地下廊道双模掘进机节能减排效益

发布时间：2022-10-02 21:14 热度：

　　中交二航局研发了浅埋廊道掘进装配一体化施工技术，并在成都北改线B标段综合管廊项目应用。与传统施工方法相比，该设备及施工技术具有施工安全、占用道路面积少、施工噪音小、碳排量小、绿色环保等优点，符合建筑产业绿色、节能的建筑理念。经应用验证，达到了节约材料、降低施工能耗、减少碳排量的节能环保效果；该技术不仅可用于地下综合管廊工程，也适用于城市下穿隧道工程。

　　关键词：预制装配；移动支护；节能减排；效益

　　1项目概况

　　1.1项目背景

　　随着我国建筑技术的提高，以现浇为主的传统建筑产业并不能满足节能减排的建筑理念。我国开始推行建筑工业化，并明确提出成都为四川省建筑产业现代化试点城市之一。成都北改线B标段综合管廊工程作为工业化装配式施工试点的示范性项目，采用中交二航局自主研发的具有专利产权的预制拼装地下廊道双模掘进机，优化管廊结构形式，配合基于该设备的机械化快速施工方法进行施工，相比传统明挖现浇施工，可节省能耗，减少污染物排放。

　　1.2项目内容

　　综合管廊主廊施工范围全长约1068m，其中预制段长度为760米，共389环管片，采用掘进装配一体化施工技术施工；剩余308米采用明挖法现浇施工。

　　2节能减排原理

　　利用掘进装配一体化施工技术代替传统的施工技术，降低设备使用量，节省围护结构、耗油量，减少了污染物排放量，达到节能减排的目的。

　　3技术内容

　　3.1实施方案

　　浅埋廊道掘进装配一体化施工技术工艺流程主要为：管片进场→管片拼装→前舱支护板内土方开挖→设备顶推→同步注浆→尾舱支护板内土方回填。该技术主要通过以下两方面达到节能减排的效果：预制标准段采用新设备，双模掘进机自带支护板，节省了围护桩，节约围护结构施工所需的机械设备油耗，减少碳排放；预制标准段采用新工艺，能提高工效、缩短工期。图1设备实物图图2设备效果图

　　3.2技术特点

　　（1）新技术-浅埋廊道掘进装配一体化施工技术浅埋廊道掘进装配一体化施工技术主要依靠中交二航局自主研发的预制拼装地下廊道双模掘进机及配套的机械化快速施工方法。集开挖支护、管片拼装、吊装、顶进、同步注浆、土方回填等功能于一体。基坑采用设备自带的支护板进行支护，支护板随设备推进而推进，达到移动支护的效果，可减少传统明挖挖法施工给地面交通带来的不利影响，同时具有施工组织灵活，施工效率高等特点。（2）新设备-预制拼装地下廊道双模掘进机为了实现浅埋廊道掘进装配一体化施工技术，中交二航局自主研发的预制拼装地下廊道双模掘进机，是一种用于分片预制装配化地下管廊的管片拼装设备，该设备已申请专利。（2）管廊预制管片采用“马蹄形”断面结构设计预制管片采用“马蹄形”断面结构设计，具有结构受力更合理，断面利用率高等特点。构件结构尺寸更小，有利于工业化预制生产及运输。通过增加竖向隔墙，可实现单仓变双仓，双仓变三仓的自由组拼，有利于管片预制生产工业化，断面示意详见图5-7。管片接头处采用止水橡胶密封止水，设计使用寿命可达100年。与传统矩形节段预制管廊相比，分片式预制管廊整环结构重量减轻了40%，大幅降低了运输安装的难度和成本3.3技术关键点采用预制拼装地下廊道双模掘进机进行施工，该设备其主要结构由开挖支护舱、管片拼装舱、回填支护舱等五大结构、七大系统和其他配套系统组成。可同步进行土方开挖、管片吊拼装与廊道延伸、土方回填等多道工序，它将传统施工工艺升级并应用到分片预制管片的施工中，能极大的提高施工效率，也能很好的控制成本。设备结构如图8。

