绿色建造在城市水务工程中的应用

2024-07-06刘昕宇倪爱民黄河

人民长江 2024年13期

刘昕宇倪爱民黄河

摘要：在“双碳”战略背景下，绿色建造成为城乡建设转型发展的关键技术之一。城市水务工程作为现代城市基础设施建设重点工程类型，开展绿色建造尤为重要。以深圳市罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程为例，分析了城市水务工程建造过程中存在的问题，并从多个维度对绿色建造应用策略展开论述，总结得出适用于城市水务工程的绿色建造通用工程措施，可以为同类工程实践提供参考。

关键词：绿色建造；城市水务工程；应用策略；工程措施；罗田水库；铁岗水库

中图法分类号： TV52

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.034

0引言

近年来，随着“双碳”战略的提出，城乡建设进入探索实践低能耗、低污染、高效能的新型发展模式的关键阶段。绿色建造是实现碳中和、碳达峰的重要方式，大力开展绿色建造，是城乡建设实现低碳化发展的必由之路［1］。

城市水务工程作为现代城市基础设施建设重点工程类型，成为实现“双碳”战略目标的重要研究内容。城市水务工程因其类型特点，存在土地占用、环境影响、能源（材料）消耗等问题，现阶段尚无系统性的解决方案。深圳市罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程（以下简称“罗铁工程”）创新性地总结了一套适合城市水务工程绿色建造的通用措施，对同类工程实践有一定参考作用。

1绿色建造基本概念

绿色建造技术是近年来在施工建造领域的一项新兴技术，是在保证安全性、实用性等的前提下，通过技术创新、管理优化、材料改进等综合性手段，运用有利于节约资源、降低污染物排放、提高质量的建造方式开展建造活动。按照绿色设计、绿色建造模式建成的产品称为绿色建筑。绿色建造体现了可持续发展的理念，与“双碳”战略目标相契合［2］。

绿色建造是一项系统工程，涉及工程项目全生命周期的多个阶段和多个主体。绿色建造目标的实现需要政府、业主、设计、施工等相关方协同推进［3］。

2城市水务工程存在的问题

城市水务工程，尤其输（调）水工程，由于线路长、工点多等特性，项目在土地占用、环境影响、能源（材料）消耗等方面的问题表现明显。

（1）土地占用。

城市水务工程，尤其是输（调）水工程在空间分布上通常表现为线路长、布点多、占地大的特点。这与经济快速发展背景下，尤其是经济发达的城市，与城市土地供给存在天然矛盾。因此，工程用地统筹和集约化利用是城市水务工程绿色建造的首要任务。

（2）环境影响。

城市水务工程建造期间，由于各类大型机械设备的使用、永久建筑物占地及施工临时占地等，对陆生生态环境、水环境的影响较为明显。在输（调）水工程中，表现为进出水口及沿线的检修（工作）站散点式的点状影响，供水线路沿线的线状影响，以及主要施工区域临时占地的面状影响。由此可见，环境影响与土地占用直接相关。此外，施工中产生的废水废气废渣是整个工程建设过程中主要的环境污染物。因此，施工过程管理是水务工程绿色建造的关键任务［4］。

（3）能源及材料消耗。

城市水务工程建设普遍工期长、工点多，大型机械设备多，工程人员多等特点。在建设过程中需要长时间、大量消耗能源及材料。因此，提高能源（材料）利用效率是城市水务工程绿色建造的重要任务［5］。

从以上3个方面不难看出，城市水务工程中的问题相互关联、关系紧密，绿色建造并不仅仅针对工程建设某一个方面，而是一项系统性、综合性的解决方案。

3深圳市罗铁工程绿色建造应用

3.1项目概况

罗铁工程是珠江三角洲水资源配置工程在深圳市境内配套项目之一。工程主要任务是将西江来水在深圳市境内进行合理地分配和使用，实现新增境外水的优化配置，保障西部片区的供水，满足远期宝安区、光明区、南山区（部分）的供水要求。输水干线总长约21.68 km，工程设计规模260万m3/d，沿途向罗田、五指耙、长流陂等3座水厂供水，各水厂供水规模分别为70万，30万，55万m3/d，流入铁岗水库流量为105万m3/d，经铁岗水库调蓄后向南山、朱坳水厂等2座水厂供水。

