化，釋放很多的人工操作，讓整個(gè)盾構(gòu)施工更快速、高效。目前我國盾構(gòu)施工技術(shù)來說已經(jīng)全面地應(yīng)用在城市市政建設(shè)、公路隧道、地下隧道、地鐵等方面，而且技術(shù)也在不斷地趕超為城市化建設(shè)帶來了很大的改變，讓人們生活能夠更加便捷與舒適。

盾構(gòu)施工技術(shù)方法出現(xiàn)給建設(shè)帶來了很大的便利性，它可以讓一切操作都在地下運(yùn)行，而且相對于傳統(tǒng)的人類勞動(dòng)更加的機(jī)械化。首先是用盾構(gòu)外殼和管片支撐著地下隧道的四周的泥土、巖石、砂石等，防止在作業(yè)的過程中發(fā)生坍塌，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。其次在開挖的時(shí)候運(yùn)用刀盤實(shí)施土體進(jìn)行挖掘工作，用機(jī)械化操作代替人工，提升效率的同時(shí)還能夠避免不必要的人員在挖掘中出現(xiàn)的傷亡事件。然后運(yùn)用出土設(shè)備將挖掘的泥土運(yùn)送到地面，完成初步的挖掘工作。最后拼裝準(zhǔn)備號(hào)的混凝土管片，做好管片之間的對接，牢固工作。如此一來就實(shí)現(xiàn)了地下施工的全面機(jī)械化，施工人員可以通過網(wǎng)絡(luò)終端在地面操作著機(jī)械的運(yùn)作，實(shí)時(shí)查看施工進(jìn)度，施工情況，隨時(shí)做好工作的調(diào)整。可以說盾構(gòu)施工技術(shù)的出現(xiàn)讓隧道、地鐵建設(shè)、地下光纖等地下施工變得更加的容易、便捷、快速，推動(dòng)著城市化的發(fā)展，在當(dāng)家的社會(huì)建設(shè)中是必不可少的存在。

3 盾構(gòu)施工地下管廊的綠色建造技術(shù)應(yīng)用研究

地下管廊建設(shè)涉及多方面的技術(shù)近些年來更是融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)械設(shè)備也越來越智能化，同時(shí)也會(huì)應(yīng)用到大量的材料與資源，在施工過程中由于涉及大量的機(jī)械，在整個(gè)施工過程中難免會(huì)發(fā)出聲音與造成一定的資源浪費(fèi)問題以及周邊環(huán)境的影響，那么如何綠色建造成了當(dāng)今施工的應(yīng)用研究方向，更應(yīng)在盾構(gòu)施工當(dāng)中一步步地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、完善，確保在整個(gè)施工過程中能夠高度利用資源，避免資源的浪費(fèi)，并做好各項(xiàng)對周邊環(huán)境影響的工作，讓地下的施工不影響地面人們?nèi)粘５墓ぷ髋c生活，給人們帶去不必要的噪聲影響。因此，可以從以下結(jié)果方面進(jìn)行盾構(gòu)施工地下管廊綠色建造技術(shù)的應(yīng)用研究。

3.1 水資源節(jié)約以及循環(huán)利用

水資源在地下管廊建設(shè)中的應(yīng)用是必不可少的，在過去的建造過程中會(huì)造成大量的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，而且人工的操作也無法像機(jī)械操作一樣具有精確的控制能力，將每一個(gè)施工環(huán)境運(yùn)用到的水資源做到精準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)控制。因此，在盾構(gòu)施工的過程中加強(qiáng)對機(jī)械的操控，降低不必要的水資源浪費(fèi)問題。同時(shí)，要懂得水資源的循環(huán)利用，在整個(gè)施工過程中也會(huì)排放大量的水資源，對此建造企業(yè)可以引進(jìn)相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行二次水的循環(huán)利用，將二次水通過技術(shù)降解轉(zhuǎn)化成能夠應(yīng)用于建造施工的水質(zhì)。

此外，提升雨水利用率來節(jié)約水資源，施工期間設(shè)立專門的囤水設(shè)備將雨水囤積并轉(zhuǎn)換成可利用的資源。也可以采用先進(jìn)的技術(shù)將雨水轉(zhuǎn)變成食用水滿足工地施工人員需求。另外采用飲用水技術(shù)對于地下水進(jìn)行相應(yīng)的處理滿足施工工人的生活用水應(yīng)用。與此同時(shí)，在使用水資源的同時(shí)也要做好廢水的排放問題，避免污水排放到人們生活的環(huán)境當(dāng)中影響人們身體健康。對此，可以在施工現(xiàn)場設(shè)立三級沉淀，將施工使用過的水進(jìn)行三級沉淀，同時(shí)配合環(huán)保工作人員進(jìn)行污水的處理，直到污水達(dá)標(biāo)之后才能夠排放，不錯(cuò)過水資源應(yīng)用的每一個(gè)環(huán)節(jié)，提升水資源的循環(huán)利用率以及做好節(jié)約用水，進(jìn)行更好地綠色建造技術(shù)，讓人們生活用水不受到施工的影響。

