土方工程中绿色节能施工方法的研究.pdf

绿色与节能 土方工程中绿色节能施工方法的研究高东亮（陕西建工安装集团有限公司）【摘要】土方工程施工需要面对复杂的现场环境，必须加强施工过程管理，践行绿色施工理念，减少环境污染和能源消耗，才能实现更好的综合效益。文章研究了土方工程中绿色节能施工方法，在明确绿色施工基本原则和要求的基础上，从土方计算、土方调配、可视化管理、机械施工节能、扬尘污染防治等方面出发，分析了土方工程中绿色节能施工方法的应用要点，在强调常规绿色节能控制措施的同时，积极探索自动化、信息化、智能化技术的融合，力求实现有效的创新和突破。【关键词】土方工程；绿色节能；施工方法；技术应用中图分类号：TU74 DOI：10.13655/ki.ibci.2024.03.039Research on Green and Energy-saving Construction Methods in Earthwork EngineeringGAO Dong-liang（SCEGC Installation Group Company Ltd.）【Abstract】Earthwork construction needs to face complex on-site environments,and it is necessary to strengthen construction process management,practice the concept of green construction,reduce environmental pollution and energy consumption,in order to achieve better comprehensive benefits.The paper studies the green and energy-saving construction methods in earthwork engineering.Based on clarifying the basic principles and requirements of green construction,it analyzes the application points of green and energy-saving construction methods in earthwork engineering from the aspects of earthwork calculation,earthwork allocation,visual management,mechanical construction energy-saving,and dust pollution prevention and control.While emphasizing conventional green and energy-saving control measures,it actively explores the integration of automation,information technology,and intelligent technology,and strives to achieve effective innovation and breakthroughs.【Keywords】earthwork;green and energy-saving;construction methods;technology application1 引言土方工程涉及的施工内容比较多，包括场地平整、基坑开挖、基坑回填等主要工作，以及基坑支护、降排水等辅助工作，必须保证施工方案的科学性、合理性、可行性，同时兼顾绿色环保性，积极改变传统施工工艺，充分利用现代信息化技术，优化施工机械组合，加强碳减排分析，从各个环节出发，才能改变土方工程施工高能耗、高污染的问题。2 绿色施工原则与要求绿色施工是践行可持续发展理念的重要手段，围绕节水、节地、节能、节材与环境保护的目标，减少资源、能源消耗，降低施工活动对环境产生的不利影响。绿色施工的基本原则包括减量化原则、再使用原则、循环再生利用原则，减量化原则就是尽可能使用较少的资源能源投入完成生产任务，达到节能减排的目的，再使用原则就是尽可能延长产品使用周期，增加产品使用次数，减少重复生产带来的资源浪费和环境污染，循环再生利用原则指的是物品在使用后能够转化成可利用的资源，而不是不可用的垃圾，可以用来循环生产各类新产品。