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复合式TBM绿色施工技术在城市轨道交通建设中的应用

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复合式TBM绿色施工技术在城市轨道交通建设中的应用 何良波 (中铁十八局隧道工程有限公司,重庆400707) 摘 要:以重庆轨道交通六号线二期铜锣山隧道复合式TBM施工为实例,实施TBM绿色施工全面贯彻落实 节水、节地、节材、节能,采用新工艺新技术以及环境保护的措施,基于建设资源节约型、环境友好型的原则成 功开展了复合式TBM绿色施工技术在城市轨道交通施工中的应用,施工效率高,且经济效果和环境保护效 果显著。 关键词:复合式TBM;轨道交通;绿色施工;节能环保;循环再利用 DOI:10.13219/j.gJgyat.2015.01.0l9 中图分类号:U455.31 文献标识码:B文章编号:1672—3953(2O15)O1—0072-04 当前我国城市轨道交通处于高速发展时期,城 全和水电能源、建筑材料等资源的节约。它涉及到 减少物质化生产、再生资源的循环利用、清洁生产、 环境保护等可持续发展的多个方面rJ]。 市轨道交通以其大容量、准时快捷、安全高效、低碳 环保等优势,成为当前及今后一段时期内我国城市 交通发展的重点。同时,轨道交通的修建对城市既 有建筑环境也具有潜在威胁与影响,其线路往往沿 城市主干道方向布设,施工过程中产生的噪音、粉 尘、污水、废气、耗能等不可避免地影响到施工现场 及周边的生活环境,为了尽量减少对地面的影响,隧 道工程大多采用TBM(盾构机、硬岩掘进机)施工, 重庆轨道交通六号线二期工程铜锣山隧道位于 重庆市南岸区,与轨道交通六号线一期工程起点相 接。隧道采用复合式TBM和钻爆法施工相结合, 隧道左、右线各全长5.6 km,其中复合式TBM施 工长度为2.7 km。围岩主要以砂质泥岩为主。 即便如此,仍无法避免对环境的影响与破坏。 实施TBM绿色施工全面贯彻落实节水、节地、 节材、节能的指导思想,采用新工艺新技术以及环境 2 复合式TBM绿色施工 2.1 施工设备的绿色再制造 本工程所采用的2台复合式TBM系采用优化 保护的措施,可以最大限度地节约资源与减少能源 的消耗,减少施工活动对环境造成的不利影响,保护 施工及周边人员的安全与健康,为建设资源节约型、 改造的二手TBM,原设备出厂早、老化严重,整体性 能较差;从绿色施工理念出发,针对重庆地铁特殊地 质设计,再制造为兼具硬岩和盾构特点的复合式单 护盾TBM,具有单护盾和土压平衡两种掘进模式, 使其既能适应绝大部分岩石地段,又能适应强风化、 中风化岩层地段、局部地段表层存在一定厚度的第 四系人工填土和粉质粘土的掘进施工[2]。这也是从 绿色施工理念出发,建设节约型社会、发展低碳经 济、实现可持续发展的需要【l3j。 环境友好型社会做贡献。同时,实施TBM绿色施 工也是促使建筑企业管理和技术创新的重要途径之 一,对于提高建筑企业自身经济效益和社会效益有 显著的影响。 1 TBM绿色施工概述 TBM绿色施工技术是指在TBM施工过程中 通过运用科学的管理措施和先进的技术手段,以资 源的高效利用为核心,以环保优先为原则,尽可能的 减少TBM施工对环境造成的负面影响,追求高效、 低耗、环保,统筹兼顾,最大限度地实现工程质量安 收稿日期:2014—08—02 同时对复合式TBM掘进机的配套设备、牵引 机车、龙门吊等设备使用完成后进行修复再制造,对 可循环利用的工器具、材料妥善保管,为保证TBM 资源设备再利用持续发展、降低消耗做好基础,为下 一个类似工程开展节约资金。 通常情况盾构施工采用同步注水泥砂浆的方式 回填管片与开挖洞壁之间的间隙,主要存在返浆、卡 2.2 新工艺新方法应用 作者简介:何良波(1982一),男,工程师,主要从事掘进机施工技 术管理工作hejin213x@163.com 国防交通工程与技术 圜 2015第l期 ・成果与应用・ 复合式TBM绿色施工技术在城市轨道交通建设中的应用 何良波 染、低噪音的电瓶牵引机车用于出渣及材料、人员的 输送。 2.4 资源节约与循环再利用 盾、管片上浮、堵管、收缩率较大形成空洞等诸多通 病,并且尚无有效的克服手段。针对上述情况,结合 重庆地铁特殊地质条件,在城市轨道交通施工中首 次管片背后采用豆砾石回填并注水泥净浆,有效克服 了管片上浮,并减少了管片间的错台、堵管,避免管片 背后回填后由于砂浆收缩导致空腔,显著提高了管片 衬砌的施工质量、减少了管片拼装及回填时间,更有 2.4.1 节水与水资源循环再利用 重庆轨道交通六号线二期铜锣山隧道复合式 TBM施工用水有效利用现场水源条件,增加反冲洗 过滤装置加强了市区非传统水源利用和循环水再利 用。 利于保证TBM纯掘进时间、提高掘进速度 ]。 