引言
铁路桥梁施工中,大部分预应力混凝土箱梁及 T 梁均在梁场集中预制,梁场的建造是大临工程的重要内容。过去,在梁场建造过程中对绿色环保关 注 度 较 低,相应的施工技术研究也较少。随着地球自然资源的大量消耗、环境污染急剧严重,绿色建筑、节能减排技术己成为全球关注的主题,也是梁场建造值得研究的关键技术问题。本文以新建某高铁 M 梁场为例,在梁场建造中融入绿色理念,从节约能源、节约土地、节约用水、节约材料和环境保护( “四节一环保[1]”) 5 个方面进行研究,充分利用有效资源,降低能耗,减少占地,节约资源,具有良好的社会效益和经济效益,可在类似工程中推广。
1 项目概况
新建某高铁工程 I 标段,线路总长度 34. 739km,其中正线长度 28. 592 km( 含短链) ,联络线长度 6. 147 km,共有 837 榀预制箱梁。其中,124 榀时
速 250 km 单线箱梁; 100 榀时速 250 km 双线箱梁;613 榀时速 350 km 双线箱梁。
2 节能技术
2. 1 生物质蒸汽锅炉
预制箱梁冬季施工进行蒸汽养护,考虑环保要求、经济成本等因素,成本对比分析如表 1 所示。采用 DZL4 - 1. 25 - T 生物质蒸汽锅炉[2],即用生物质燃料代替传统的化石原料,产生蒸汽用于箱梁养护。
通过表 1 可知,燃油锅炉经济成本*高、燃煤锅炉经济成本*低,但燃煤锅炉排放产生的 SO2 及烟尘等污染物造成严重的大气污染。因此,经对比分析采用环保的 SO2“零排放”生物质燃料蒸汽锅炉,可大幅降低温室气体 CO2、有害气体 SO2 及粉尘的排放,确保了周围大气环境不受污染,具有较好的
节能环保效益。
2. 2 长距离裸铜安全滑触线
预制箱梁生产需大型门式起重机相配合,其普通供电方式为电缆卷线盘型,存在卷线易疲劳、使用寿命短、稍有偏差就会出现乱卷、拉断等现象,对门
式起重机的移动速度存在限制,同时电能损失大、对电力输送距离有所限制等缺点。该梁场采用长距离裸铜安全滑触线[3]的供电方式则规避了电缆卷线盘型的缺点,其主要具有以下优点: 传动轨道具有优良的导电性和快速散热性,有效控制接触电弧和串弧现象; 结构简单,电流密度高,电阻率低,电压损耗低,与普通的滑线相比,能节电约 20% ,具有较好的节能效益。如图 1 所示。
2. 3 太阳能路灯
高铁梁场通过选择使用太阳能路灯[4]大大节省了工业用电量; 本梁场共有 30 盏 400 W 的路灯,每天使用 10 个小时,则年总用电 0. 4 kW × 30 盏 ×
10 h × 365 d = 43 800 kW·h。而采用太阳能路灯,直接利用太阳能,无需用电。通过统计除却太阳能路灯购置成本,每年可节省 43 800 kW·h 的能源。
3 节地措施
3. 1 装配式钢结构制梁台座
因大型高铁箱梁预制场须满足不同跨度及宽度等多种梁型预制需求,研究了一种可周转、单双线箱梁共用的装配式钢结构[5]制梁台座,如图 2 所示。
采用装配式钢结构制梁台座,解决了大型高铁箱梁预制场占地面积大、制梁台座利用率低且单双线箱梁不能共用的问题,节约了梁场前期建造成本,项目建设完成后可直接拆卸,降低了土地复垦成本。采用装配式钢结构制梁台座与常规的混凝土台座进行经济对比,如表 2 所示。
3. 2 可移动钢支墩存梁台座
综合考虑该项目梁型种类、数量以及制梁、架设进度等因素,由于梁型较多,施工高峰期常常需同时存放不少于 8 种类型预制箱梁,需要更多的存梁台
