地下交通基礎(chǔ)設(shè)施的綠色施工研究

何 青

同濟(jì)大學(xué) 上海 200092

在我國快速城市化與機(jī)動化的背景下，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地供需矛盾日益突出。城市地下基礎(chǔ)設(shè)施施工通常面臨作業(yè)量大、未知不確定性因素多、市政管線密集、地面交通繁忙等挑戰(zhàn)，施工難度和工程造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通地面道路。本文對已有國內(nèi)外地下交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色施工優(yōu)化研究進(jìn)行歸納和梳理，對實(shí)現(xiàn)地下交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色施工的理論和方法進(jìn)行深入的研究和探索，旨在為地下交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色施工理論及實(shí)踐提供借鑒。

1 隧道工程綠色施工研究

由于地質(zhì)條件、周圍環(huán)境的復(fù)雜性及難預(yù)見性，隧道盾構(gòu)施工是地鐵建造過程中難度最大、危險系數(shù)最髙且資源消耗最多的單位工程之一。李岳等[1]選取對綠色施工影響程度大的盾構(gòu)掘進(jìn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工、地表及建筑物變形沉降比例、預(yù)制構(gòu)件占地面積有效利用率等要素作為評價指標(biāo)，運(yùn)用模糊評價法進(jìn)行評價。柴慶水[2]依據(jù)南昌地鐵1號線某標(biāo)段的工程數(shù)據(jù)，確定了隧道主體開挖、盾構(gòu)推進(jìn)和同步注漿這3個功能應(yīng)作為進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化的重點(diǎn)研究對象；同時對盾構(gòu)刀具修復(fù)及保護(hù)刀再制造技術(shù)、同步射流泥餅防治技術(shù)和施工廢水循環(huán)利用技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用分析。

上海軌道交通11號線徐家匯站—上海游泳館站區(qū)間盾構(gòu)穿越零陵路時，也將穿越運(yùn)營中的軌交4號線上海體育館站—上海體育場站區(qū)間隧道，形成三層四線立體穿越形式。針對該工程，肖瀟等[3]采用三維有限元方法，模擬了多線疊交盾構(gòu)隧道施工的整個過程。利用單元生死技術(shù)和重復(fù)設(shè)定單元屬性等方法實(shí)現(xiàn)土體卸荷、盾構(gòu)推進(jìn)、管片拼裝以及注漿硬化等動態(tài)施工過程，針對多線疊交盾構(gòu)施工穿越既有隧道區(qū)域所引起的地層變形進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)地表沉降最大值的位置與盾構(gòu)機(jī)頂推面位置有一定關(guān)系；當(dāng)兩線隧道穿越完成后，地表沉降的最大值位置與單線隧道穿越引起的最大值位置相比會發(fā)生一定量的偏移。同樣針對該工程，張曉清等[4]對軟土疊交隧道工程在決策階段、施工階段和運(yùn)營階段分別建立了綠色評價指標(biāo)體系并進(jìn)行了灰色評價。李岳等[1]基于多個越江隧道項(xiàng)目資料，針對盾構(gòu)段運(yùn)用模糊綜合評價法建立評價指標(biāo)，結(jié)合定性和定量2種方法對上海某越江隧道工程進(jìn)行實(shí)例評價，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)推進(jìn)精細(xì)化控制、管片配筋優(yōu)化對綠色施工整體影響較大。此外，張紹寬等[5]進(jìn)行了系統(tǒng)的淺埋暗挖地鐵區(qū)間隧道綠色施工生產(chǎn)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化配套研究，涵蓋暗挖出渣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、拌和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、暗挖除塵通風(fēng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、隧道節(jié)能照明系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、暗挖信息化施工系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化各系統(tǒng)方面的內(nèi)容，涉及提升系統(tǒng)、洞內(nèi)外出渣運(yùn)輸及清洗設(shè)備、混凝土拌和設(shè)備、洞內(nèi)除塵設(shè)施、洞內(nèi)通風(fēng)設(shè)備、LED照明系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、洞內(nèi)通信設(shè)施各生產(chǎn)設(shè)施配置要求，從而降低能源消耗。Brousse等[6]基于1995年和2002年的對比實(shí)驗(yàn)，介紹了位于法國巴黎北部Landy隧道南端的車輛廢氣對環(huán)境的影響。Imaizumi等[7]研究了沿“T”交叉口隧道聲音傳播和語音傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。仝慧嬋[8]對某實(shí)施2010版《建筑工程綠色施工評價標(biāo)準(zhǔn)》的工程進(jìn)行了效果分析，結(jié)果表明建筑施工過程中合理的施工措施能有效地節(jié)約資源能源，并提出提高人們綠色施工意識和自主行為是推動綠色施工最有效的方法。