2.3 以高效、节能、环保原则配置施工设备 在TBM施工前期准备阶段完成TBM选型工 作后,继续对TBM及其配套施工设备的适应性进 行优化研究,调整设计阶段的功能设置、设备配置、 本标段项目施工采用项目附近池塘水源,池塘 水泵送通过反冲洗过滤装置,进行过滤和除臭后进 入洞口高位水池,输送到TBM后配套水箱;TBM 冷却用水通过循环系统直接流回TBM后配套水 技术要求,使之更适合本工程的施工条件和施工环 境;TBM工地组装调试期间,再次研究论证复合式 TBM设备配置与功能,进一步优化,满足快速施工 需要,如同步注浆系统改为豆砾石吹填与管片底部 同步注浆相结合方案、豆砾石吹填设备由原来设计 的一备一用改为两台豆砾石吹填设备同时工作,豆 砾石吊机改造、新增二次注浆台车设备、电缆、水管 卷筒快速延伸改造等;在施工配套设备上,选择高 效、低噪音的进口变频节能风机与风筒,选择无污 洞口冷 却水塔 I 25℃ 箱,当回水温度大于25℃时通过温控开关控制导入 洞口冷却水塔冷却后流回洞口高位水池循环使用。 TBM施工产生服务用水流积到护盾内泵送到 TBM后配套污水箱,沉淀过滤后通过污水泵和排污 水管抽排到洞外污水处理系统,沉淀、净化处理达标 后用于现场降尘洒水、绿化、养护或排人市政排水系 统。 复合式TBM施工节水与水资源循环再利用如 图l所示。 25/"C/" 回水管温控羹 TBM水 冷却系统 反冲洗 过滤 装置 控\ 开关/ 洞口高 f进水管 I。 —百丽 水泵1 位水池 l进水泵。l 套水箱 水泵2 场地洒水降尘 绿化及养护 TBM施工 服务用水 用于fI I 处理 I 排污泵 I箱I 排污泵 系统I L一_J 图1 复合式TBM施工节水与水资源循环再利用 市政排水系统 洞内岩体 中渗水 2.4.2 节材与材料控制 轨、钢枕的周转次数,对于不用的周转材料及时回运 妥善处理。 (1)从技术方案上优化,在保证顺利施工的前提 下减少材料消耗。 (5)充分利用现有资源,尽量租赁办公和住宿用 房。如现场办公室及宿舍分别采用轻钢板房和活动 板房,尽可能采用已有构筑物做围挡,降低临建材料 使用以及加强临时房屋及轻钢板的重复使用。 2.4.3 节能与能源利用 (1)淘汰高耗能的用电设备,更换为先进高效的 (2)根据施工进度、库存情况合理安排材料的采 购、进场时间和批次,减少库存。 (3)加强现场材料堆放及安全保管制度,落实责 任,防止使用中材料不必要的损耗。 (4)采取技术和管理措施提高模板脚手架、钢 国防交通工程与技术 _l20l5第l期 ・成果与应用・ 复合式TBM绿色施工技术在城市轨道交通建设中的应用 何良波 而对周边环境污染,同时没有像爆破那样有大的冲 设备,提升用电设备的内部效率。 (2)加强维护,减少损耗。 (3)加装节能装置,减少能耗。 2.4.4 节地与施工用地保护 击,对围岩的损伤小,几乎不产生松弛、掉块,崩塌的 危险小,可减轻支护的工作量。振动、噪声小,对周 围的居民和结构物的影响小,尽量保持了原有地形 地貌和原有植被,避免了采用浅埋段明挖施工对周 边自然环境的破坏。 (2)对施工排出的污水、淤泥通过沉淀池,进行 沉淀过滤和消毒处理,在隧洞口附近设置沉淀池,对 (1)现场总平面布置合理、紧凑,临时办公用房采 用经济、占地面积小、对周边地貌环境较小的多层轻 钢防火型活动板房或将集装箱叠放在施工现场_5]。 (2)各类临建的占地面积应按用地指标所需的 最低面积设计,在满足施工要求的前提下尽可能减 少废弃地和死角,并尽量提高临时设施占地有效利 从隧洞内排出的生产污水进行沉淀净化后符合污水 排放标准才能排放。 用率,减少土地资源的占用。充分利用原有建筑物、 构筑物、道路、管线为施工服务。为减少组装场地的 (3)施工现场设置的油料库,库房地面和墙面做 防渗漏处理,指派专人负责油料的储存、使用、保管, 防止油料跑、冒、滴、漏污染土壤、水体。施工中产生 面积和减少土地资源的占用,两台复合式TBM后 配套台车采用边组装边步进;利用施工现场附近原 有建筑物租用为职工生活区。 (3)尽量利用原土回填,做到土方量挖填平衡; 施工现场的临时设施建设禁止使用粘土砖。 (4)因施工造成裸土的地块,及时覆盖沙石或种 的废油分类收集,经处理后回收利用,不能回收的采 用符合环保规定的方式进行处理,严禁乱烧乱倒,污 染环境。 (4)采用电瓶机车牵引矿车和材料及人员运输, 消除尾气排放,减少对洞内施工现场和大气的污染。 植速生草种,防止由于地表径流或风化引起场地内 水土流失。 3 实施效果 复合式TBM绿色施工技术在重庆轨道六号线 二期铜锣山隧道施工中成功应用,共完成左、右线 5.4 km隧道掘进施工任务,最高月进尺407 m。复 合式TBM绿色施工技术对于多山城市轨道交通隧 (5)按有关要求做好施工弃碴的治理,保护施工 开挖边坡的稳定,防止料场、永久建筑物基础和施工 场地的开挖弃碴冲蚀河床或淤积河道。