引言
鐵路橋梁施工中,大部分預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁及 T 梁均在梁場集中預(yù)制,梁場的建造是大臨工程的重要內(nèi)容。過去,在梁場建造過程中對綠色環(huán)保關(guān) 注 度 較 低,相應(yīng)的施工技術(shù)研究也較少。隨著地球自然資源的大量消耗、環(huán)境污染急劇嚴(yán)重,綠色建筑、節(jié)能減排技術(shù)己成為全球關(guān)注的主題,也是梁場建造值得研究的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文以新建某高鐵 M 梁場為例,在梁場建造中融入綠色理念,從節(jié)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約用水、節(jié)約材料和環(huán)境保護( “四節(jié)一環(huán)保[1]”) 5 個方面進行研究,充分利用有效資源,降低能耗,減少占地,節(jié)約資源,具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益,可在類似工程中推廣。
1 項目概況
新建某高鐵工程 I 標(biāo)段,線路總長度 34. 739km,其中正線長度 28. 592 km( 含短鏈) ,聯(lián)絡(luò)線長度 6. 147 km,共有 837 榀預(yù)制箱梁。其中,124 榀時
速 250 km 單線箱梁; 100 榀時速 250 km 雙線箱梁;613 榀時速 350 km 雙線箱梁。
2 節(jié)能技術(shù)
2. 1 生物質(zhì)蒸汽鍋爐
預(yù)制箱梁冬季施工進行蒸汽養(yǎng)護,考慮環(huán)保要求、經(jīng)濟成本等因素,成本對比分析如表 1 所示。采用 DZL4 - 1. 25 - T 生物質(zhì)蒸汽鍋爐[2],即用生物質(zhì)燃料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石原料,產(chǎn)生蒸汽用于箱梁養(yǎng)護。
通過表 1 可知,燃油鍋爐經(jīng)濟成本*高、燃煤鍋爐經(jīng)濟成本*低,但燃煤鍋爐排放產(chǎn)生的 SO2 及煙塵等污染物造成嚴(yán)重的大氣污染。因此,經(jīng)對比分析采用環(huán)保的 SO2“零排放”生物質(zhì)燃料蒸汽鍋爐,可大幅降低溫室氣體 CO2、有害氣體 SO2 及粉塵的排放,確保了周圍大氣環(huán)境不受污染,具有較好的
節(jié)能環(huán)保效益。
2. 2 長距離裸銅安全滑觸線
預(yù)制箱梁生產(chǎn)需大型門式起重機相配合,其普通供電方式為電纜卷線盤型,存在卷線易疲勞、使用壽命短、稍有偏差就會出現(xiàn)亂卷、拉斷等現(xiàn)象,對門
式起重機的移動速度存在限制,同時電能損失大、對電力輸送距離有所限制等缺點。該梁場采用長距離裸銅安全滑觸線[3]的供電方式則規(guī)避了電纜卷線盤型的缺點,其主要具有以下優(yōu)點: 傳動軌道具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和快速散熱性,有效控制接觸電弧和串弧現(xiàn)象; 結(jié)構(gòu)簡單,電流密度高,電阻率低,電壓損耗低,與普通的滑線相比,能節(jié)電約 20% ,具有較好的節(jié)能效益。如圖 1 所示。
2. 3 太陽能路燈
高鐵梁場通過選擇使用太陽能路燈[4]大大節(jié)省了工業(yè)用電量; 本梁場共有 30 盞 400 W 的路燈,每天使用 10 個小時,則年總用電 0. 4 kW × 30 盞 ×
10 h × 365 d = 43 800 kW·h。而采用太陽能路燈,直接利用太陽能,無需用電。通過統(tǒng)計除卻太陽能路燈購置成本,每年可節(jié)省 43 800 kW·h 的能源。
3 節(jié)地措施
3. 1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)制梁臺座
因大型高鐵箱梁預(yù)制場須滿足不同跨度及寬度等多種梁型預(yù)制需求,研究了一種可周轉(zhuǎn)、單雙線箱梁共用的裝配式鋼結(jié)構(gòu)[5]制梁臺座,如圖 2 所示。
采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)制梁臺座,解決了大型高鐵箱梁預(yù)制場占地面積大、制梁臺座利用率低且單雙線箱梁不能共用的問題,節(jié)約了梁場前期建造成本,項目建設(shè)完成后可直接拆卸,降低了土地復(fù)墾成本。采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)制梁臺座與常規(guī)的混凝土臺座進行經(jīng)濟對比,如表 2 所示。
3. 2 可移動鋼支墩存梁臺座
綜合考慮該項目梁型種類、數(shù)量以及制梁、架設(shè)進度等因素,由于梁型較多,施工高峰期常常需同時存放不少于 8 種類型預(yù)制箱梁,需要更多的存梁臺
