摘 要:本文結合鐵路預制箱梁場管理實踐,以及參與預制箱梁模板、配套工裝、梁場新技術應用方面的多項發(fā)明、實用新型專利的研發(fā)的切身體會,對涉及到制梁場節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等四個方面的綠色施工技術進行論述,有關的闡述、嘗試和探索可為同行提供一定的參考。
關鍵詞:預制箱梁;綠色;技術
1 概 述
鐵路預制箱梁場綠色施工技術,是制梁場在場建、生產過程中實現(xiàn)資源節(jié)約和節(jié)能減排的關鍵環(huán)節(jié)。在保證制梁場大臨建設和預制箱梁質量、安全等基本要求的前提下,在預制箱梁場中引進工程建筑方面的既有綠色新技術、創(chuàng)新和改進既有預制技術、通過科學、合理的規(guī)劃設計,減少電、燃煤、汽柴油等方面的能源消耗、減少工裝設備的攤銷和投入、節(jié)約制梁場用地、實現(xiàn)水循環(huán)利用,最大限度地節(jié)約資源并減少對環(huán)境負面影響的施工活動,實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(“四節(jié)一環(huán)?!保?/p>
2 節(jié)能技術
鐵路預制箱梁場的能源消耗主要體現(xiàn)在施工生產用電、采用燃煤蒸養(yǎng)、機械、車輛消耗汽柴油等方面。
通過合理的用電線路布線設計,將變壓器設置在靠近攪拌站、制梁區(qū)等耗電集中的地方,減少線路用電損耗。通過引用高效率或低能耗的生產設備,如混凝土攪拌設備、混凝土泵送設備、洗石篩砂設備、智能鋼筋加工設備、高頻附著式振動器、智能張拉設備、智能真空壓漿設備、龍門吊起重設備、輪胎式提梁機等減少施工用電。
在制梁場機械設備選型時,通過引入高效率、低能耗的混凝土運輸罐車、裝載機、龍門吊起重設備、運梁車等。也可以通過制梁場合理的規(guī)劃設計,減少制梁場耗能設備的采用,如海南東環(huán)萬寧制梁場攪拌站與制梁臺座集中布置,將混凝土直接泵送入模,改變了傳統(tǒng)采用的混凝土運輸罐車運輸混凝土的模式,減少了汽柴油的消耗。
大的節(jié)能一方面可以從引入新的清潔能源來減少傳統(tǒng)能源的消耗,如在日照充足的制梁場引進太陽能參與生產,如合福鐵路長臨河制梁場的太陽能的利用(見圖1),可作為鐵路預制梁場的節(jié)能的一個方向。太陽能系統(tǒng)由集熱模塊(集熱器和真空集熱管組)、水箱、系統(tǒng)水泵和控制系統(tǒng)組成,可用于制梁場蒸汽養(yǎng)生用水和冬季施工生產中砂石料加溫。采用太陽能對天氣寒冷地區(qū)制梁場合格料倉中的砂石料進行加溫,或對攪拌站蓄水池加熱,以提高冬季混凝土拌合質量,確?;炷寥肽囟取R部稍谡麴B(yǎng)時,采用太陽能系統(tǒng)對對鍋爐用水進行預加溫,減少燃煤的使用。另一方面可以提高能源利用率,如對梁體混凝土蒸養(yǎng)時采用密封性好的蒸養(yǎng)棚架,對蒸養(yǎng)溫度采用自動溫控系統(tǒng)。也可從能源替代方面考慮,如采用甲醇作為鍋爐的燃料,來減少二氧化碳的排放。
3 節(jié)地技術
鐵路預制箱梁場的用地主要由生活辦公區(qū)、拌和區(qū)、制梁區(qū)、存梁區(qū)、裝梁區(qū)、運梁區(qū)等功能區(qū)及場內外施工道路等構成。可以通過制梁場規(guī)劃設計、采用高效制梁技術、通用化工裝等節(jié)約制梁場用地。
通過對相應代建段鐵路沿線的制梁場選址進行精心考察,選出最佳的制梁場位置,再通過合理的規(guī)劃設計,盡量減少場內外施工道路、運梁道路占地面積,對功能區(qū)盡量采用緊湊型集中布置,以減少功能區(qū)間的銜接占地面積。存梁區(qū)為制梁場最大占地的功能區(qū),由于制架梁相互影響的關系,存梁臺座存在空置時間,可通過32m/24m共用存梁臺座來減少空置。由于箱梁翼緣板較寬,可通過雙層存梁臺座,甚至可以通過高低雙層存梁,將下層的存梁深入到上層存梁的翼緣板下,來減少存梁用地面積。
