高原隧道工程建設(shè)綠色施工體系

摘" 要：工程施工不可避免地對(duì)項(xiàng)目周邊生態(tài)造成一定的改變和破壞，隨著青藏高原工程建設(shè)項(xiàng)目開展，工程施工對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成極大壓力，高原地區(qū)生態(tài)修復(fù)能力極弱，一旦發(fā)生破壞即不可恢復(fù)。保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推進(jìn)綠色發(fā)展、加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)是我國(guó)的發(fā)展方向，在工程建設(shè)中做到資源高效利用、減少?gòu)U棄物排放是對(duì)“綠水青山就是金山銀山”的具體踐行，探索系統(tǒng)性的綠色施工對(duì)高原工程建設(shè)具有極高的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：高原隧道；綠色施工；生態(tài)保護(hù)；工程建設(shè)；隧道施工

中圖分類號(hào)：U455" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）03-0112-04

Abstract： The construction of the project will inevitably cause certain changes and damage to the ecology around the project. With the development of the Qinghai-Tibet Plateau engineering construction project， the construction has put great pressure on the local ecology. The ecological restoration capacity of the plateau area is extremely weak， and once damage occurs， it cannot be restored. Protecting the ecological environment， promoting green development， and strengthening the construction of ecological civilization are the development directions of China. Achieving efficient utilization of resources and reducing waste emissions in project construction is a concrete practice of the idea that \"lucid waters and lush mountains are invaluable assets\"， and exploring systematic green construction has extremely high guiding significance for the construction of plateau projects.

Keywords： plateau tunnel; green construction; ecological protection; engineering construction; tunnel construction

我國(guó)經(jīng)過經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大發(fā)展，在物質(zhì)文明日漸豐富的當(dāng)下，人民群眾的精神文明需求水平不斷提高，和諧自然、環(huán)境保護(hù)的重要性也日益凸顯出來。從國(guó)際推行環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展方面趨勢(shì)來看，零排放建設(shè)工地已在挪威、芬蘭、荷蘭等多個(gè)國(guó)家城市開展[1]。因此，我國(guó)早已對(duì)勘察設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、竣工驗(yàn)收各過程制定了環(huán)境保護(hù)的相關(guān)規(guī)范，在土地利用、水資源保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)及噪聲控制等各方面提出了相應(yīng)措施進(jìn)行環(huán)境保護(hù)，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。西藏地區(qū)特殊的地質(zhì)、地理環(huán)境對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工提出了更高標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)場(chǎng)采取最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)措施，不多挖一方土、不多鏟一塊草皮、不多砍一棵樹、不污染一滴水，建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)控機(jī)制，開展環(huán)保專項(xiàng)監(jiān)理，確保將環(huán)境敏感區(qū)域影響降至最小，江河源頭的水質(zhì)不受污染，珍稀動(dòng)植物有效保護(hù)，使施工中的環(huán)境保護(hù)、人員健康、節(jié)能降耗和資源合理利用等各項(xiàng)指標(biāo)，能與施工過程中的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益達(dá)到完美的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)綠色工程建設(shè)的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。

1" 工程概況

本高原項(xiàng)目隧道工程地點(diǎn)處于西藏高山峽谷區(qū)，海拔2 121～4 637 m，山峰陡峭，外力作用以冰雪作用及寒凍風(fēng)化作用為主。地形地貌受地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制明顯，呈東北—西南向展布。地勢(shì)總體上西南高東北低，地形坡度變化較大。溝谷切割較深，多呈“V”字型。工程區(qū)山體植被發(fā)育，除頂部冰雪覆蓋區(qū)外，多為灌木和松林等植被覆蓋。隧址區(qū)域?qū)儆谏纠瓏?guó)家森林公園國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、雅魯藏布大峽谷國(guó)家級(jí)自然保護(hù)南迦巴瓦峰核心區(qū)，生態(tài)脆弱，環(huán)境保護(hù)與水土保持難度大。

項(xiàng)目七號(hào)橫洞工區(qū)為貫徹落實(shí)“科學(xué)規(guī)劃、技術(shù)支撐、保護(hù)生態(tài)、安全可靠”十六字方針，從項(xiàng)目臨建設(shè)施規(guī)劃至進(jìn)洞施工，全過程應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù)，洞外減少工程占地用地、做好綠化恢復(fù)，洞內(nèi)實(shí)現(xiàn)隧道主要施工裝備及洞渣場(chǎng)外運(yùn)輸電動(dòng)化，減少?gòu)U氣、廢水排放，有效改善高原鐵路建設(shè)生態(tài)環(huán)境，提高施工效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效的目標(biāo)。