2 地下路面綠色施工研究

地下施工空間相對狹窄而且封閉，通風(fēng)與照明條件較差，而傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料HMA施工時一般要保持相對較高的攤鋪溫度，溫拌瀝青混合料WMA（Warm Mix Asphalt）生產(chǎn)施工工藝為此提供了一個良好的解決方案。程一鳴[9]為研究分析溫拌瀝青在隧道中應(yīng)用的節(jié)能減排效果，檢測調(diào)研了浙江臺金高速公路蒼嶺隧道建設(shè)工程溫拌瀝青混合料試驗(yàn)段鋪筑情況，其研究結(jié)果表明：隧道溫拌瀝青混合料可明顯降低CO、CO2、SO2等有害氣體的排放，改善隧道鋪裝環(huán)境；Evotherm溫拌瀝青混合料可節(jié)省燃料 30%，減少煙塵排放量50%以上。

陶秋霖[10]研究了Evotherm溫拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)及路用性能，研究結(jié)果表明，摻入5%SBS改性瀝青質(zhì)量的溫拌劑，在試驗(yàn)所用溫度130～150 ℃之間，約為140 ℃拌和的溫拌瀝青混合料，除水穩(wěn)定性和低溫性能略有下降之外，其余各項(xiàng)使用性能相比普通熱拌瀝青混合料變化均不大。隧道溫拌技術(shù)節(jié)能減排效益顯著，建設(shè)期節(jié)約燃油114.256 toe，節(jié)能163.222 tce，施工現(xiàn)場的瀝青煙減少了90.2%，CO2排放減少61.5%，抑止人體代謝能力的CO減少69.9%，具有臟器傷害作用的NOx和SO2減幅分別達(dá)到73.5%及74.4%。

3 地鐵車站綠色施工研究

馬蒙蒙[11]基于深圳地鐵9號線明挖車站歸納了地鐵明挖車站綠色施工環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)技術(shù)，如雨水收集利用技術(shù)、地鐵車站基坑降水收集利用技術(shù)、地鐵車站可回收錨索施工技術(shù)、地鐵車站主體結(jié)構(gòu)單側(cè)支模板施工技術(shù)、泥漿凈化分離處理技術(shù)、鋼筋直螺紋連接技術(shù)、可組裝定型立柱架技術(shù)與風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈照明技術(shù)，并對上述技術(shù)進(jìn)行了適用性與經(jīng)濟(jì)效益分析。李偉[12]針對我國地鐵工程的建設(shè)發(fā)展情況，提出綠色管理要點(diǎn)及BIM技術(shù)、盾構(gòu)管片預(yù)埋滑槽技術(shù)、模架技術(shù)、雨水及基坑降水收集利用技術(shù)、太陽能、空氣能熱水技術(shù)、風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明技術(shù)、臨時設(shè)施定型化、標(biāo)準(zhǔn)化、工具化技術(shù)、蓋挖逆作施工技術(shù)、克泥效加固技術(shù)、預(yù)備注漿系統(tǒng)技術(shù)、廠棚化和雨篷防護(hù)技術(shù)、測量機(jī)器人遠(yuǎn)程自動監(jiān)測技術(shù)等地鐵綠色施工關(guān)鍵技術(shù)。肖光發(fā)[13]依據(jù)綠色施工理論以及地鐵工程的特點(diǎn)，采用目標(biāo)分解法初步構(gòu)建了地鐵綠色施工評價指標(biāo)體系和基于模糊物元的地鐵綠色施工評價模型，運(yùn)用模糊層次分析法計(jì)算各個指標(biāo)的權(quán)重，對西安地鐵工程4號線項(xiàng)目進(jìn)行了評價。

4 結(jié)語

本文針對隧道、地下路面、地鐵車站等地下交通基礎(chǔ)設(shè)施施工的專業(yè)性和特殊性，對已有的國內(nèi)外地下交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色施工優(yōu)化研究進(jìn)行歸納和梳理，結(jié)論如下：

一方面，目前有關(guān)地下交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色施工的理論研究以定性分析和評價為主，而定量研究比較薄弱；另一方面，國內(nèi)外關(guān)于地下交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色施工優(yōu)化多是針對施工過程本身的技術(shù)改造和施工管理。而由于地下交通基礎(chǔ)設(shè)施施工地點(diǎn)多在城市中心區(qū)，施工期間通常會影響機(jī)動車出行，引發(fā)的繞行和延誤也會產(chǎn)生很大的環(huán)境影響。未來可能的研究方向是結(jié)合交通組織規(guī)劃理論與方法實(shí)現(xiàn)施工期間建筑、交通系統(tǒng)整體的綠色施工要求。