通過采用高效預制技術,將傳統(tǒng)一孔箱梁占用制梁臺座時間由4~5天減少到3~4天,以此減少制梁臺座數(shù)量,進而減少梁場占地。一個制梁場往往預制多種梁型的箱梁,涉及到的制梁臺座、鋼筋綁扎胎具、鋼筋吊架種類就多,通過采用通用制梁臺座、拼裝式鋼筋吊架、拼裝式可調鋼筋綁扎胎具(見圖2)等工裝實現(xiàn)在制梁場多種梁型間的轉換或通用,可以有效減少該類工裝所占場地。
4 節(jié)水技術
預制箱梁場通常建于新建線路的一側,選址較為偏僻,一般無自來水供應,生產用水主要源于地下潛水或承壓水。制梁場靠地下水進行施工生產,給當?shù)氐牡叵滤Y源帶來不小壓力,在制梁場開展節(jié)水技術,至關重要。
在制梁場采用水循環(huán)系統(tǒng),可以有效節(jié)約水資源和減少生產用水污染。水循環(huán)系統(tǒng)由沉淀池、集水溝和分水溝、水塔及供水管道組成。其中,平流式沉淀池,由進出水口、污泥斗和水流部分三個部分構成(見圖3)。進出口分別設在池子的兩端,進口一般采用淹沒進水孔;水流部分是池的主體,池寬和池深要保證水流沿池的過水斷面布水均勻,依設計流速緩慢而穩(wěn)定地流過;污泥斗用來積聚沉淀下來的污泥,設在池前部的池底以下,需定期排泥。
雨水、蒸養(yǎng)用水由集水溝和分水溝通過均勻分布的進水孔流入池體,再通過設在池前部的污泥斗沉淀,沉淀后進入水流部分。在水流部分的端頭接上抽水泵,將經過處理后的水抽至水塔,水塔內的水一部分用來洗石,另一部分用于梁體養(yǎng)生。在制梁場將砂石料清洗廢水、壓漿用廢水、生活污水、罐車清洗廢水等通過梁場排污溝渠,再流入多級沉淀池,進行沉淀。在多級沉淀池中設置綠色植物,通過植物根系及其表面生物膜對污水中污染物進行吸收、消化、降解,能有效避免制梁場污水的排放。
5 節(jié)材技術
鐵路預制箱梁場的節(jié)材主要分為場建時工裝節(jié)材和預制生產采用高效節(jié)材設備節(jié)材。高效節(jié)材設備需要高投入,現(xiàn)就場建工裝節(jié)材技術進行闡述。
鐵路預制箱梁場的工裝主要包括模板(底模、內模、外模)、制、存梁臺座、靜載試驗臺座/臺架、鋼筋綁扎胎具、鋼筋吊架、砂石料棚架、鋼筋棚架、水塔等。由于箱梁制梁場具有工廠化制作的特點,又具有存在周期短的特點,往往一個箱梁制梁場往往需要預制多種梁型,制梁工裝投入較大,將工裝構件在工廠按模塊化、通用化設計、加工及制造,易于安裝和拆卸。再將加工成型的工裝構件運入制梁場進行組拼,在一個制梁場結束施工生產任務后,能迅速將其投入到另外的一個制梁場進行施工,不同制梁場間實現(xiàn)通用。全面實現(xiàn)預制梁場工裝通用化、模塊化施工,能響應國家號召,實現(xiàn)節(jié)能減排、節(jié)約大量大臨建設成本的投入、有效降低預制箱梁的成本攤銷,是預制箱梁場發(fā)展的一種趨勢。
例如合肥樞紐南環(huán)線肥東制梁場負責預制272孔箱梁,這些預制箱梁共采用了4種不同的預制箱梁圖紙。該梁場針對制梁數(shù)量少,梁型多的特點開展了《預制箱梁模板及配套工裝通用化施工技術研究》,通過模塊化技術成功實現(xiàn)了多種梁型間底模板、側模板、內模板的通用化;研制了鋼混組合式制梁臺座、可調拼裝式鋼筋綁扎胎具、拼裝式鋼筋吊架,與傳統(tǒng)預制箱梁場相比,節(jié)約了近一半的工裝投入(見表1)。該科研榮獲“中國鐵路工程總公司科學技術一等獎”。通過工裝節(jié)材技術,有效減少所需的工裝套數(shù),既減少了投資,又節(jié)約了建設用地,具有良好的推廣應用空間。
二十一世紀隨著地球資源的減少和環(huán)境的污染,綠色施工、節(jié)能減排技術已成為全球性的主題。在鐵路箱梁預制場開展“四節(jié)”技術,無疑詮釋了制梁場在建設、生產時,也能做好綠色施工,節(jié)能減排。通過節(jié)能技術的應用,減少了能源消耗,減少了二氧化碳的排放,能使制梁場的萬元綜合能耗能顯著下降;通過節(jié)地技術的應用,減少了制梁場占用寶貴的土地資源,能減少制梁場的大臨建設費用;通過節(jié)水技術的應用,制梁場減少了地下水資源的使用;通過節(jié)材技術的應用,減少了鋼材等型材的消耗,間接減少了鋼材廠家的二氧化碳的排放。通過“四節(jié)”技術的開展,能有效實現(xiàn)制梁場的環(huán)境保護。
作者簡介:劉玉波(1979-),四川宜賓人,男,2004年畢業(yè)于西南科技大學交通工程專業(yè),大學本科,工程師。