2" 總體原則

針對(duì)隧道施工全過程，從噪音、大氣、水土及能源利用等方面，全面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采取一切合理措施保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外的環(huán)境，降低工程建設(shè)活動(dòng)中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)零排放的綠色建造。通過技術(shù)和管理的雙重創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)隧道施工全過程的綠色建造目標(biāo)，推動(dòng)工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，具體措施如下。

1）噪音控制方面。施工過程中采用了最新的低噪音設(shè)備，如低噪音風(fēng)鉆和低噪音爆破技術(shù)，有效減少施工過程中產(chǎn)生的噪音污染，保護(hù)施工人員的聽力健康，同時(shí)也減少了對(duì)周邊居民的生活影響。

2）大氣環(huán)境保護(hù)方面。施工現(xiàn)場(chǎng)安裝了高效的除塵設(shè)備，如濕式除塵器和靜電除塵器，有效捕捉施工過程中產(chǎn)生的粉塵，減少揚(yáng)塵對(duì)空氣質(zhì)量的影響。同時(shí)，通過洞內(nèi)聚能水壓爆破減少揚(yáng)塵，減少爆破震動(dòng)，縮短通風(fēng)降塵時(shí)間。在施工過程中，嚴(yán)格控制爆破的頻率和強(qiáng)度，減少二次揚(yáng)塵的產(chǎn)生。

3）水土環(huán)境保護(hù)方面。施工現(xiàn)場(chǎng)采取了一系列措施防止水土流失和污染。通過洞內(nèi)限量排放、清水收集、清污分流、污水處理的措施，降低了隧道工程對(duì)水體環(huán)境的影響。施工過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)過多級(jí)沉淀和過濾處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才排放到環(huán)境中。施工現(xiàn)場(chǎng)周圍設(shè)置了截水溝和沉淀池，防止施工廢水直接流入自然水體。

4）能源利用方面。隧道全工序配置了新能源挖裝運(yùn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)改善隧道作業(yè)環(huán)境，達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)。這些新能源設(shè)備不僅降低了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，減少了溫室氣體排放，同時(shí)其效率不受海拔因素影響，提高了施工效率，降低了施工成本。

5）廢物管理和資源利用方面。洞外采用了皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，對(duì)洞渣進(jìn)行篩選、運(yùn)輸，減少揚(yáng)塵影響、提高洞渣利用率，進(jìn)一步全面實(shí)現(xiàn)隧道施工“零排放”。施工過程中產(chǎn)生的廢渣通過皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)輸送到指定地點(diǎn)進(jìn)行篩選和再利用，減少了廢渣的隨意堆放和運(yùn)輸過程中的揚(yáng)塵污染。

3" 體系構(gòu)成

3.1" 隧道開挖

采用聚能水壓爆破，利用聚能管產(chǎn)生的粒子射流動(dòng)能、高壓爆破氣體應(yīng)力及“氣楔”作用，將傳統(tǒng)爆破由“擴(kuò)散破碎”轉(zhuǎn)變?yōu)椤扒懈畛煽p”，有效減少了爆破振動(dòng)，降低對(duì)當(dāng)?shù)匾吧鷦?dòng)物的驚擾。采用水袋進(jìn)行炮孔封堵，水袋在爆炸的作用下會(huì)產(chǎn)生霧化作用，可以吸收粉塵，減少了爆后對(duì)環(huán)境的污染。

3.2" 智能通風(fēng)

隧道通風(fēng)機(jī)配置智能管理系統(tǒng)（圖1），配合洞內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，對(duì)隧道施工環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)隧道內(nèi)作業(yè)面的環(huán)境狀態(tài)，自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各作業(yè)面需風(fēng)量；對(duì)隧道施工環(huán)境、機(jī)器設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)，協(xié)調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的綜合聯(lián)動(dòng)控制；電機(jī)根據(jù)頻率及時(shí)調(diào)速?gòu)亩龅郊葷M足隧道的通風(fēng)需要，又沒有多余的無功輸出，有效降低了風(fēng)機(jī)的能源消耗。

3.3" 新能源裝備

高原地區(qū)燃油燃燒不充分，隨著海拔區(qū)域的升高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在增壓過程中的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能會(huì)隨之下降[2]。燃油設(shè)備洞內(nèi)排放大量尾氣，加劇洞內(nèi)氧氣爭(zhēng)奪，普通隧道施工的通風(fēng)需風(fēng)量由人員、排塵、排煙、爆破和內(nèi)燃設(shè)備等需風(fēng)量的最大值決定。一般來說，內(nèi)燃設(shè)備為最大需風(fēng)量高出其他需風(fēng)量50%以上，采用新能源設(shè)備可以直接降低洞內(nèi)需風(fēng)量50%左右，現(xiàn)場(chǎng)采用燃油設(shè)備后洞內(nèi)施工空氣明顯改善（圖2）。