工程施工产 生的弃碴全部运至业主指定的弃碴场集中弃碴,弃 碴场坡脚设浆砌卵石挡碴墙;并做好排水系统,弃碴 场顶部设排水沟,底部设透水软管盲沟,以防止弃碴 流失,污染环境。弃碴全部运至弃碴场后,将弃碴场 整平,覆盖厚度不小于50 cm土。 2.5 环境保护措施 道工程的适应性更强,通常在相同或者类似地质条 件下,土压平衡盾构机掘进速度可达200~250 m/ 月,基于单护盾的复合式TBM掘进速度可达25O~ 350 m/月,复合式TBM掘进速度提升20 以上。 参考文献 [1]龙伟雄.绿色施工技术在建筑施工中的应用研究fJ].建 筑技术,2012(11):178 (1)采用复合式TBM在城市轨道交通领域施 工,其环境保护效果显著。相同地质条件下,盾构机 施工由于采用螺旋输送机出渣,刀盘内必须强制注 入大量的膨润土等渣土改良剂,弃碴最终会对环境 造成污染;而复合式TBM通常情况下采用开敞式 [2]王俊.复合式TBM在重庆地铁实践中的关键技术研 究[J].现代隧道技术,2011(6):88—89 [3]齐梦学.再制造TBM在我国应用初探口].国防交通工程 与技术,2011(4):5-8 模式掘进,无须添加改良剂,因而对保护环境具有重 要意义。相对于通常的硬岩掘进机,复合式TBM 在浅埋段和泥土层段可直接以土压平衡模式掘进通 过,避免了土体加固应用大量化学浆液或者水泥浆 [4]郭惠川.豆砾石回填灌浆工艺在复合式TBM施工中的 应用[J].国防交通工程与技术,2013(4):52—54 [5]刘波,孙超,王月栋,等.新加坡环球影城工程绿色施 工及文明施工[J].施工技术,2011(7):13—16 On the Application of the Green Construction Technology of Compound TBM to the Construction of Urban Track Transit (上转第43页) 国防交通工程与技术 口 2015第1期 ・研究与设计・ 砂浆车运行搅拌双电源控制系统的设计 涂建军 运输的时间,进而加快了工程的建设进度。 V交流电引入星三角降压起动器5,启动星三角降压 起动器5,使砂浆车搅拌电机6运转,搅拌砂浆。 当砂浆车在运行状态下(即由蓄电池牵引机车 牵引从装浆地点到使用现场路途中),砂浆车不能得 到工频电源AC380 V,此时,将转换开关(1)3和转 换开关(2)4扳到另一位,断开星三角减压起动器5, 接入变频电源插头(四柱)7和变频电源插座(四孔) 4 结束语 由于利用变频电源供电,有效节约砂浆的运输、 制备周期,不仅保证了工程质量,还可以缩短工程建 设时间。所设计的系统在地铁盾构施工等现场得到 了广泛的应用。 参考文献 [1]姜晨光.地铁工程建造技术[M].北京:化学工业出版社, 2O1O 8,此时使用机车蓄电池组10电源,通过变频器9控 制来供给交流变频电源,使砂浆车搅拌电机6运转 搅拌砂浆,可以使砂浆车在运行途中搅拌。 对于砂浆长距离异地运输,在运输砂浆的同时, 利用统筹方法对砂浆进行搅拌,有效节约了砂浆在 [23喻和春.地铁盾构施工蓄电池矿用机车选型与车辆编组 [J].山西建筑,2009,35(4):340—341 工频电源供电下的搅拌时间,进而缩短了砂浆生产、 On the Design of the Dual_-Power Control System for both the Motion of the Mortar Truck and Its Mixing Operation Tu Jianjan (The Research Iatnitution of Engineering Machinery of the Lanzhou Locomotive Co.Ltd.of the Noah Locomotive Group of China,Lanzhou 730050,China) Abstract:Mortar trucks can not perform the mixing operation on the way of transportation because of there being no proper power supply for them,which affects the needs of the project.To solve the problem,the battery power of the battery—powered locomotive,which is used for transportation in the shield construction for subway projects,is planned to be used as the power source for mortar trucks.With the fact that the DC power of the battery should be converted