水利水电工程施工期能耗及其节能措施分析

杨 成

（甘肃省节能投资有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

水利水电工程施工期能耗及其节能措施分析

杨 成

（甘肃省节能投资有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

水利水电工程施工过程中会产生大量的能耗，若未对施工现场进行合理规划和严格控制会对周边环境造成生态污染。文章对水利水电工程施工期能耗进行分析，阐述常规节能措施，最后结合工程实例对该工程施工期间产生的能耗进行计算，并提出具体的节能措施，为类似工程节能管理提供参考。

水利水电工程；施工能耗；耗油量；节能降耗；生态污染

1 概述

水利水电工程是一项综合性较强且技术较为复杂的系统工程项目。水利工程修建的主要作用是对水资源进行合理开发和规划，避免水害的发生。水利节能必须贯穿于工程建设始末，从工程设计阶段就对工程不良地质处理、水害防治等进行综合考量，保证水利工程建设与周边环境的和谐，提高水利工程施工的稳定性。

2 水电工程施工期能耗分析计算

2.1 施工设备能耗计算

水利水电工程施工设备能耗主要为燃油以及电能，其中土石方开挖以及填筑施工项目产生的能耗最大，以油耗为主；喷锚支护、灌浆和基础处理项目施工能耗主要为电耗；油品或电能消耗的处理需以计算为基础，计算步骤如下：（1）获得某个施工作业项目设备的能耗量；（2）按照一定类型对能耗进行分类和汇总；（3）对某项作业每种能源的单元能耗指标进行计算，也就是该作业各种能耗总量和该作业总工程量的比值；（4）依据作业特征及阶段性工程量对年度各类能耗量进行计算；（5）对分年度各种能耗量进行汇总，得出总能耗量。

2.2 施工辅助能耗计算

施工辅助能耗主要由施工辅助生产系统能耗以及施工辅助厂房仓库能耗等共同组成。施工辅助生产系统主要为砂石骨料加工系统、混凝土生产系统、综合加工系统等，其中施工辅助厂房的能耗主要为电耗，在计算过程中可将厂房仓库作为整体项目进行施工设备能耗计算。

2.3 营地能耗计算

营地能耗是指工程边界范围内承包商、建设方等单位在办公、生活中产生的能耗。结合施工必备电器设备等确定具体的用电评价指标，依据施工作业人员数量、人均占地面积指标以及能耗指标等对分年度能耗量进行计算，在工程建设阶段，分年能耗量统计汇总得出工程施工现场的能耗总量数值。

3 水利水电工程施工期间节能措施

3.1 合理使用施工设备

施工设备是产生施工能耗的主要来源，在施工阶段需加强对施工设备的管控。为保证其运行稳定，需加强日常的养护，有效控制设备老化损坏问题。为保证设备的使用寿命，需要全面了解设备类型和运作特征，通过管护发挥设备的利用价值，有效控制能耗。

3.2 通过施工技术改进降低能耗

3.2.1 墙体施工。建筑施工过程中，对于承重墙均采用整块砖平砌作业方式，按照横向或纵向对孔洞进行合理布设。对于空心砖，不能凿开，采用实心砖进行外砌，但需要按照预制顺序进行。施工人员必须依据施工方案进行操作，不得随意改变工序，不能使用水泥填充孔洞。此类施工技术可有效控制病害，避免了墙体通缝或冷热桥等问题，降低了能耗。施工人员应全面深入了解施工图纸和工艺，科学设置施工方案，保证砌块排列整齐且美观。

3.2.2 门窗施工。建筑外墙施工的关键环节是门窗，需保证门窗、玻璃扇的密封性，避免对建筑能耗造成较大影响。对于施工材料的选择，木质和塑料的门窗的传热系数与铝材料相较而言更低，而双层玻璃的导热系数也比单层玻璃低，产生的建筑能耗也相对较低。在选择门窗材料时，需要从经济和能耗两个角度出发，选择双层玻璃。实际施工过程中，需检查门窗的抗风压性以及防水性能，同时检查门窗的边框和垂直度，控制门窗间的空隙数量和宽度。此外还需要检查玻璃扇及其间的密封条，防止外部雨水向室内渗透。对于推拉窗，需要对轨槽位置进行密封处理，若缝隙较大则可以填充密封膏。

3.2.3 屋面施工。施工过程中，需要对屋面进行合理设计保证保温效果。所以应谨慎选择施工材料，可从密度、吸水率以及传热系数3个参数入手进行比较分析，尽量选择保温性能较高的新型材料。在防水层以及屋面中，应用保温型材料可以优化建筑的保温效果，并对防水层进行有效防护。屋面施工中，屋面材料多通过正铺设法进行作业，也可综合使用保温材料。此外，需应用珍珠岩和浮石等材料与水泥按照一定的比例进行混合完成浇筑作业。

