新烏鞘嶺隧道綠色施工綜合技術研究

左軍

摘要：針對西北高原寒旱地區的地理特點，并結合當地實際自然條件的需要，采取強有力的冬期綠色保溫措施保證冬期施工要求。建設一系列污水處理設施，實現污水處理達標統一排放，水資源循環利用。采取生態草灌袋護坡技術，達到了綠化效果，實現了穩定邊坡的目的。采取隧道洞渣再利用技術，將檢驗達標的隧道洞渣應用于工程，實現了隧道洞渣資源化利用，為項目可持續均衡生產提供條件，環保、經濟、社會效益明顯，在祁連山保護區內實現“零污染、零排放”，在鐵路隧道綠色施工建設中具有借鑒意義。

關鍵詞：高寒氣候;生態脆弱;循環利用;零污染;零排放

0? ?引言

隨著我國鐵路建設的不斷發展和完善，鐵路周邊生態環境破壞、資源消耗量大等問題日益嚴重，如何解決鐵路建設與環境保護、資源合理利用之間的矛盾，構建鐵路綠色施工評價的標準框架尤為重要[1]。

新烏鞘嶺隧道地處祁連山國家級自然保護區和飲用水源保護地，項目總體來說具有“三高、兩大”的特點即高寒氣候、冬施要求高，生態脆弱、環保標準高，地質復雜，安全風險高，施工難度大。

本文依托蘭張三四線鐵路新烏鞘嶺隧道建設，以現行GB/T50905—2014《建筑工程綠色施工評價標準》及TB10501—2016《鐵路工程環境保護設計規范》為指導要求，結合高海拔地區施工特點，以配套鍋爐系統、污水處理設備、生態草灌袋護坡體系、洞渣再利用等多種手段來達到綠色施工的目的。

1? ?工程背景

新烏鞘嶺鐵路隧道地處祁連山中高山區，區域海拔高度2900～3600m，氣候垂直分帶性明顯，氣溫寒冷，日溫差大，陰雨風雪冰雹天氣多變，冰凍時間長。隧道所在區域年平均氣溫0.8℃，最冷月平均氣溫-11.4℃，極端最高氣溫28.1℃，極端最低氣溫-30.6℃。年平均降水量426.8mm，年平均蒸發量1562.4mm。最大積雪厚度36cm，土壤凍結深度200cm。氣溫寒冷，年均冬施時間長達7個月，對冬施要求高。

蘭張三四線鐵路新烏鞘嶺隧道為設計時速250km/h的特長隧道，位于甘肅省武威市內，隧道洞身通過區屬于祁連山東北部中高山區，隧道全長17.125km，為一座雙線鐵路隧道，處于既有蘭武二線烏鞘嶺特長隧道東側、上方，幾呈平行之勢，是新建蘭張三四線鐵路控制性工程。

中鐵三局承建的XQ2標為隧道出口段全長9.104km，起訖里程為DK168+941～DK178+045，項目具有“三高、兩大”的特點。為方便建設，利用原烏鞘嶺隧道既有8、9、10號斜井，新建出口橫洞一座。其中8、9、10號斜井位于祁連山自然保護區試驗區內。新烏鞘嶺隧道平面見圖1。

2? ?新烏鞘嶺鐵路隧道綠色施工方案

2.1? ?污水利用

通過隧道專用污水處理站、生活區雨污分離及攪拌站砂石料分離，將經過處理的污水，再次用于隧道開挖掘進、道路灑水降塵、混凝土生產，以減少水資源浪費，避免土壤污染[2]。

2.2? ?低碳供暖

對于不滿足排放標準的車輛禁止入場，采用生物質鍋爐、空氣能熱交換系統及量子能鍋爐進行采暖，減少煤炭使用，降低對大氣的污染[3]。

2.3? ?表觀復綠

棄渣場實施表土剝離集中養護、邊坡覆土種植草籽，出口洞門處采用框架梁護坡內植草灌袋進行灌木種植，洞頂覆土種植草籽，新建便道長坡、草灌袋護坡等對施工過程中造成的表觀破壞進行修復[4]。