into frequency-varying AC power before it is used for the AC motors and the power capacity of the battery is limited taken into account.a dual—power control sys— tam is thus designed for both the motion of the mortar truck and the mixing operation.The mixing control system can help real— ize the mixing operation when the mortar truck is in motion.And when the truck stops,the engineering frequency power is sup— plied to the truck for the mixing operation,so the truck can continue the normal operation of both mixing and slip—casting.As the frequency-varying power is used as the power supply,both the transportation period and the mortar-preparing time are el- fectively shortened,which not only ensures the quality of the project,but also shortens the construction duration of the project. The dual power control system is widely used at the shield construction site. Key words:mortar truck;motion and mixing;dual power control system;shield;battery-powered locomotive (下接第74页)He Liangbo (The Tunnel Co.Ltd.of the 18th Bureau Group of China Railway,Chongqing 400707.China) Abstract:With the construction of the compound TBM for the second phase of the Tongluo Mountian Tunnel of Line 6 of the Chongqing Metro as a practical example,the implementation of the TBM green construction is carried out to put into full prac— tice the measures of water conservation,land saving,material saving and energy saving with the help of new techniques and an— vironment—protecting measures.Based on the resource-saving and environment—friendly principle of construction,the application of the green construction technology of compound TBM to the construction of urban rail transit is successfully implemented, with greater construction efficiency and obvious economic and environment-protecting effects achieved.The project may serve as useful reference for other similar projects. Key words:compound TBM;track transit;green(environment—protecting)construction;energy conservation and environmental protection;recycle 国防交通工程与技术_囵2015第l期 

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