3.3 加强对建筑可再生能源的利用率

建筑施工中可采用可再生能源，例如可在建筑主体的适宜部位安装新型太阳能设备，将太阳能转化为电能，为现场供电。

4 实例分析

某水利枢纽工程拟建二线船闸为3000t船闸，位于一线船闸右侧。一、二线船闸中心线平行，间距120m，两线船闸上闸首上游端线齐平，主体段位于坝轴线下游，上下游靠船墩左侧布置，船闸主体段及上下引航道总长约为2479m。

4.1 能耗分析

该工程施工设备能耗分为油耗及电耗，土石方开挖过程中使用的挖掘机、自卸汽车等都是主要的油耗设备，灌浆和基础处理使用的灌浆泵、灰浆搅拌机是主要的电耗设备，混凝土浇筑产生的油耗和电耗较大。施工辅助生产系统消耗的能源主要有电能、柴油以及汽油。生产性建筑物主要有施工厂房以及材料设备堆放仓库，消耗的能源主要为电能，其中照明设备产生的能耗量最大。在工程建设的高峰期，参与施工作业的人员数量高达千人，为此需建立生活福利房屋共11000m2，其中会消耗大量电能。依据施工过程中产生的能耗对能耗总量以及利用率进行计算，如表1所示：

表1 分年度耗电量（单位：万/kW·h）

由上表1可知，该工程施工期产生的能耗量较大，通过施工期能耗分析可知耗能较大的项目为土石方工程、混凝土浇筑工程及施工辅助企业，能耗设备主要有挖掘机、自卸汽车、推土机以及混凝土泵等。因此需要针对上述能耗特征编制施工技术方案，将节能措施落实至施工材料、施工设备、施工工艺上，以控制工程施工成本，提高工程的经济效益。

4.2 节能措施

4.2.1 主要施工设备选型及其配套。该工程施工高峰期，工程量如下：30d土方开挖量为429200m3，30d的石方开挖量为258400m3，30d的混凝土浇筑施工量为59500m3，为满足施工要求，降低能耗，采用大型施工设备，降低能耗定额。施工单位决定采用3m3液压挖掘机、15t自卸汽车。混凝土浇筑采用溜槽入仓或者是直接入仓形式，上部采用QTZ31.5（4075）塔吊起吊，混凝土施工量为0.75m3。

4.2.2 主要施工技术和工艺选择。该工程石方明挖严格遵循自上而下的施工顺序，进行浅孔梯段爆破（如图1所示），边坡会出现不同程度的预裂。梯段高度需要依据施工实际情况进行分级，采用气腿钻进行钻孔，3m3挖掘机装与15t自卸汽车配合运行将土方运送至渣场，回填灌浆前需要合理设置灌浆孔，固结灌浆通过手风钻钻孔辅助完成，灰浆搅拌机进行施工材料拌合，并通过TBW200/40灌浆泵进行灌浆。

图1 浅孔梯段爆破示意图

4.2.3 施工辅助生产系统及其施工工厂设计。工程建设过程中，砂石加工系统和混凝土拌合系统需尽量布设在施工作业面周边，缩短材料运输距离，将混凝土拌合系统安置在船闸主体，便于混凝土材料运送，降低了运输过程中产生的能耗。砂石加工和混凝土拌合设备也尽量采用新型节能型设备。供风系统进行统一集中布设，并建立配套的集中控制系统，实现对多个工作机组的控制工作。同时，由于该工程所处地区的水质较好，因此在降水量较小的季节，原水无需经过处理可直接投入使用，汛期经过沉淀后便可用于生产。为实现节能降耗目的，需要在坝区以及施工人员生活区设置一个高位水箱，满足施工水压要求，水源可顺利输至各作业面。

5 结语

综上所述，为实现节能环保目的，有效维护生态环境，促进水利工程生产的可持续发展，需要全面落实节能降耗措施。对施工信息进行采集和处理，计算能耗，如油耗和电耗。对于工程能耗量较大的施工环节，需有效辨识能耗环节，依据工程施工实际情况采用具有针对性且可行性较高的节能措施，在降低能耗的同时提高能源的利用率，提高工程的社会效益和经济效益。

[1]金珍宏．白鹤滩水电站施工期能耗量分析方法[J]．水利水电技术，2012，43（11）.

[2]王新岐，陈姣，王朝辉，等．沥青混合料施工机械能耗量评价研究[J]．筑路机械与施工机械化，2015，32（11）.

（责任编辑：秦逊玉）

TV52

1009-2374（2017）12-0231-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.118

杨成（1980-），男，甘肃平凉人，甘肃省节能投资有限责任公司中级工程师，研究方向：建筑施工管理。

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