3.2 施工影響面積減少技術(shù)

盾構(gòu)施工最開始的時(shí)候需要用到長達(dá)百米的寬度，其占地面積相對比較寬，而施工占地較多則造成一定的施工用地污染問題，對此，建造企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分考慮施工用地問題，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，采用盾構(gòu)分體技術(shù)，將盾構(gòu)始發(fā)施工的施工面積減少，同時(shí)設(shè)立好相應(yīng)的施工現(xiàn)場布置模型，科學(xué)合理分配好各材料的堆放問題，做好相應(yīng)設(shè)備的停放問題，對于始發(fā)施工不需要應(yīng)用的材料與設(shè)備可以后期再進(jìn)場，以防過多的材料與設(shè)備停放占地面積過大，導(dǎo)致施工場地的擴(kuò)充問題。對此，相關(guān)技術(shù)人員可以在施工前期進(jìn)行施工現(xiàn)場的勘測，利用BIM 建模技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的始發(fā)建模，合理規(guī)劃，有助于后期始發(fā)施工的有序進(jìn)行，也能有效節(jié)約施工場地的使用，減少施工帶來的相關(guān)土地破壞。

3.3 節(jié)能綠色施工

盾構(gòu)施工一般是在地下的富水礫卵層中進(jìn)行，盾構(gòu)機(jī)械刀盤扭矩不能超過4500kN·M，轉(zhuǎn)速也不宜過快，一般適合轉(zhuǎn)速在1.2r/min～1.5r/min，一旦超過這個(gè)參考值就會(huì)造成大量的能量消耗，造成機(jī)械的損耗。就目前技術(shù)來說為了節(jié)能可以進(jìn)行分段進(jìn)行以及改進(jìn)盾構(gòu)機(jī)的挖掘參數(shù)，根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的具體情況進(jìn)行參數(shù)的合理優(yōu)化，減少扭矩、降低刀盤轉(zhuǎn)速進(jìn)而降低能量的消耗。此外，在地下進(jìn)行作業(yè)必定用到大量的照明設(shè)備，因此，做好太陽能設(shè)備的設(shè)置，在施工中的照明盡量采用太陽能，實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能。整個(gè)施工過程中相關(guān)施工人員、管理人員應(yīng)當(dāng)思考更多的節(jié)能設(shè)備，就目前的科技發(fā)展來說各種設(shè)備層出不窮，建造企業(yè)應(yīng)當(dāng)設(shè)立專人進(jìn)行行業(yè)新設(shè)備的引進(jìn)，對于節(jié)能的新設(shè)備進(jìn)行提前的測試，并快速地投入到盾構(gòu)施工當(dāng)中，從最大限度上進(jìn)行施工節(jié)能，為綠色建造作出最大的改善。

3.4 降低材料浪費(fèi)

材料浪費(fèi)一直都是建筑行業(yè)中的弊端，傳統(tǒng)建筑中會(huì)運(yùn)用到大量的模板，消耗較快損耗大量的木材。同樣的在盾構(gòu)施工中也會(huì)涉及到材料浪費(fèi)問題。但今日科技的發(fā)展，相關(guān)建造部門在進(jìn)行施工之前應(yīng)當(dāng)了解好相關(guān)的材料，盡可能地選擇耐用性材料以及可循環(huán)性材料，同時(shí)施工中，保障安全和質(zhì)量的前提下可將施工現(xiàn)場的鋼板便道、臨邊護(hù)欄和盾構(gòu)過站的型鋼導(dǎo)臺(tái)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)井間周轉(zhuǎn)使用，將材料運(yùn)用的合理度提升。另外，也要重視施工現(xiàn)場中材料的二次利用問題，例如一些鋼釘、模板，在確保質(zhì)量的前提下可以二次利用，盡可以的節(jié)約材料，降低材料廢棄率，進(jìn)而提升整個(gè)盾構(gòu)施工的經(jīng)濟(jì)效益，也降低了建造公司的成本。