3.2绿色建造参照标准

现阶段水利建筑暂无绿色建造评价标准，项目绿色建造措施主要参照目前国内外较为通行的民用建筑绿色建造标准进行，主要包括深圳地标绿色建筑评价标准、国际绿色建筑评价标准、国际LEED标准。

（1）深圳地标绿色建筑评价标准。

评价的主要方面包括节地、节能、节水、节材、室内环境、施工管理、运维管理。

（2）国标绿色建筑评价标准。

评价的主要方面包括安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居。

（3）国际LEED标准。

LEED标准评价的主要方面包括创新设计、选址交通、场地、节水、能源、材料、室内环境、区域优先。

3.3绿色建造措施

从上述的评价标准分析，绿色建筑的评价体系主要集中在土地利用、能源管理、材料使用、施工管理、运维管理及创新几个方面，根据城市水务行业特性，结合本项目设计实际情况，主要围绕安全耐久、节地、节水、节能、节材、环境保护、施工管理、运维管理、创新提高等9个方面打造绿色建造措施。

（1）安全耐久措施。

① 经久耐用。

本项目为输水工程，为保证工程质量与降低后期维护成本，项目混凝土均采用高性能混凝土（渗蚀碳碱），选用耐水止水材料。

② 安全减危。

结合城区环境，优先进行掘进，少用钻爆。

（2）节地措施。

通过方案优化的方式减少永久及施工临时占地，主要有：

① 深埋隧洞，降低用地需求。

本工程输水线路采用深埋隧洞结构型式布置，埋深大于50 m，对沿线地表现状地物使用功能及城市地下空间利用发展规划不产生影响，保留未来城市发展空间，最大限度减少项目占地。

② 优化布置，减少永久占地。

优化主要建筑物布置方案，将可研阶段13处原地面泵站、阀室、检修井等永久建筑物优化为7处，减少永久占地。

③ 优化施工，减少临时占地。

优化施工组织，综合考虑材料加工、转运与占地等因素，集中加工厂，减少工厂数量，减少施工临时占地。

（3）节水措施。

① 结构防漏。

钢衬防止内水外渗，内外衬之间采用高性能自密实混凝土填充密实。

② 施工用水再利用。

施工用水进行收集、处理、回收再利用。

③ 海绵城市。

采用海绵城市技术，对雨水（中水）进行循环利用，减少对城市供水的需求，同时也减少项目的对外排放，提高本项目输送水体安全的保障度。海绵城市具体工程措施包括透水铺装、雨水花园、下沉式绿地等。

④ 营地建筑节水。

营地建筑内采用节水型洁具，公用卫生间采用感应式出水洁具。

（4）节能措施。

① 水力机械节能。

输水干线分段检修阀、排气阀和起重设备，以及输水隧洞分段检修排水系统和渗漏排水系统等，根据经济流速选择合适的管径，通过优化布置减少管路损失。要求尽量选择摩阻较小的管材，如无缝钢管、不锈钢管等内表面光滑的产品，减少管路损失来减少水泵扬程，以达到节约能源消耗的目的。

② 营地建筑节能。

除宿舍卫生间采用人工照明和机械通风外，其他所有房间均有自然采光、通风。外窗采用塑钢系列型材，双层中空玻璃，屋面采用防水保温屋面。结合当地气候和自然资源条件合理利用可再生能源，室外照明采用太阳能灯具。利用建筑屋顶设置太阳能光伏发电［6］。

