城市地下通道施工中的節能環保技術應用研究

祁宇飛

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，西安 710000）

1 引言

地下通道作為城市交通的重要組成部分， 其施工對城市的發展和居民的生活具有深遠影響。 但傳統的施工技術在能源消耗、材料浪費和環境污染方面存在明顯的缺陷。 因此，研究和開發新的地下通道施工技術，滿足節能和環保的需求，已成為該領域的研究熱點。

2 下穿通道施工的節能環保技術

2.1 節能材料的選擇與應用

城市交通建設中，下穿通道的施工過程不僅需要考慮經濟效益，更需要考慮環保和能源消耗的問題，因此，選擇合適的節能材料非常重要。 在眾多的建筑材料中，高性能混凝土與低碳材料因其獨特的性質而受到廣大工程師的青睞。 高性能混凝土（High Perlormance Concrete，HPC）是近年來建筑行業的重要創新之一，與傳統混凝土相比，具有混凝土結構所要求的各項力學性能。HPC 在強度、耐久性、工作性、稠度、體積穩定性和收縮性等方面都有顯著優勢。 由于其密實性高，孔隙少，有更好的耐久性和更長的使用壽命，意味著在整個生命周期中，對于維護和修復的需求將下降，能夠減少能源和資源的消耗。 此外，HPC 的高強度意味著在構造下穿通道時所需的材料耗費下降，施工成本降低，生產混凝土所產生的碳排放減少。 例如，部分低碳混凝土通過使用工業廢渣、粉煤灰等材料替代傳統的水泥成分，可以減少碳排放，循環利用工業廢料，實現了資源的高效利用，低碳材料在使用過程中，由于其優良的隔熱和保溫性能，能夠減少能源消耗，實現節能效果。

2.2 施工方法的優化

城市基礎設施建設中，針對下穿通道的施工，存在兩項核心技術——模板材料的循環使用和現場混凝土的再生技術，其在提高工程效率的同時， 降低了環境影響。 制作傳統模板時，通常需要大量的原材料，如木材或金屬，且材料利用率低，導致資源浪費，加劇環境污染。 近年來，模板材料循環使用技術主要依賴于高強度、耐久性強、不易變形的新型模板材料，如鋼模板和復合材料模板。 其結構簡單輕便，可以經受多次的施工壓力，組合連接方式靈活，適應性強，可以反復使用，減少了材料消耗。 此外，循環使用的模板降低了廢棄物的處理壓力，有助于維護施工現場的環境衛生，減少了對周邊環境的影響。 再者，現場混凝土再生技術在傳統施工中，混凝土澆筑后產生的廢料處理起來既費時又費力，而現場混凝土再生技術可以將這些廢料再次利用，通過特定的機械設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，避免廢舊混凝土對環境造成的污染。

2.3 水資源管理與再利用

在當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、清洗水循環使用系統的推廣，這種情況得到了有效改善， 該系統主要通過高效的過濾和凈化設備對使用過的潤滑和清洗水進行處理，去除其中的雜質和污染物，達到再次使用的標準，顯著減少了新鮮水的消耗，降低了污水的排放，減輕了對周邊環境的影響。

3 地下通道道路施工的節能環保技術

3.1 綠色建材的選擇與應用

再生骨料是通過對廢舊建筑材料進行處理與再加工而得到的建筑材料，將其應用在地下通道道路施工中，展現出明顯的環境與經濟雙重優勢。 從環境角度看，使用再生骨料能大幅度減少對自然資源的開采，同時降低廢棄物填埋的數量，緩解了生態壓力。 從經濟角度看，再生骨料的成本通常低于天然骨料的成本，且其性能經過技術處理與改良后，能確保地下通道道路的耐久性與承載能力。 環境友好型瀝青是對傳統瀝青進行改進后的產品， 其在生產與施工過程中對環境的影響有所減少。 該類瀝青在生產時，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， 可以通過修補或更換完成降級使用，節約能源、減少溫室氣體排放[1]。 此外，環境友好型瀝青還經常與再生骨料結合使用，進一步優化了道路的性能，延長了道路的使用壽命。

3.2 施工方法的優化

地下通道道路施工在追求工程質量和經濟效益的同時，對環保與節能的要求也日趨嚴格， 傳統的施工方法已逐步被新型、低碳的技術所替代。 傳統的瀝青施工通常需要將混合物加熱至高溫以確保其流動性和可塑性，但這一過程不僅耗能，同時還會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是兩種有效的應用。 抑煙瀝青的應用可以顯著降低瀝青和瀝青混凝土在拌和過程中產生的有毒有害煙氣和粉塵。 通過添加降黏劑和無機抑煙劑，減少了煙氣的生成，降低了煙氣的擴散，有效改善了施工現場的空氣質量，是地下通道施工中的環保舉措。 瀝青路面的再生技術在地下通道道路施工中同樣具有顯著的環保和節能效果。 通過對老舊瀝青材料的二次熱循環利用， 并添加再生劑， 可以延長材料的使用壽命。 此外，與新拌和瀝青相結合，再輔以外加穩定劑，使瀝青再生成為一種高效利用的資源技術， 減少了建筑廢物和新材料生產所帶來的環境壓力，也降低了整體施工成本。