3.5 減少粉塵影響

雖然現(xiàn)在科技發(fā)達(dá)，很多建造中使用的都是最新技術(shù)，安全高效，但是仍舊存在揚(yáng)塵情況。盾構(gòu)施工在城市內(nèi)進(jìn)行得下管廊建造時(shí)進(jìn)行地下挖掘以及泥土運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候容易出現(xiàn)揚(yáng)塵情況。對此，建造公司應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場進(jìn)行噴灑設(shè)備，例如安裝噴霧泡，安裝在施工現(xiàn)場的四周，當(dāng)施工現(xiàn)場粉塵揚(yáng)起的時(shí)候就啟動(dòng)噴霧炮進(jìn)行噴淋，防止過多的粉塵進(jìn)入人們工作生活的環(huán)境，影響環(huán)境的同時(shí)還對人民群眾對身體健康。因此，盾構(gòu)施工一定要設(shè)立自動(dòng)化噴灑，設(shè)置好粉塵的系數(shù)，當(dāng)粉塵到達(dá)系數(shù)的時(shí)候自動(dòng)化進(jìn)行粉塵淋灑。此外，還可以在施工現(xiàn)場進(jìn)行降塵網(wǎng)的覆蓋，做好施工現(xiàn)場與生活工作區(qū)的劃分與隔離，最大限度地進(jìn)行粉塵隔斷，減少粉塵的污染，確保空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，確保施工人員與施工周邊人們的身體健康。

3.6 做好噪聲控制

施工現(xiàn)場噪聲污染也是非常嚴(yán)重地，不僅對施工現(xiàn)場人員產(chǎn)生影響還對施工周邊人們產(chǎn)生影響。而盾構(gòu)施工又涉及大型的設(shè)備，在運(yùn)行施工過程中難免會(huì)有噪聲發(fā)出。對此在進(jìn)行施工前期建造公司要做好隔音設(shè)備的安裝，在施工的四周設(shè)立隔音板，在盾構(gòu)地下現(xiàn)場也設(shè)立相應(yīng)的隔音材料。同時(shí)在施工現(xiàn)場設(shè)置好噪聲監(jiān)測系統(tǒng)，嚴(yán)格控制噪聲的產(chǎn)生。對此，建造企業(yè)可以引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化檢測儀器，一旦聲音達(dá)到某一指標(biāo)的時(shí)候直接就發(fā)出預(yù)警聲響，提醒相關(guān)施工人員降低聲音的產(chǎn)生。或者是采用相應(yīng)的措施將聲音消掉。此外，市政施工中也要注意時(shí)間，避免在周圍居民休息的時(shí)間進(jìn)行施工，影響人們正常的休息時(shí)間。

3.7 防止有毒有害氣體和強(qiáng)光污染

盾構(gòu)施工大部分都是在地下挖掘，地底下的情況有很多的不明情況，在挖掘過程中有可能出現(xiàn)一些有毒物質(zhì)、有害氣體出現(xiàn)。因此，在施工之前要針對地底物質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的勘察，了解清楚地下可能會(huì)有哪些物質(zhì)，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行挖掘的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意哪一些情況。尤其是對于一些高速隧道、鐵路隧道的建造要進(jìn)行全方位的勘測，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄下來。其次，建立出相應(yīng)的挖掘方案，讓施工人員能夠避免挖掘到大量的有毒物質(zhì)，釋放出相應(yīng)的有毒氣體。然后，如果規(guī)避方案與整體的挖掘線路相違背的就要做好施工人員的防毒、防害工作。例如，前鋒開挖人員要穿好相應(yīng)的防護(hù)服進(jìn)行地底挖掘。最后，針對挖掘過程中隧道做好相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)施，以及采取先進(jìn)的材料稀釋掉隧道中的有毒、有害氣體。同時(shí)，施工隧道要建立好通風(fēng)設(shè)備，做好抽風(fēng)工作，防止隧道中空氣是死空氣，這樣的話，在長期的施工中也是對施工人員健康非常不利的。而且，空氣的不流通容易導(dǎo)致隧道內(nèi)氧氣減少，容易造成施工人員出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，導(dǎo)致暈倒，出現(xiàn)安全事故。此外，隧道挖掘過程中光也是非常重要的，能夠幫助施工人員觀察前方挖掘情況，但由于隧道自身在地底下，沒有一絲光線，如果后續(xù)強(qiáng)光照著隧道對于施工人員的視覺感官會(huì)不適應(yīng)，造成相應(yīng)的強(qiáng)光污染。對此，在進(jìn)行隧道光線設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量地靠近自然光，避免施工人員的眼睛受到強(qiáng)光污染。對此，建造企業(yè)要不斷地關(guān)注行業(yè)的發(fā)展，適時(shí)的引進(jìn)相應(yīng)的技術(shù)，讓盾構(gòu)施工綠色建造技術(shù)更上一層。

4 結(jié)束語

當(dāng)下時(shí)代的發(fā)展，綠色建造技術(shù)在安全與高質(zhì)的前提下，更通過引入先進(jìn)性的技術(shù)促進(jìn)了建造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，此外，其從水資源、場地資源、材料資源等方面做好綠色建造，進(jìn)而降低投入成本，促使盾構(gòu)施工工程能夠得到更長久地發(fā)展。同時(shí)，對于盾構(gòu)施工地下管廊綠色建造技術(shù)的研究能夠?yàn)槿藗儬I造良好的生活環(huán)境，其研究結(jié)果也可以推行到其他各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，促進(jìn)和鞏固城市化的進(jìn)一步發(fā)展。