3.4" 皮帶機(jī)運(yùn)渣

傳統(tǒng)鉆爆法隧道洞渣采用汽車通過便道方式運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。項(xiàng)目所處山高谷深，運(yùn)輸便道存在選線坡度大、高挖高填段落長(zhǎng)等修建困難，便道使用期間存在揚(yáng)塵污染大、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)高等情況。

綜合考慮，參考TBM隧道施工中已成熟的皮帶運(yùn)渣技術(shù)，出渣能力500 t/h以上完全滿足鉆爆施工出渣需求[3]。皮帶機(jī)采用大坡度的架空方式可以極大減少線路長(zhǎng)度。皮帶修建過程施工便道布設(shè)靈活，修建完成后可以迅速進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，對(duì)環(huán)境友好。皮帶機(jī)投入運(yùn)營(yíng)后極大減少了車輛運(yùn)輸過程的揚(yáng)塵、尾氣污染。

3.5" 骨料利用

與傳統(tǒng)棄渣堆棄后再進(jìn)行選料相比，洞渣在皮帶機(jī)破碎場(chǎng)進(jìn)行初步篩選提高了加工渣料來源的合格率以及利用率，合格渣料直接由皮帶機(jī)運(yùn)輸至碎石加工廠取料區(qū)用于碎石加工，不合格渣料通過棄渣場(chǎng)段皮帶機(jī)的移動(dòng)卸料小車堆卸于棄渣場(chǎng)用于填筑，實(shí)現(xiàn)渣場(chǎng)分區(qū)分段填筑及綠化恢復(fù)。

3.6" 水環(huán)境保護(hù)

1）隧道按照采取“以堵為主、適量排放”的原則進(jìn)行隧道施工排水。施工中普通段落采用高強(qiáng)度抗?jié)B噴射混凝土，出現(xiàn)較大集中涌水時(shí)，通過局部注漿的方式進(jìn)行封堵，對(duì)剩下的小股涌水進(jìn)行集中引排。在提高初期支護(hù)安全系數(shù)時(shí)避免大規(guī)模地下水滲漏，改變當(dāng)?shù)厮w環(huán)境。

2）隧道內(nèi)采用清污分流施工排水技術(shù)，主要是將掌子面的施工污水、底板沖洗污水與二襯段的清水利用排水溝（管）進(jìn)行分流的方式排出洞外，再經(jīng)過沉淀池、污水處理站（圖3）等污水處理設(shè)備沉淀、凈化達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放及再次用于降塵、養(yǎng)護(hù)作業(yè)等。

3.7" 復(fù)墾綠化

進(jìn)場(chǎng)施工即做好表土剝離規(guī)劃，根據(jù)情況對(duì)土層深厚、肥沃的地方可適當(dāng)深剝，對(duì)土層較薄、肥力不高的地方可適當(dāng)淺剝，在總量控制的前提下應(yīng)盡量將剝離區(qū)域內(nèi)最肥沃的部分土壤剝離出來，表土層剝離后做好剝離土的儲(chǔ)存保護(hù)工作。例如，可采用專門的土壤儲(chǔ)存區(qū)，覆蓋防護(hù)膜以防止土壤受到雨水侵蝕和風(fēng)蝕，并保持土壤的養(yǎng)分含量。對(duì)土壤儲(chǔ)存區(qū)進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，確保土壤質(zhì)量不受影響。此外，還可以在儲(chǔ)存區(qū)種植一些耐貧瘠的植物，減少裸露土壤的流失和侵蝕。根據(jù)施工進(jìn)展及時(shí)對(duì)邊坡、渣場(chǎng)進(jìn)行回填綠化，綠化植物以當(dāng)?shù)爻Ｒ姴莘N、灌木為主，如迎春花、忍冬草等，以保證植被可以較快適應(yīng)環(huán)境并恢復(fù)。

4" 效益分析

綠色施工體系中的通風(fēng)、骨料利用、復(fù)墾綠化均是常規(guī)措施、相關(guān)費(fèi)用細(xì)目完善，在施工過程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查、執(zhí)行即可。而隧道聚能減震爆破、新能源設(shè)備、皮帶運(yùn)輸、清污分流等為主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，其相關(guān)建設(shè)成本效益如下。