2.4? ?洞渣利用

合理利用隧道開挖洞渣，將其用于便道修筑及鄰近標段的路基填料，使資源得到合理利用[5]。

3? ?新烏鞘嶺鐵路隧道綠色施工技術

3.1? ?污水處理技術

3.1.1? ?隧道污水處理技術

隧道內施工污水經過隧道洞口設置的污水處理站進行沉淀、凈化，處理后的清水再次循環利用于隧道內施工及降塵。

廢水工藝采用物理處理工藝如下：通過平流沉砂池對廢水中的泥砂和懸浮物進行去除，通過在平流沉砂池末端加入PAC（管道混合），使污水中硅酸鹽、膠體、硝酸鹽、微小懸浮物凝聚成較大顆粒，進行二次沉淀。在混凝沉淀池完成后，經過一體化過濾設備的石英砂作為一級過濾，去除懸浮物及濁度，再經過精密過濾器去除更小顆粒的污染物，最后進入回用水池進行二次回用。整個處理過程全自動化控制，有效降低維護費用，保證出水水質達標。

3.1.2? 生活區污水處理技術

生活、辦公區洗漱、洗澡污水排放通過污水管道引排到營地污水處理站內。污水管道采用直徑300mm的污水管，埋置深度不小于2.5m。各個生活、辦公區均預留污水支管，通過支管將水匯集到駐地群污水主管道，污水主管道順著駐地便道直流進污水處理站內，處理達標后排放。雨水通過地上明溝匯集至蓄水池內，實現雨污分離[6]。

3.2? ?綠色供熱體系

混凝土攪拌站供熱保溫措施如下：混凝土攪拌站供暖，采取生物質鍋爐和發熱電纜雙重集中供暖方式，料倉大棚及蓄水池的攪拌用水采取生物質鍋爐恒溫供暖。砂石料骨料倉分為常溫倉和加熱倉，加熱倉采取地埋熱水管道和發熱電纜的形式進行集中供暖。料倉大棚采用5cm厚的玻璃棉板全封閉，并噴涂5cm厚的聚氨酯泡沫進行隔熱密封。

3.2.1? ?生物質鍋爐供暖

生物質鍋爐工作原理是燃燒生物質燃料，經過生物質專用鍋爐進行氣化收集再排放的一個過程。生物質燃料為鋸末、木屑等農林廢棄物物理加工成型的燃料，是可再生的純天然清潔燃料，其不含硫、環保、零排放、成本低。生物質燃料燃燒采用專用的生物質鍋爐，常壓運行，無需審批[7]。

根據混凝土攪拌站的規模，結合氣象資料及供暖設備廠家的相關資料，考慮攪拌站料棚為高大廠房，保溫隔熱性能較差，為了保證冬季料棚內砂石料的溫度，須給砂石料持續加熱。其目的有二：一是化解新進入料棚內的冰凍砂石料的潛熱量損失，二是持續加熱提高料棚內的砂石料溫度。

采用2套120萬kcal的生物質熱水鍋爐系統，以滿足攪拌站料倉大棚冬季保溫需求。供熱管線路采用鋼管，料倉大棚四周布設管路搭焊在墻內側預埋件上，并采取有效措施防止上料裝載機破壞。

根據材料堆碼數量，在主管道外接出若干支管（約6m長），隨時觀測室內溫度變化，保證暖棚內溫度控制在10℃以上。蓄水池攪拌用水采用2套60萬kcal的生物質常壓熱水鍋爐采暖系統，出水溫度保證在55℃以上。同時采取板式換熱器熱水循環加熱的模式，以滿足150t/天的熱水需求[8]。

3.2.2? ?發熱電纜供暖

發熱電纜工作原理是以電力為能源、電熱膜為熱媒，將電能轉換為熱能，把熱量以對流和輻射方式傳遞到空間的方式。電熱膜采暖系統無污染、節能、易施工、管理方便。該采暖系統是把發熱纜安裝在面層下混凝土中間，通電后，工作溫度為85～90℃，通過混凝土面層導熱將熱量傳遞到室內，使室內的溫度升高，從而達到取暖的目的。