座,占地面积也加大,一旦这些非标梁架设完成后,部分存梁台座将会闲置,导致前期存梁台座投入大,中后期利用率低的问题。通过研究,使用一种可移动钢支墩存梁台座,钢支墩柱体由 20 mm 厚、700mm 宽的钢板无缝焊接而成,中间两块 20 mm 钢板采用十字形无缝焊接进行加强,上下两个接触面由直径为 800 mm 的圆型钢板无缝焊接而成,如图 3所示。
可移动钢支墩存梁台座与常规的混凝土存梁台座进行经济对比,如表 3 所示,可移动钢支墩存梁台座降低了施工成本,解决了大型高铁箱梁预制场存梁台座占地大、使用率低的问题。
4 节水技术
4. 1 环绕布置 PPR 水管降温系统
针对夏季高温时期拌合站粉料散热困难导致温度过高,易造成水泥假凝,坍落度、工作性能无法满足施工的情况,研发并应用一种环绕布置 PPR 水管
( 管径 5 cm) 水泥罐降温系统。降温系统由水源、冷却主水管、冷却支水管、喷头四部分组成,在搅拌站水泥罐附近设置一个消防栓,然后用管径 5 cm 的PPR 管作为冷却主水管将冷却水送上罐顶并连通各个水泥罐,在每个罐顶用 2. 5 cm 的 PPR 管作为冷却支水管从冷却主水管中分出并环绕罐顶布置,在冷却支水管上平均间隔 50 cm 安装一处喷头。在高温时期,每隔半个小时对其进行一次喷淋,一次喷淋时间十分钟,即可达到降温目的。该系统结构简单、操作便捷、控制稳定,同时 PPR 管便于维修更换。
4. 2 自动喷淋养护系统
夏季施工时预制箱梁必须进行喷淋洒水养护以降低混凝土水化热反应、避免产生干缩裂缝。传统养护方式,即人工进行接水管安装喷淋头后进行养护的方法存在水压不足、喷洒不均匀、布线困难等缺点。为满足箱梁预制高效率、高质量的要求,结合大型箱梁养护工艺,采用自动喷淋养护系统[6],如图 4
所示。该系统从供水、行走、喷洒、电路控制每个环节均为全自动,喷射的水雾均匀、维护效果**,达到全天候,全方位,全湿“三合一”维护质量标准。
5 节材技术
采用尾矿收集净化系统,即混凝土砂石分离器[7]和泥水回收设备,结合三级沉淀池对生产过程中形成的废弃混凝土进行沉淀洗涤和筛分。沙子和石头被分离并重新用作混凝土生产过程中的二次应用,并且在分离过程中形成的浆液水,即水、水泥、粉煤灰、磨渣粉和混合物等的混合物用作生产用水和用于生产新混凝土的非活性混合物。这种节能技术通过回收利用****资源,节约采矿,运输和清理排放来节省能源消耗,还可以实现节能,实现污染物
零排放、全回收,以达到减排效果。
6 环境保护
6. 1 降尘系统
高压雾炮降尘系统是一种新型的降尘系统[8]。原理是水被高压泵加压后,通过高压管道送到高压喷嘴雾化,形成浮雾以吸收空气中的杂质、减少粉
尘,改善空气质量。另外,通过添加抑尘液可增加吸附灰尘的效果。
6. 2 园林绿化
办公区、生活区等土石裸露的较小范围,采取植树和种草进行绿化处理,对于黄土裸露时间较长的区域,播种巴西草籽进行绿化,指定专人负责对种植
区域进行洒水,洒水时间 10 天以上,直至草籽发芽成坪,巴西草一年四季常青,易成活,绿化效果好。
7 结束语
( 1) 将生物质锅炉、长距离裸铜安全滑触线、太阳能路灯等节能技术运用于梁场建设,既满足了现场蒸汽养护和用电的需求,又降低了能源消耗,减少
了对环境的污染。
( 2) 通过使用装配式钢结构制梁台座和可移动钢支墩存梁台座,节约了用地和建造成本,提高了模板和制存梁台座的使用效率。
( 3) 针对施工现场环保要求高,采用环绕布置PPR 水管降温系统实现了水的循环利用,采用自动喷淋养护系统节约了用水量,提高了混凝土养护效率。
( 4) 通过尾矿收集系统,现场废弃混凝土可以回收再利用,节省砂、砾等原料,减少环境污染; 采用高压雾炮降尘系统进行降尘及合理的绿化,既满足了环保和可持续发展要求,又给现场人员创造了一个良好的施工和生活环境。