4.1" 聚能爆破

采用聚能罩管現(xiàn)場(chǎng)爆破設(shè)計(jì)單線隧道由原來159個(gè)孔（周邊眼44個(gè)）、炸藥334 kg，優(yōu)化為103個(gè)孔（周邊眼19個(gè)）、炸藥301 kg。采用聚能罩管爆破，周邊眼單孔增加罩管材料費(fèi)用2.5元/個(gè)×6個(gè)=15.0元，減少導(dǎo)爆索費(fèi)用3.5元/m×4.5 m=15.75元，每循環(huán)炸材費(fèi)用減少約870元，以項(xiàng)目剩余49 km隧道開挖，預(yù)計(jì)節(jié)約1.39億元。單線隧道爆破設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

4.2" 新能源設(shè)備

自2022年4月進(jìn)場(chǎng)以來，新能源設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工區(qū)承擔(dān)出渣和物料倒運(yùn)作業(yè)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，達(dá)到預(yù)期效果。統(tǒng)計(jì)新能源設(shè)備的運(yùn)行及耗電量，見表1。

新能源自卸車相比于燃油自卸車，每公里能耗費(fèi)用僅占燃油車的24.11%，每公里節(jié)約費(fèi)用7.63元；新能源挖掘機(jī)相比于燃油挖掘機(jī)，每小時(shí)能耗費(fèi)用僅占燃油車的40.37%，每小時(shí)節(jié)約費(fèi)用75.01元；新能源裝載機(jī)相比于燃油裝載機(jī)，每小時(shí)能耗費(fèi)用僅占燃油車的46.15%，每小時(shí)節(jié)約費(fèi)用52.23元。

現(xiàn)場(chǎng)裝載機(jī)一年實(shí)際平均運(yùn)行3 400 h，節(jié)約成本17.8萬。挖掘機(jī)正常年平均運(yùn)行2 400 h，節(jié)約成本18.0萬。自卸車年運(yùn)行約1.7萬公里，節(jié)約成本13.0萬元。因此在3～4年的時(shí)間內(nèi)新能源設(shè)備可平衡增加購(gòu)置成本。

4.3" 皮帶機(jī)運(yùn)輸

皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)因可以采用較大坡度，跨越溝谷障礙，減少便道建設(shè)對(duì)地貌影響等，可有效縮短棄渣洞外運(yùn)輸距離。項(xiàng)目皮帶機(jī)建設(shè)土建、安裝成本約4 300萬元，由5.3 km的汽車運(yùn)輸調(diào)整為1.74 km的皮帶運(yùn)輸，皮帶出渣能力在300 t/h，項(xiàng)目測(cè)算工區(qū)77萬方出渣量運(yùn)輸用電費(fèi)成本比汽車運(yùn)輸油費(fèi)節(jié)約1 271萬元，減少汽車運(yùn)輸臨時(shí)便道修建費(fèi)用1 771萬元。同時(shí)采用皮帶運(yùn)輸洞渣，較傳統(tǒng)內(nèi)燃設(shè)備，減少131萬升柴油燃燒排放的有毒有害氣體。皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)一次性投入較大，在成本方面屬于增加費(fèi)用，在項(xiàng)目方面需進(jìn)行全面策劃后實(shí)施。

4.4" 清污分流

工程建設(shè)清污分流措施一般在項(xiàng)目決策階段確定，相關(guān)措施會(huì)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)并納入工程量清單，施工單位在項(xiàng)目施工階段按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行落實(shí)[4]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行情況，除按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行落實(shí)外，施工單位應(yīng)根據(jù)隧道條件，采取有效措施對(duì)隧道滲流清水特別是仰拱前端至開挖面的滲水進(jìn)行提前收集，使得清水不落地，在隧道成型段進(jìn)行有效隔離避免清污混流，減少施工污水處理量，降低運(yùn)維成本。

5" 結(jié)束語(yǔ)

目前受制于工程建設(shè)成本影響，全面綠色施工體系處于方興未艾之際，本項(xiàng)目因在高原環(huán)境敏感區(qū)域，綜合考慮生態(tài)成本等因素，首次全面推行綠色工程體系建設(shè)，通過工程實(shí)踐表明，絕大多數(shù)措施能實(shí)現(xiàn)成本效益平衡甚至盈利。同時(shí)，其帶來的諸如施工環(huán)境改善、生態(tài)友好等效果，更加助力工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著施工工藝、新能源動(dòng)力等技術(shù)發(fā)展，綠色施工成本將進(jìn)一步降低，全面綠色施工必將是工程建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。

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