地下交通基础设施的绿色施工研究

何 青

同济大学 上海 200092

在我国快速城市化与机动化的背景下，城市交通基础设施建设用地供需矛盾日益突出。城市地下基础设施施工通常面临作业量大、未知不确定性因素多、市政管线密集、地面交通繁忙等挑战，施工难度和工程造价远远高于普通地面道路。本文对已有国内外地下交通基础设施绿色施工优化研究进行归纳和梳理，对实现地下交通基础设施绿色施工的理论和方法进行深入的研究和探索，旨在为地下交通基础设施绿色施工理论及实践提供借鉴。

1 隧道工程绿色施工研究

由于地质条件、周围环境的复杂性及难预见性，隧道盾构施工是地铁建造过程中难度最大、危险系数最髙且资源消耗最多的单位工程之一。李岳等[1]选取对绿色施工影响程度大的盾构掘进、内部结构施工、地表及建筑物变形沉降比例、预制构件占地面积有效利用率等要素作为评价指标，运用模糊评价法进行评价。柴庆水[2]依据南昌地铁1号线某标段的工程数据，确定了隧道主体开挖、盾构推进和同步注浆这3个功能应作为进行技术优化的重点研究对象；同时对盾构刀具修复及保护刀再制造技术、同步射流泥饼防治技术和施工废水循环利用技术进行了应用分析。

上海轨道交通11号线徐家汇站—上海游泳馆站区间盾构穿越零陵路时，也将穿越运营中的轨交4号线上海体育馆站—上海体育场站区间隧道，形成三层四线立体穿越形式。针对该工程，肖潇等[3]采用三维有限元方法，模拟了多线叠交盾构隧道施工的整个过程。利用单元生死技术和重复设定单元属性等方法实现土体卸荷、盾构推进、管片拼装以及注浆硬化等动态施工过程，针对多线叠交盾构施工穿越既有隧道区域所引起的地层变形进行了分析，发现地表沉降最大值的位置与盾构机顶推面位置有一定关系；当两线隧道穿越完成后，地表沉降的最大值位置与单线隧道穿越引起的最大值位置相比会发生一定量的偏移。同样针对该工程，张晓清等[4]对软土叠交隧道工程在决策阶段、施工阶段和运营阶段分别建立了绿色评价指标体系并进行了灰色评价。李岳等[1]基于多个越江隧道项目资料，针对盾构段运用模糊综合评价法建立评价指标，结合定性和定量2种方法对上海某越江隧道工程进行实例评价，发现盾构推进精细化控制、管片配筋优化对绿色施工整体影响较大。此外，张绍宽等[5]进行了系统的浅埋暗挖地铁区间隧道绿色施工生产设施标准化配套研究，涵盖暗挖出渣系统标准化、拌和系统标准化、暗挖除尘通风系统标准化、隧道节能照明系统标准化、暗挖信息化施工系统标准化各系统方面的内容，涉及提升系统、洞内外出渣运输及清洗设备、混凝土拌和设备、洞内除尘设施、洞内通风设备、LED照明系统、门禁系统、视频监控系统、洞内通信设施各生产设施配置要求，从而降低能源消耗。Brousse等[6]基于1995年和2002年的对比实验，介绍了位于法国巴黎北部Landy隧道南端的车辆废气对环境的影响。Imaizumi等[7]研究了沿“T”交叉口隧道声音传播和语音传输的特点。仝慧婵[8]对某实施2010版《建筑工程绿色施工评价标准》的工程进行了效果分析，结果表明建筑施工过程中合理的施工措施能有效地节约资源能源，并提出提高人们绿色施工意识和自主行为是推动绿色施工最有效的方法。

2 地下路面绿色施工研究

地下施工空间相对狭窄而且封闭，通风与照明条件较差，而传统热拌沥青混合料HMA施工时一般要保持相对较高的摊铺温度，温拌沥青混合料WMA（Warm Mix Asphalt）生产施工工艺为此提供了一个良好的解决方案。程一鸣[9]为研究分析温拌沥青在隧道中应用的节能减排效果，检测调研了浙江台金高速公路苍岭隧道建设工程温拌沥青混合料试验段铺筑情况，其研究结果表明：隧道温拌沥青混合料可明显降低CO、CO2、SO2等有害气体的排放，改善隧道铺装环境；Evotherm温拌沥青混合料可节省燃料 30%，减少烟尘排放量50%以上。

陶秋霖[10]研究了Evotherm温拌沥青混合料的设计及路用性能，研究结果表明，掺入5%SBS改性沥青质量的温拌剂，在试验所用温度130～150 ℃之间，约为140 ℃拌和的温拌沥青混合料，除水稳定性和低温性能略有下降之外，其余各项使用性能相比普通热拌沥青混合料变化均不大。隧道温拌技术节能减排效益显著，建设期节约燃油114.256 toe，节能163.222 tce，施工现场的沥青烟减少了90.2%，CO2排放减少61.5%，抑止人体代谢能力的CO减少69.9%，具有脏器伤害作用的NOx和SO2减幅分别达到73.5%及74.4%。

3 地铁车站绿色施工研究

马蒙蒙[11]基于深圳地铁9号线明挖车站归纳了地铁明挖车站绿色施工环境保护的现场实现技术，如雨水收集利用技术、地铁车站基坑降水收集利用技术、地铁车站可回收锚索施工技术、地铁车站主体结构单侧支模板施工技术、泥浆净化分离处理技术、钢筋直螺纹连接技术、可组装定型立柱架技术与风光互补太阳能路灯照明技术，并对上述技术进行了适用性与经济效益分析。李伟[12]针对我国地铁工程的建设发展情况，提出绿色管理要点及BIM技术、盾构管片预埋滑槽技术、模架技术、雨水及基坑降水收集利用技术、太阳能、空气能热水技术、风光互补路灯照明技术、临时设施定型化、标准化、工具化技术、盖挖逆作施工技术、克泥效加固技术、预备注浆系统技术、厂棚化和雨篷防护技术、测量机器人远程自动监测技术等地铁绿色施工关键技术。肖光发[13]依据绿色施工理论以及地铁工程的特点，采用目标分解法初步构建了地铁绿色施工评价指标体系和基于模糊物元的地铁绿色施工评价模型，运用模糊层次分析法计算各个指标的权重，对西安地铁工程4号线项目进行了评价。

4 结语

本文针对隧道、地下路面、地铁车站等地下交通基础设施施工的专业性和特殊性，对已有的国内外地下交通基础设施绿色施工优化研究进行归纳和梳理，结论如下：

一方面，目前有关地下交通基础设施绿色施工的理论研究以定性分析和评价为主，而定量研究比较薄弱；另一方面，国内外关于地下交通基础设施绿色施工优化多是针对施工过程本身的技术改造和施工管理。而由于地下交通基础设施施工地点多在城市中心区，施工期间通常会影响机动车出行，引发的绕行和延误也会产生很大的环境影响。未来可能的研究方向是结合交通组织规划理论与方法实现施工期间建筑、交通系统整体的绿色施工要求。