座,占地面積也加大,一旦這些非標(biāo)梁架設(shè)完成后,部分存梁臺座將會閑置,導(dǎo)致前期存梁臺座投入大,中后期利用率低的問題。通過研究,使用一種可移動鋼支墩存梁臺座,鋼支墩柱體由 20 mm 厚、700mm 寬的鋼板無縫焊接而成,中間兩塊 20 mm 鋼板采用十字形無縫焊接進行加強,上下兩個接觸面由直徑為 800 mm 的圓型鋼板無縫焊接而成,如圖 3所示。
可移動鋼支墩存梁臺座與常規(guī)的混凝土存梁臺座進行經(jīng)濟對比,如表 3 所示,可移動鋼支墩存梁臺座降低了施工成本,解決了大型高鐵箱梁預(yù)制場存梁臺座占地大、使用率低的問題。
4 節(jié)水技術(shù)
4. 1 環(huán)繞布置 PPR 水管降溫系統(tǒng)
針對夏季高溫時期拌合站粉料散熱困難導(dǎo)致溫度過高,易造成水泥假凝,坍落度、工作性能無法滿足施工的情況,研發(fā)并應(yīng)用一種環(huán)繞布置 PPR 水管
( 管徑 5 cm) 水泥罐降溫系統(tǒng)。降溫系統(tǒng)由水源、冷卻主水管、冷卻支水管、噴頭四部分組成,在攪拌站水泥罐附近設(shè)置一個消防栓,然后用管徑 5 cm 的PPR 管作為冷卻主水管將冷卻水送上罐頂并連通各個水泥罐,在每個罐頂用 2. 5 cm 的 PPR 管作為冷卻支水管從冷卻主水管中分出并環(huán)繞罐頂布置,在冷卻支水管上平均間隔 50 cm 安裝一處噴頭。在高溫時期,每隔半個小時對其進行一次噴淋,一次噴淋時間十分鐘,即可達(dá)到降溫目的。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、控制穩(wěn)定,同時 PPR 管便于維修更換。
4. 2 自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)
夏季施工時預(yù)制箱梁必須進行噴淋灑水養(yǎng)護以降低混凝土水化熱反應(yīng)、避免產(chǎn)生干縮裂縫。傳統(tǒng)養(yǎng)護方式,即人工進行接水管安裝噴淋頭后進行養(yǎng)護的方法存在水壓不足、噴灑不均勻、布線困難等缺點。為滿足箱梁預(yù)制高效率、高質(zhì)量的要求,結(jié)合大型箱梁養(yǎng)護工藝,采用自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)[6],如圖 4
所示。該系統(tǒng)從供水、行走、噴灑、電路控制每個環(huán)節(jié)均為全自動,噴射的水霧均勻、維護效果**,達(dá)到全天候,全方位,全濕“三合一”維護質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
5 節(jié)材技術(shù)
采用尾礦收集凈化系統(tǒng),即混凝土砂石分離器[7]和泥水回收設(shè)備,結(jié)合三級沉淀池對生產(chǎn)過程中形成的廢棄混凝土進行沉淀洗滌和篩分。沙子和石頭被分離并重新用作混凝土生產(chǎn)過程中的二次應(yīng)用,并且在分離過程中形成的漿液水,即水、水泥、粉煤灰、磨渣粉和混合物等的混合物用作生產(chǎn)用水和用于生產(chǎn)新混凝土的非活性混合物。這種節(jié)能技術(shù)通過回收利用****資源,節(jié)約采礦,運輸和清理排放來節(jié)省能源消耗,還可以實現(xiàn)節(jié)能,實現(xiàn)污染物
零排放、全回收,以達(dá)到減排效果。
6 環(huán)境保護
6. 1 降塵系統(tǒng)
高壓霧炮降塵系統(tǒng)是一種新型的降塵系統(tǒng)[8]。原理是水被高壓泵加壓后,通過高壓管道送到高壓噴嘴霧化,形成浮霧以吸收空氣中的雜質(zhì)、減少粉
塵,改善空氣質(zhì)量。另外,通過添加抑塵液可增加吸附灰塵的效果。
6. 2 園林綠化
辦公區(qū)、生活區(qū)等土石裸露的較小范圍,采取植樹和種草進行綠化處理,對于黃土裸露時間較長的區(qū)域,播種巴西草籽進行綠化,指定專人負(fù)責(zé)對種植
區(qū)域進行灑水,灑水時間 10 天以上,直至草籽發(fā)芽成坪,巴西草一年四季常青,易成活,綠化效果好。
7 結(jié)束語
( 1) 將生物質(zhì)鍋爐、長距離裸銅安全滑觸線、太陽能路燈等節(jié)能技術(shù)運用于梁場建設(shè),既滿足了現(xiàn)場蒸汽養(yǎng)護和用電的需求,又降低了能源消耗,減少
了對環(huán)境的污染。
( 2) 通過使用裝配式鋼結(jié)構(gòu)制梁臺座和可移動鋼支墩存梁臺座,節(jié)約了用地和建造成本,提高了模板和制存梁臺座的使用效率。
( 3) 針對施工現(xiàn)場環(huán)保要求高,采用環(huán)繞布置PPR 水管降溫系統(tǒng)實現(xiàn)了水的循環(huán)利用,采用自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)節(jié)約了用水量,提高了混凝土養(yǎng)護效率。
( 4) 通過尾礦收集系統(tǒng),現(xiàn)場廢棄混凝土可以回收再利用,節(jié)省砂、礫等原料,減少環(huán)境污染; 采用高壓霧炮降塵系統(tǒng)進行降塵及合理的綠化,既滿足了環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求,又給現(xiàn)場人員創(chuàng)造了一個良好的施工和生活環(huán)境。