以“四新技术” 打造绿色低碳交通的创新实践
一、总体介绍济南轨道交通7号线一期工程(以下简称“7号线”)全长约30公里,作为全国首条上跨黄河的地铁线路,其施工横跨济南主城区及多个重点区域,施工环境复杂,环保要求极高。在此背景下,项目以党建为引领,中建八局、济南轨道集团、山东大学等多方力量形成济南轨道交通7号线科技创新实践基地联盟,开展“城市轨道交通多项组合降尘降噪”专项课题研究,积极采用防尘降噪新工艺,以“四新技术”为支撑,致力于打造环境友好型工地,推动工程建设高质量有序推进,助力泉城树立绿色施工的新标杆。
7号线秉持“建筑与绿色共生,发展和生态谐调”的环境管理方针,以绿色施工为核心,通过科技进步与管理创新,全面推进各项环保举措。其目标在于通过物理实验、数值模拟等多种方式,研发噪声与粉尘防控技术及装备系统,涵盖噪声与粉尘测试分析、防控装备研发以及防治技术等多个方面,力求实现施工厂界噪声等效声级控制在70dB(A)及以下,施工场地粉尘排放降低60%,达成24小时连续优质施工、污染零投诉的目标,为地铁建设污染治理提供可复制的绿色方案。
二、主要做法
(一)创新防尘降噪技术与装备
集束式气动潜孔锤成孔技术
1)在奥体东路站施工中,针对传统旋挖钻噪声大、扬尘难控制、孔底沉渣不易清理等难题,经市场调研与施工工艺比选,决定采用集束式气动潜孔锤成孔技术。
2)该技术具备显著优势:绿色环保,无泥浆污染;零沉渣,无需清孔;无扬尘,低噪音,成孔垂直度高,入岩效率高。应用后,奥体东路站实现了民众噪声零投诉,获得泉城环保世纪行等业内外各方称赞。
3)尽管潜孔锤施工装备造价昂贵,每延米费用比旋挖钻机增加约 1800 元,但为推进绿色施工,提高居民满意度,项目仍积极采用,并在牧牛山公园站采用围护桩气举反循环钻机成孔技术作为补充。
自制取土降噪器
1)针对旋挖钻机施工卸土时噪声巨大的问题,7号线自主研发 “自制取土降噪器”,辅助旋挖钻机钻头卸渣,避免抖动卸渣产生的超强噪声。
2)该设备在龙奥大厦站旋挖钻施工中实践应用,现场噪声低于白昼70dB和夜晚55dB的控制标准,实现繁华地带24小时桩基作业,提高了综合工效,保障了施工进度。目前已研发三种不同型号取土器,适用于黏土粉土、硬质土层和岩石地层,后续拟在全线桩基施工站点推广。
3)应用后民众投诉率大幅下降,社会负面影响降低,潜在社会经济效益显著,在环保“降噪”方面起到示范引领作用。
防尘天幕系统
1)针对基坑开挖阶段扬尘难以彻底抑制的问题,气象局站应用中建八局自主研发的大跨度自行走式基坑“防尘天幕”系统,搭配喷淋和雾炮使用,从源头上遏制扬尘和噪声污染。
2)该系统启动后,绿色幕网可在不到2分钟内覆盖整个施工场地,将“露天作业”变为“室内作业”,有效降低扬尘和噪声。与市区内多工点应用的钢结构罩棚相比,“防尘天幕”系统成本仅80万,装拆简易,并应用于奥体东路站、龙奥大厦站等站点,获得山东省交通工程创新创业大赛二等奖荣誉。
声屏障与隔声墙
1)考虑到7号线多数站点附近建筑楼层高、距离近,居民噪声治理需求迫切,项目针对性引入声屏障、隔声墙设备,通过隔声技术消除或减缓施工噪声危害。
2)目前已在气象局站(声屏障)、花园路站(隔声墙)、清河北路站(隔声墙)应用,噪声由56分贝降低至37分贝,降低39%,降噪效果良好,后续拟在多个站点推广。
滑移型气肋式基坑气膜
1)7号线应用的滑移型气肋式基坑气膜属全国首例,是基坑气膜在地铁项目的首次应用。通过安装高强度、高耐久性、防火性能好的充气膜材料,向膜内充气形成密闭空间,具有隔音、防尘、保温、防雨雪等性能,改善冬季施工环境。