（5）节材措施。

① 预制结构。

主体输水隧洞护盾式TBM隧洞段采用管片外衬、钢管内衬的钢内衬分离式结构，内外衬均为预制组装构件，另工程全部采用预拌混凝土、预拌砂浆。

② 用材高强降耗。

使用高标号混凝土、高强钢筋，降低材料用量。采用高强建材同时提高了建筑的耐久性，降低了后期的运维频次与材料，降低了运维成本。

③ 设备二次利用。

建造设备选择减少专用，兼顾通用，如TBM选型等。

④ 渣料利用。

项目填筑充分利用开挖料，多余渣料在市内其他项目中做资源化利用，冗余部分按弃置要求处理。

（6）环境保护措施。

① 水源地水质保护。

本项目进水口位于罗田水库饮用水水源保护区内，出水口位于铁岗水库饮用水水源保护区内。进、出水口施工均设置双排钢管桩围堰，两排桩之间回填砂砾石料。钢板桩围堰结构防水好，施工进度快，围堰拆除完整，不会在河床遗留废弃物。通过设置防污屏，减少了围堰砌筑和拆除时对饮用水水源地水质的影响。

② 地下水保护。

采用钻爆法施工段施工过程中应采用安全无毒炸药；隧洞内集水井应选择在无地质裂隙处，并进行防渗处理；施工废水处理设施底部和四周均需采取防渗处理。

③ 森林公园保护。

工程临时占地和永久占地以及输水隧洞涉及的森林公园，采取的主要保护措施如下：

输水洞口及支洞口优化施工工艺，尽量保全洞口山坡及植被，减少洞口仰坡防护工程，洞口景观与周边景观尽量相协调；输水隧洞施工过程中需进行地质超前预报，采取以“堵”为主方针，严格控制爆破技术，降低钻爆法施工对围岩的扰动，尽量减少隧洞施工涌水量，降低隧洞上方植被产生的不利影响；施工过程中加强对洞顶植被监测；优化爆破施工工艺和施工计划安排，尽量减小施工爆破噪声对森林公园内野生动物的惊扰。

④ 自然保护区保护。

工程出水口和铁岗工作井及永久道路等位于深圳市宝安铁岗—石岩湿地市级自然保护区内，采取的主要环境保护措施如下：

合理布置施工营地，尽可能减少临时占地对植被的碾压和破坏；严格控制作业带宽度，不得超宽超计划砍伐植被，施工人员及施工机械禁止进入施工区以外的其他保护区内林地，并落实林地补偿责任和恢复措施；优化工程设计，合理安排施工时序，保护区内施工应尽量避开鸟类的繁殖季节和越冬季节，或尽量缩短施工时间；加强对保护区原地形地貌和景观的保护，泵站等建筑物设计尽量与周边景观相协调。

⑤ 污废水处理。

本工程生活污水主要污染物为COD、BOD5、SS、TP、TN等，根据类似工程经验，生活污水中主要污染物浓度一般为：SS 150 mg/L、COD 250 mg/L、BOD5 150 mg/L、NH3-N 20 mg/L、TP 4.5 mg/L。工程生活区生活污水处理设备（A/O工艺）工艺流程见图1。

⑥ 禁裸设计。

规划临时堆渣场地，防护到位、避免地表植被破坏和弃石弃土造成的水土流失。在施工结束后，按规定要求对弃渣场碾压整平，回覆表土［6］。

（7）施工管理措施。

① 智慧工地。采用物联网+BIM，进度、投资、质量做到智能管控。

② 技术支持。进行绿色建造专项施工组织设计；专项交底和会审［7］。

③ 提高施工效率。TBM管片、钢管实现模块化，施工机械进行合理选型。

④ 用材控耗。加强预拌混凝土损耗、钢筋加工损耗的控制。

⑤ 危大工程安全管控。梳理危大工程清单，制定专项应急预案［8］。

（8）运维管理措施。

① 智慧运维。联合调度、结构及设备在线监测、环境与能耗监控。

② 规范化管理。制定完善的节能、节水、节材、绿化操作规程。

③ 建筑评估与优化。定期评估建筑效果、依据评估结果及时优化。