遵循绿色施工原则，在具体施工活动开展过程中，应该尽可能减少对场地的干扰，特别是在深基坑工程施工时，开挖方式、降排水、基坑支护都会对原有地质结构产生负面影响。尽可能节约水资源，减少环境污染，土方工程施工容易出现严重扬尘、噪音问题，需要着重采取有效的控制措施。机械化也是土方施工的主要特点，如何优化机械组合、加强机械能耗管理成为关键所在。随着信息技术在工程施工领域的应用，可以在方案优化、工程量计算、进度管理等方面实施可视化、精细化控制，为绿色节能施工理念的应用研究提供了更多思路1。129 绿色与节能 3 土方工程中绿色节能施工方法的研究3.1 土方计算及调配3.1.1 土方计算土方计算土方工程量计算是施工方案编制、组织施工管理的基础工作，直接影响到最终的绿色节能效果。根据设计地面与原始地面相对高程，计算挖土体积或填土体积，经过适当的简化转换，就相当于数学课程中的几何体求体积，常用的计算方法有等高线法、断面法、方格网法、散点法等。在地形起伏较大的情况下，可以采用等高线法，通过分层计算棱台、棱锥体积，最终汇总成总体积。在纵向变化连续、横向变化不连续的狭长地形，可以采用断面法，沿着地形长度方向每隔一定距离取一断面，计算相邻两个断面的土方量，汇总得到总土方量。在地势相对平坦的情况下，可以采用方格网法，将地形图划分成若干方格，计算求得每个方格工程量后，汇总得出总土方量。以上这些方法相对比较传统，以人工计算为主，计算过程比较复杂，需要消耗大量的时间和精力，而且每种方法的适用情况不同，存在一定的局限性，计算结果难以保证。利用BIM技术进行土方工程量计算，通过建立三维地形模型，可以直观检验高程数据的准确性，减少人工纠错计算时间，有利于提高计算精度和速度。通过Revit软件创建施工现场地形表面模型，并将所有高程点改为设计标高，自动统计计算现有地形转换为设计地形所需要的工程量，软件中的建筑地坪功能可以开展土方开挖模拟施工，通过参数设置计算土方挖方量、填方量。通过创建土方计算方法库插件的方式也能够较好的解决问题。首先，编译土方工程量计算算法代码，明确各种方法的判定条件，生成方法库。其次，在Revlt中导入地形图，获取相关数据参数，依据地形特征信息，判定土方计算方法，最终一键输出土方工程量，通过对比分析发现，这种方式不但能够避免烦琐的手工计算过程，而且相较于现有软件功能计算更加便捷、精准。3.1.2 土方调配土方调配土方调配的主要目的是更为经济合理地进行土方运输作业，以挖填土平衡为原则，组织开挖、运输、回填工作，实现更为精确的土方调配，能够达到更好的绿色节能效果。土方调配的主要元素有挖方区、填方区、弃土区、借土区、中转区、运量、运距等，在调配过程中，应该充分考虑全场与各分区的优化结合，合理设置分区线，实现挖填平衡和运距最短，优化运输线路、调配方向，充分发挥运输车辆和土方机械性能，避免出现重复挖填和运输的情况，尽可能与地下建筑施工相结合，缩减施工工期，降低施工成本。在进行土方调配时，首先要科学划分调配区，综合衡量地理环境、施工顺序、技术要求等相关方面，其次计算调配区之间的平均运距，最后编制土方调配图表，将土方调配问题转化为数学线性规划问题，通过表上作业法求得最佳土方调配方案。相对而言，这种方法操作更加方便，获得的结果更加准确，具有较强的应用价值2。3.2 可视化施工控制常规的控制方法主要依赖于施工进度计划，随着施工活动的不断开展，经常出现实际进度与计划进度不符的情况，施工碰撞问题、场地布置效果差、进度跟踪检查不及时等现象比较突出，有必要开展可视化施工管理。BIM技术具有可视化的优势，利用三维信息模型，可直观展现施工现场布置情况。通过场地漫游功能，可以以第一视角检查场地内临时道路、材料堆放区、临建设施的布置是否合理，实现施工现场空间深度优化，通过碰撞检查功能。在可视化碰撞检查时，可自主定义碰撞类型，输出碰撞检测报告，并精准定位碰撞位置，及时针对碰撞点进行调整，解决各种硬碰撞和软碰撞问题。基于BIM技术编制施工进度计划，利用工作分解结构法，对土方工程进行工作分解，快速准确的计算各项施工内容工作量，初步估算施工工期，根据相互关系调整施工顺序，强化了模型构件与工序之间的信息关联，利用4D模型开展施工进度模拟，在三维可视化的视角下，观察土方工程施工过程，直观发现进度计划编制存在的不合理之处，实现施工现场场地布置时间上的深度优化。