2)该技术应用于龙奥大厦站半盖挖段,基坑气膜设计为三部分,可根据施工需要平面移动,实现基坑全覆盖。与传统固定式罩棚相比,气肋式基坑气膜以“中空自稳定结构”实现“双层膜布+空气夹层”防尘降噪,安全稳定性和防尘降噪效果显著提升,安装拆卸方便快捷,综合成本优化约30%,且膜材可重复回收利用。
(二)推广节能减排“四新”技术
应用节能新设备
洪楼广场站、清河北路站率先应用电动旋挖钻机、环4成槽机等高效节能设备,减少不必要的能源消耗,受到济南市、历城区环保局及社会各界高度好评,在环保“降碳减排”方面发挥示范引领作用。
建立污染处理系统
为减少废气、废水、噪声、固体废弃物等排放,达到环境检测值标准,7号线全线站点安装焊烟废气处理设备、建立废水处理系统、泥浆干湿分离器,并合理分类和处理固体废弃物。
开展绿色低碳技术研究
响应国家“双碳”目标,开展地铁建造与运营阶段碳排放强度与减碳路径研究、地铁绿色低碳建造技术研究、能源地下车站建设及运维关键技术研究。通过预埋在地下结构内部管道里的循环液体,实现地下结构空间与浅层土体能量交换,为地铁运营提供热与冷量。在能源车站施工方面,相比传统钻孔地埋管技术节约施工成本近70%,预计比普通空调系统节能30%以上,有望解决地埋管地源热泵技术在城市推广中的“占地多”和“成本高”问题。
三、取得成效
(一)环保效益显著通过多项防尘降噪技术与节能减排措施的应用,7号线施工厂界噪声等效声级有效控制在70dB(A)及以下,施工场地粉尘排放降低 60%,实现了污染零投诉,极大减少了施工对周边环境和居民生活的影响,践行了绿色发展理念,保护了生态环境,赢得了国家治理(国企党建)创新经验专题调研组、全国主流媒体高质量调研山东行等单位的观摩和报道,累计刊稿中央级媒体100余篇,省市级主流媒体700余篇。
(二)施工效率与品质提升各项创新技术的应用不仅解决了施工中的环保难题,还提高了施工效率。例如,自制取土降噪器实现了24小时桩基作业,保障了施工进度;集束式气动潜孔锤成孔技术提高了成孔质量和入岩效率。同时,绿色施工理念贯穿施工全过程,推动了施工品质的提升,确保工程建设高质量有序推进,树立了济南市轨道交通建设标杆,赢得匈牙利布达佩斯州及布达佩斯工程商会代表团及省市级单位多次现场观摩学习。
(三)经济效益与综合成本优化尽管部分创新技术初期投入成本较高,但从长远来看,带来了显著的经济效益。如滑移型气肋式基坑气膜相比传统罩棚综合成本优化约30%,且可重复回收利用;能源地下车站建设技术节约了施工成本,预计在运营阶段实现节能效益。此外,减少了因污染投诉和环境治理带来的额外成本,提升了项目的综合效益,并荣获山东省2023高质量发展企业优秀案例。
(四)科研与行业示范成果丰硕7号线累计取得了丰富的科研创新成果,先后获得36项成果,其中QCⅠ类成果7项,实用新型专利14项,发明专利10项,论文3 篇,省部级工法4项。这些成果不仅提升了项目的科技含量和施工水平,还为行业提供了可推广的实践经验,形成了具有创新性、实用性、可复制性的典型案例,推动了绿色交通基础设施建设,助推了智慧交通的发展步伐,在行业内起到了良好的示范引领作用。
济南轨道交通7号线一期工程通过创新绿色施工技术、推广节能减排措施,在防尘降噪、降碳减排等方面取得了显著成效,有效地落实了建筑与绿色共生、发展与生态协调的目标,为地铁建设领域的绿色低碳发展提供了宝贵的经验和范例。