浅析绿色施工技术在地铁盾构施工中的运用_开题报告

近代工业化突飞猛进、城市化进程加速，人们对地球过度的开发，改变了自然界的物理环境因素，最后导致全球性的能源、资源危机。如今，工程建筑行业已由粗放型进入了品质时代，越来越多的人开始关注工程施工环境质量及节能方面的科技含量。

1、国内文献引论

吴钢伟在《浅析“绿色环保、节能减排”在工程施工中的实施》中提到，“绿色环保、节能减排”可分为三个层面，即工程材料应用、工程设计、工程施工方面的环保节能技术。杜运兴在《土木建筑工程绿色施工技术》一书中对土木建筑工程绿色施工技术知识作了介绍，具体阐述了绿色施工管理，施工过程中扬尘、噪声、光污染、水污染、建筑垃圾等的控制方法，施工过程中的节材与材料资源利用，节水及水资源利用、施工节能、节地措施等。

2、国外文献引论

英国建筑研究组织环境评价法（BREEAM）是由英国建统研究组织（BRE）和一些私人部门的研究者最早1990年共同制定的。目的是为绿色建筑实践提供权威性的指导以期减少建筑对全球和地区环境的负面影响。该评价条目包括9大方面：管理——总体的政策和规程；健康和舒适——室内和室外环境；能源——能耗和CO2排放；运输——有关场地规划和运输时CO2的排放；水——消耗和渗漏问题；原材料——原料选择及对环境的作用；土地使用——绿地和褐地使用；地区生态——场地的生态价值；污染——（除CO2外的）空气和水污染。

美国绿色建筑委员会（USGBC）在1995年提出了一套能源及环境设计先导计划（LEED Leadership In Energy & Environment Design）在2000年3月更新发布了它的2.0版本。这是美国绿色建筑委员会为满足美国建筑市场对绿色建筑评定的要求，提高建筑环境和经济特性而制定的一套评定标准。LEED2.0（能源及环境设计先导计划评定系统2.0）通过6方面对建筑项目进行绿色评估。包括：可持续的场地设计、有效利用水资源、能源与环境、材料与资源、室内环境质量和革新设计。在每一大方面，USGBC都提出了前提要求，目的和相关的技术指导。如对可持续的场地设计，基本要求是必须对建筑腐蚀物和沉淀物进行控制，目的是控制腐蚀物对水和空气质量的负面影响。如有效利用水资源这一方面，有节水规划，废水回收技术和节约用水等要求。

二、^范文提纲

（一）绿色施工概述及意义

1．绿色施工的概念

绿色施工作为建筑全寿命周期中的一个重要阶段，是实现建筑领域资源节约和节能减排的关键环节。绿色施工是指工程建设中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源并减少对环境负面影响的施工活动，实现节能、节地、节水、节材和环境保护（“四节一环保”）。

2．绿色施工的内容

绿色施工应是可持续发展理念在工程施工中全面应用的体现，它并不仅仅是指在工程施工中实施封闭施工，没有尘土飞扬，没有噪声扰民，在工地四周栽花、种草，实施定时洒水等这些内容，它还涉及到可持续发展的各个方面，如生态与环境保护、资源与能源利用、社会与经济的发展等内容。它同绿色设计一样，涉及到可持续发展的各个方面，如生态与环境保护、资源与能源利用、社会与经济发展等。真正的绿色施工应当是将“绿色方式”作为一个整体运用到施工中去，将整个施工过程作为一个微观系统进行科学的绿色施工组织设计。绿色施工技术除了文明施工、封闭施工、减少噪音扰民、减少环境污染、清洁运输等外，还包括减少场地干扰、尊重基地环境，结合气候施工，节约水、电、材料等资源或能源，环保健康的施工工艺，减少填埋废弃物的数量，以及实施科学管理、保证施工质量等。