3.2.3? ?大棚噴涂保溫

料倉大棚建設完成后，為了減少室內熱量的散失，達到隔熱保溫的效果，在大棚內部巖棉板表面噴涂一層厚5cm的聚氨酯泡沫噴層，噴涂范圍為料倉大棚頂部及四周墻壁[9]。

3.3? ?生態草灌袋護坡技術

生態草灌袋護坡系統是一種在生態袋中裝入植物生長基質，沿著邊坡表面一層一層堆疊，形成一層適宜植物生長的環境，然后在堆疊好的袋面采用綠化手段播種或栽植植物，達到恢復植被的目的。

選取的生態袋必須具備過濾功能，且能防止袋內的植物生長基質流失，實現水分在袋體與袋體、袋體與土壤等多層面的高效流動，能夠保證植物生長水分的需求。在植物生長起來之后，根系進入工程基礎土壤中，再次穩固邊坡基礎，且時間越長越牢固。應用該系統能有效降低維護費用，實現建造穩定性永久邊坡的目的[10]。

3.4? ?隧道洞渣再利用技術

隧道洞渣再利用原理主要是通過在在建線路上布設碎石加工設備，應用二級破碎工藝，采用源頭優選、晾曬石渣等方法加強質量控制。用隧道洞渣和挖方路基石渣，加工出滿足工程要求的碎石，將其應用于工程建設，實現了資源化利用，有利于節約投資，減少占地，保護生態環境。主要工藝如下：

3.4.1? ?開挖

采用爆破方式配合挖掘機開挖洞渣、石渣。開挖后先對渣樣進行現場初步檢測，即根據經驗采用目測觀察和應用鐵錘等工具進行敲擊檢測。初步檢測符合相關要求之后送試驗室進行精確檢測，檢測合格之后才可以進行運輸[11]。

3.4.2? ?運輸

采用裝載機配合自卸汽車裝渣，自卸汽車運輸到碎石加工廠原材區。本標段符合原材標準的石方填料都運至ZQ4標一工區路基級配碎石處理廠。

3.4.3? ?加工

加工采用二級破碎工藝。一級破碎采用顎式破碎機，其主要用于對各種礦石與大塊物料進行粗碎和中碎加工。二級破碎采用反擊破碎機，其利用沖擊能來破碎石料，主要用在集料的二次加工。

加工方法為振動給料機喂料，一破采用PE600型顎式破碎機。配備條形隔片篩，用于過濾泥土和細長扁平塊石，將直徑500mm的石料破碎至直徑130mm以下。二破采用PF1315型反擊式破碎機，將直徑130mm的石料破碎至直徑40mm以下。然后將破碎的石料經過振動篩分檔成最終產品，即直徑4.75～9.50mm、0～9.5mm、9.5～19.0mm、19.0～31.5mm。超粒徑顆粒返回到反擊式破碎機再次進行破碎，將石料破碎成最終產品[12]。

3.4.4? ?檢測應用

加工出的最終產品在使用前，送第三方檢測機構進行檢測，檢測合格后方可使用。

4? ?結束語

本文基于西北地區獨特的自然環境，結合當地實際自然條件的需要，在臨建施工過程中采取強有力的冬期保溫措施，保溫效果明顯，滿足冬期施工要求。采取生態草灌袋護坡技術，達到了綠化效果，實現了穩定邊坡的目的。采取隧道洞渣再利用技術，將檢驗達標的隧道洞渣應用于工程，實現了隧道洞渣資源化利用，為項目可持續均衡生產提供條件，環保、經濟、社會效益明顯。

通過使用混凝土攪拌站供熱保溫系統，每年冬天可節約標準煤的使用，降低了環境污染。同時通過對攪拌站大棚進行保溫噴涂，增加了隔熱性，對取暖要求進一步降低，節約了燃燒碳排放，也節約了用電。

通過采用污水處理站對施工及生活廢水的處理，杜絕了水資源浪費。通過利用污水處理站凈化水進行道路降塵，洞內開挖，節約了凈水資源，保證施工用水不占用飲用水。

對新修施工便道采用草灌袋護坡體系，有利于及早恢復原有生態植被，保護原有生態狀況，同時降低了新建便道水土流失，保證了新建坡道的穩固，降低后期修補帶來的二次費用。

降隧道洞渣再利用，讓原本作為固體垃圾的洞渣得到二次利用，不僅降低了材料成本，同時也節約大量的土地資源，省去了建設棄渣場費用。

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