3.3 土方施工机械管理3.3.1 常规节能控制常规节能控制土方工程施工需要依赖大量的机械作业，应该采用最优的场地平整、基坑开挖、基坑回填、边坡支护施工方案，摒弃高耗能、高污染的施工工艺，尽可130 绿色与节能 能用最少的机械台班完成施工任务。加强机械设备的日常节能管理，积极选用节能、环保、绿色、高效的机械设备。淘汰一批落后设备，在满足施工需求的情况下，优化施工工序，调整公共机具分布，充分利用相邻区域内的机械设备，减少无效或低效作业。提高机械设备利用率，尽可能降低大功率机械设备的使用频次，机械设备的功率应该与负荷相匹配，加强运行状态实时监测，评估机械设备的节能效率，针对能耗较大的施工工艺环节，制定专门的节能措施。安排专人进行机械设备的养护管理，建立相关记录台账，保证机械设备能够处于良好的运行状态。积极使用绿色环保液体燃料，可以采用醇基液体燃料代替传统燃油，配置高效率施工机械，在完全燃烧的情况下，醇基燃料提供的热效率更高，而且来源广泛，排放量低，符合绿色环保理念。以上这些都是相对常规的施工节能机械管理措施，没有达到信息化、精细化管理的要求，可以在此基础上充分利用现代信息技术，展开更为全面的计算分析，准确评估施工机械能耗，为节能控制管理提供更为科学的依据3。3.3.2 机械减排分析机械减排分析根据相关标准规范和施工实践经验，每种机械设备都有一定的适用范围，比如，推土机的经济运距在100m以内，铲运机的经济运距在200m350m之间，在编制施工方案、选择机械设备时，如何充分发挥不同机械设备性能、实现优化组合的效果成为关键所在，更多的是以经验为基础确定组合方案，难以实现量化管理要求，而不同的机械施工方案需要采用的工艺方法不同，最终的节能效果自然不同。从功能碳足迹比选的角度出发，构建施工方案碳排放计算模型，根据消耗量定额和工程量清单，确定施工机械台班消耗量，明确常用机械设备台班碳排放因子，计算机械施工碳排放量，汇总得到机械施工方案碳排放总量，实现方案比选的目的，也可以针对薄弱环节进行优化调整。土方机械施工会产生大量不同类型的过程信息，包括工程信息、机械信息、司机信息、现场信息等，按照数据结构的方式，也可以分为结构化数据和非结构化数据，这些数据中蕴含的巨大的价值，对于施工过程把控至关重要，利用计算机视觉技术进行机械施工过程信息自动化采集，通过目标检测算法，识别机械活动状态，采集相关数据信息，并将采集到的过程信息进行组织分析，用于生产率测算、费用测算等方面，发挥成本管控、进度管控的作用。3.4 扬尘防治措施扬尘是土方工程施工最为突出的环境污染问题，必须明确扬尘对人体健康、空气环境、生态系统产生的危害，明确扬尘的产生机理和扩散特征，采用洒水、喷淋系统、风障、化学抑制剂等多种措施，有效抑制扬尘的产生及扩散。根据土方施工阶段扬尘颗粒扩散特征和风场分析，在相同风力下，基坑越深，扬尘颗粒物扩散至围挡处的最高浓度越低，此时风速的影响相对较小，在基坑底部容易形成涡流，控制颗粒物逃逸，所以，随着基坑开挖工作的不断深入，主要的扬尘治理对象是土方运输环节，必须做好场地硬化、路面洒水、及时清扫工作，这样就能够明显减少扬尘污染。扬尘排放源高度越低，围挡的防扩散作用越明显，可以有效减弱场内风速，减少起尘，不过在风速不断增大的情况下，围挡的作用逐渐减弱，在施工过程中，应该充分发挥防风网的作用，合理设置围挡高度和范围，尽可能降低风的影响，将扬尘污染控制在一定范围内4。4 结语综上所述，加强土方工程施工阶段绿色节能措施应用十分关键，必须准确计算土方工程量，做好土方调配工作，避免重复的挖填、运输作业。同时，不断优化施工方案，科学编制施工进度计划，防止出现返工、窝工等情况，针对能源消耗量大的机械施工环节，除了做好常规节能管理，还要加强碳排放量分析，充分利用信息化技术，实现精细化管理的目标。参考文献1 蔡镇泽.土木工程施工中设备节能绿色环保技术探讨J.中国设备工程，2023（15）：241-243.2 张淳劼，赵春峰，江天，等.软土地区深基坑绿色支护设计施工关键技术研究J.智能建筑，2022（2）：41-43.3 连伟洪.体育场大面积土方施工扬尘控制方法探究J.四川水泥，2021（9）：191-192.4 杨伟军，肖初华，陈婵璐，等.基于碳排放量的机械施工方案比选研究J.重庆建筑，2020，19（11）：30-32.131