3．城市地铁施工的现状及提倡绿色施工的必要性

城市内公用设施密集，地面交通繁忙，明挖隧道施工严重干扰城市生活，如果隧道埋深较大，地质又复杂时，明挖法建造隧道则很难实现。盾构法施工城市地下铁道等各种隧道具有对地面环境影响小、地表占地少、不受地表环境限制、不受天气条件限制、适应地层范围宽等明显优点因而被广泛采用。

然而，施工行业的现状反映出，大多数承包商注重按承包合同、施工图纸、技术要求、项目计划及项目预算完成项目的各项目标，没有运用现有的成熟技术和高新技术充分考虑施工的可持续发展，绿色施工技术并未随着新技术、新管理方法的运用而得到充分的应用。施工企业更没有把绿色施工能力作为企业的竞争力，未能充分运用科学的管理方法采取切实可行的行动做到保护环境、节约能源。随着盾构施工项目的增多，越来越多的单位加入到盾构隧道施工中，由于管理水平及施工经验的差距，盾构事故也随之增多。故而，盾构施工中提倡绿色施工技术，是必然的选择和要求。

（二）工程概况

1．工程简介

陕西省西安市地铁三号线TJSG-14标，自辛家庙～广泰门区间左线起讫里程ZDK34+838.690～ZDK36+634.472，全长：1818.958m（长链23.176m）；区间采用盾构法施工，区间平曲线最大半径500米，最小半径400米，最大纵坡25‰，由东北二环折向东，沿广安路近东西走向，该区间为地下区间，底板埋深约18.0～28.0米。

2．盾构法定义

所谓盾构工法就是在称为盾构（shield）的钢壳之内控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳进行隧道推进、出渣，并在其尾部拼装称其为管片（segment）的衬砌构件，然后用千斤顶顶住已经拼装好的衬砌，利用其反力将盾构向前推进，同时实施壁后注浆（back-fill grouting）的一种建造隧道的施工方法。

盾构工法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑作为工作井（working shaft），用作盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处开始前进，在地层中沿着隧道的设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过推进油缸（千斤顶）传至盾构尾部已拼装好的预制衬砌管片上，再通过管片传到工作井内的反力架上（后期靠管片与土体间的摩擦力提供）。在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方、拼装管片。如此循环，推到另一竖井或基坑的设计预留孔洞后检修再次推进或解体吊出。

3．盾构机选定

土压平衡盾构推进施工中因施工管理过失所造成的工程工期延迟、工程成本增加、成型隧道质量不符合合同或规范、对相关方造成损害等事实的行为。通过分析土压平衡盾构推进施工中常见的问题与施工管理过失的定义，经过逐一层层分析，得出开挖面失稳、泥饼（次生岩块）、喷涌、管片错台、成型隧道渗漏水、管片超限（含上浮）、管片扭转、管片破碎开裂、盾构机“卡壳”、盾构机刀具刀盘非正常磨损等土压平衡盾构推进施工中推进施工管理过失情形。理论与现场实践相结合全面系统地对其分析原因并提出预防与解决的方法。

基于绿色施工的理念，综合考虑安全、成本、环保、资源消耗等因素；本工程决定选用土压平衡盾构进行隧道土体开挖。针对由于地下水丰富，螺旋输送机在出渣过程中难以形成有效土塞效应的问题，对渣土改良系统进行优化，利用高分子聚合物的强粘合性及吸水性对富水砂砾地层的渣土进行改良，提高其流塑性及保水性，使盾构出渣正常，保障螺旋输送机内能形成有效的土塞效应；针对特殊区段渣土改良不能进行有效控制喷涌，安全风险大的难题，采用保压泵装置（由拖式混凝土泵优化改装而成）出渣技术，以保证特殊区段盾构施工的安全。