　　4推广应用条件

　　4.1应用条件

　　浅埋廊道掘进拼装一体化施工技术是国内首次采用分片预制、掘进机装配一体化施工的一种全新的地下综合管廊建造技术，具有高效节能、质量更优、绿色环保等多项优点。适用于埋深8米，曲线半径大于300m的分片式地下综合管廊建设。根据应用总结，该技术适用于粘土、粉质粘土、松散卵石等地质情况。

　　4.2存在问题

　　浅埋廊道掘进拼装一体化施工技术，减少了基坑暴露时间，对周边建筑物影响较小，噪音污染小，减少了城区施工对周边居民的打扰，但仍存在一些问题仍需改进：（1）复杂的地上、地下管线对设备顶进影响较大；（2）同步回填功能暂未达到预期效果。

　　4.3推广建议

　　（1）增加自掘进功能，取代挖机开挖，提高开挖工效，减少排放。（2）增加皮带传送机，搭配设备自掘进功能，提高同步回填工效。（3）增加可调挡板，实现不迁改管线，设备即可通过。

　　5效益分析

　　5.1节能效益

　　结合传统的综合管廊现浇施工经验，从地基处理、围护结构施工、主体结构施工直至覆土回填完成，相比浅埋廊道掘进装配一体化施工技术，其中主要耗能过程分别为围护桩施工、喷射混凝土，则本项目760m预制段若采用传统现浇施工方案施工，所产生的能耗如下表2。浅埋廊道掘进装配一体化施工技术：本项目760m预制段共389环预制管片，根据截至目前的耗电量取平均值,设备每拼装掘进1环耗电量为150KW，则760m预制段施工该设备耗电量为389*150=58350KW电能标准煤转换系数为0.33。则760m预制段施工消耗的标准煤为58350×0.33/1000=19.3t柴油比重按0.86kg/L计，标准煤按每吨柴油折标准煤系数1.4571,替代燃油量为19.3*1000/1.4571/0.86=15401.7L节省耗油量：84005.7-15401.7=68604L节约标准煤:68604*0.86*1.4571/1000=85.9t二氧化碳减排量:85.9×2.4567=211.03t则采用浅埋廊道掘进装配一体化施工技术每延米节省耗油量90.3L，每延米节约标准煤0.113t，每延米二氧化碳减排量0.28t。

　　5.2经济效益

　　对传统现浇施工方案与分块预制装配施工方案的投资费用作对比，测算表详见表3、表4，含预制拼装地下廊道双模掘进机设备摊销费用。根据测算，蜀龙五期综合管廊340m现浇段总投资额3109.14万元，340m现浇段总成本2953.68万元，760m预制段总投资额4552.58万元，760m预制段项目总成本4324.95万元，则可得以下结论（1）采用浅埋廊道掘进装配一体化施工技术，每延米节省投资为3109.14/340-4552.58/760=3.15万元采用浅埋廊道掘进装配一体化施工技术，每延米利润为（4552.58-4324.95）/760=0.3万元预制拼装地下廊道双模掘进机设备购置费用1288万元，则设备投资回收里程为1288/0.3=4.3Km

　　6结语

　　项目实施过程中，积极宣传贯彻节能减排政策，收集国内外管廊施工的先进技术，通过召开知识讲座与知识竞赛的方式提高项目部人员节能环保意识和技能水平，将先进的节能环保技术与理念引入到项目日常管理中，对节能减排工作有极大的促进作用。新工法、新结构、新设备三管齐下，浅埋廊道掘进装配一体化施工技术实现了工厂化预制、机械化快速拼装，填补了国内综合管廊装配化施工空白，突破了传统综合管廊施工效率低、成本高、交通影响大的桎梏，顺应了建筑行业智能建造、绿色环保的发展方向，并有力推动了地下工程装配化建造技术的进步，对未来城市建设具有革新式影响。

　　作者：黄伸龙