3.3 塵埃與排放物管理

在施工過程中產生的塵埃和有害排放物對環境構成的威脅不容忽視。 塵埃抑制劑主要由特定的化學成分組成，能有效結合土壤和其他顆粒物，降低其在空氣中的擴散，降低施工現場的PM2.5和PM10的濃度，減少對環境和人體健康的危害。 施工過程中的廢氣處理設備是為了降低施工活動中產生的有害氣體排放。 傳統的施工設備和機械在工作過程中往往會釋放出大量的氮氧化物、碳氫化合物和顆粒物，都是導致空氣污染的主要原因。 因此，通過在施工現場部署廢氣處理設備及凈化裝置，可以有效捕獲并凈化這些有害氣體，使其達到排放標準。

3.4 能耗管理

太陽能輔助照明系統可以利用太陽能光伏板捕獲陽光并將其轉化為電能，再通過電池儲存和管理，為施工現場提供持續、穩定的照明。 與傳統的電力照明系統相比，太陽能輔助照明系統具有明顯的節能和環保優勢， 降低了對非可再生資源的依賴，從源頭減少了碳排放。 并且太陽能系統的運行維護成本較低，長遠來看有助于降低施工成本。 該系統還有助于減少施工現場的電網負荷， 為其他關鍵設備提供更為穩定的電力供應。 高效能瀝青攪拌設備通過采用先進的熱交換技術、優化的攪拌結構和自動化控制系統， 實現了更高的攪拌效率和更低的能耗。 具體而言，高效的熱交換技術確保了瀝青的均勻加熱，減少了能源的浪費；優化的攪拌結構減少了摩擦和磨損，延長了設備的使用壽命； 自動化控制系統能夠根據實際需求調整攪拌速度和溫度，避免了不必要的能源消耗。

4 地下通道樁基施工的節能環保技術

4.1 節能材料與技術

與傳統鋼材相比，高強度鋼材具有更高的抗拉、抗壓及抗彎曲性能，使工程師可在設計中采用更為精細、輕盈的樁體結構，進而減少施工中的鋼材消耗。 而環保型化學漿料的推廣使用，為樁基施工提供了綠色的地下保護層，相對于傳統化學漿料， 環保型化學漿料主要使用生物可降解、 無毒或低毒的組分，確保在液化、固化過程中不會產生有害物質并排放。 此外，這類漿料在施工過程中展現出良好的流變性和穩定性， 能夠在短時間內與土壤形成堅固的結合， 提高了樁基的穩定性和防水性。 與此同時，環保型化學漿料可以確保施工后的土壤和地下水不會受到污染， 為城市地下環境的長期健康提供了有力保障。

4.2 施工方法的優化

采用ZJD4000 型全液壓氣舉反循環鉆機進行同步鉆進，可以有效提高孔壁的穩定性，降低孔壁坍塌的風險，對于減少施工現場的環境影響至關重要。 施工過程中的技術優化也起到了關鍵作用，使用優質環保的PHP 泥漿，其物理和化學特性有助于保持孔壁穩定，減少坍塌的可能性。 同時，針對不同地層的鉆進施工，采取精確的控制策略十分必要，包括合理調節鉆壓、鉆進速度和轉速，以確保鉆孔效率和精確度的同時，減少能源消耗和施工廢物，提高了施工效率，也符合節能環保的原則[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現節能環保目標的重要環節。 在鉆孔過程中，由于液體的使用與施工現場地下水的存在，使用先進的技術手段，可以有效減少水資源浪費，同時減小施工過程對環境的壓力。 具體來說，鉆孔液循環使用系統和施工地下水的處理與回用技術， 已在實踐中得到了廣泛應用。 鉆孔液是在鉆孔過程中用于清洗、冷卻和穩定井壁的特種液體。 鉆孔液循環使用系統的設計采用先進的過濾、沉降和再生技術，再通過沉淀池的二次處理，可以得到可重復使用的清潔鉆孔液， 顯著降低了水資源和化學添加劑的消耗，減少了施工過程中的環境污染。 與此同時，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，如果不加以處理可能會干擾施工過程，甚至危及施工安全。 但直接排放地下水會造成水資源的浪費，并可能帶有污染物質，因此，地下水處理與回用技術應運而生，將地下水收集起來，然后通過過濾、沉降、去除雜質等步驟進行處理，得到達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場，或者用于其他需要的地方。

4.4 噪聲與振動控制

地下通道樁基施工過程中， 噪聲和振動是兩大關鍵環境問題，不僅影響周邊居民和建筑物的安寧，而且還可能對附近的結構造成潛在傷害。 傳統的鉆機在操作過程中會產生大量噪聲，這是其內部構件的高速旋轉和機械摩擦造成的。 現代的低噪聲鉆機， 通過改進設計、 使用特殊材料以及優化機械結構，降低了運行時的聲級。 例如，部分高級鉆機采用了特殊的隔音材料和優化的氣流設計，減少了聲音的傳播。 此外，精確的控制系統能夠保證鉆機在最佳狀態下運行， 避免不必要的噪聲。 然而，施工過程中產生的振動同樣會導致聲音傳播，而且還可能對附近的結構造成影響， 需要采取有效的振動隔離措施。 振動隔離技術主要利用特定材料或結構來吸收、散發或隔離由施工引起的振動。 例如，可以在鉆機下方設置專用的隔振墊，這些墊子由能夠吸收振動的材料制成，如橡膠或特殊合成材料；使用浮動基礎或隔振支撐也是隔離振動的有效方法，可以顯著降低由施工活動引起的地面振動。

5 結語

綜上所述， 采用綠色建材和高效施工設備可以顯著降低地下通道施工中的能源消耗和碳排放，優化施工方法和流程、減少材料浪費和環境污染可以實現城市地下通道施工的綠色化和高效化，為城市的可持續發展做出重要貢獻。