（三）节能及技术改良

1．渣土改良

渣土改良的主要目的是使渣土具有较好的土压平衡效果，保持开挖面稳定，控制地表沉降；改善渣土的流动性和止水性，使渣土具有良好的流塑性，保持螺旋顺畅排土；可以有效防止刀盘结“泥饼”；降低刀盘扭矩及螺旋输送机扭矩，降低对刀具和螺旋输送机的磨损，提高掘进效率。

渣土改良效果的成功与否，将直接影响到盾构机的掘进速度，掘进模式、掘进成本等。由于西安地铁三号线14标的地质情况多变，必须根据实际地质条件采用不同的渣土改良方式，及时改变掘进模式。在砂层，由于砂层的内摩擦角大，渣土的摩擦阻力大，难以获得良好的流塑性，地层渗透系数大，可以采用膨润土和泡沫混合的方式进行推进施工，同时也可以单独注入膨润土进行推进施工,单纯加泡沫与膨润土可能难以达到理想的渣土改良效果，因此可以适当加入增压水进行渣土改良。在长时间停机的情况下，尽量在土舱内蓄土，加入膨润土等添加剂，保证土质的流塑性。膨润土必须进行膨化，否则很难达到理想的渣土改良效果。在黄土或者黏土层，可以只用泡沫与水进行改良，泡沫注入率可以适当减小。在施工过程中，操作手要注意控制扭矩、转速、推力和贯入量等掘进参数的设定，尤其要注意控制转速和贯入量。在砂层推进过程中，刀盘的经验转速是0.8～1.2rpm，这样可以减小对周围土体的扰动，可以减少工程施工中地面沉降、塌方等事情的发生。在推进结束后及时进行泄压，推防止再次启动时贯入度过大造成刀盘“卡死”现象。

2．其他具有可实施性的节能措施。

（1）及时做好维修保养工作，使机械设备保持低耗、高效的状态。

（2）合理安排工序，提高各种机械的使用率和满载率，降低各种设备的单位耗能。施工现场分别设备生活区、施工区的用电控制指标，定期进行计量、核算、对比分析，并有预防与纠正措施。

（3）选用高效节能、高科技含量的施工机具，严禁使用淘汰的耗能机具。优化使用国家、行业推荐的节能、高效、环保的施工设备和机具，选用变频技术的节能施工设备-消防供水泵等。

（4）临时用电选用节能型灯具，临电线路合理设计、布置，临电设备采用自动控制装置。

（4）合理配置采暖、风扇数量，规定使用时间，实行分段分时使用，节约用电。

（6）在施工组织设计中，合理安排施工顺序、工作面，以减少作业区域的机具数量，相邻作业区充分利用共有的机具资源。安排施工工艺时，避免设备额定功率远大于使用功率或超负荷使用设备的现象。

（7）临时设施采用节能材料，墙体、屋面使用隔热性能好的材料，减少冬天取暖设备的使用时间及耗能量。

（四）节能减排

清洁生产是企业践行责任、追求效益的重要举措，该项目在创建文明工地的过程中，实行减尘、降噪、除渣三同步，城市治理与治污减霾相结合，在现场内采用了全封闭式喷锚料拌合站，砂石料仓设置卷帘，实行砂石料的封闭式管理，最大限度地解决了预拌喷锚料生产过程中粉尘飞扬造成的环境污染难题，同时也减少了噪音对周边居民的影响，真正做到了闭合管理，达到清洁生产，强化了劳动保护。

随着劳动保护要求的不断提高，在基坑施工的过程中，推行绿色、环保理念，在成本与节能减耗上下功夫，合理利用降水过程中所收集的水资源再次分流到施工现场，主要作用于整个施工期间施工作业面的消防、治污减霾、路面及围挡冲洗、洗车台、厕所冲洗、结构施工中的混凝土养护、喷射混凝土拌合，不仅节约了水资源，同时降低了施工成本，也达到了国家发展提倡的环保节能要求。据统计，此法每天可节约用水约110方，折合节约成本600余元。

三、参考文献

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