本發(fā)明涉及地鐵施工領(lǐng)域，尤其是涉及基于地鐵施工的碳排放測(cè)算模型。
背景技術(shù)：
：隨著國(guó)內(nèi)城市地鐵建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地鐵施工所產(chǎn)生的碳排放量也在快速增加，在大力倡導(dǎo)綠色施工的時(shí)代，有效降低高能耗產(chǎn)業(yè)碳排放量也是降低中國(guó)總碳排量的一個(gè)必要的環(huán)節(jié)。截止到2015年2月，已經(jīng)獲得批準(zhǔn)建設(shè)地鐵的城市已達(dá)36個(gè)，預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)共有50個(gè)城市運(yùn)營(yíng)地鐵交通，軌道交通里程數(shù)將要達(dá)到近6000公里。地鐵施工作為地鐵建設(shè)中的重要一環(huán)，其碳排量亦不能忽視。如何較為快速的測(cè)算地鐵施工中的碳排放量，對(duì)地鐵施工的不同施工工序、不同的施工工法進(jìn)行碳排放量的測(cè)算，以定量方式對(duì)施工工序、施工工法進(jìn)行合理優(yōu)化，為降低地鐵施工的碳排放量，為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)，同時(shí)通過碳排放量的優(yōu)化，為降低施工成本提供依據(jù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足提供一種基于地鐵施工的碳排放測(cè)算模型。本發(fā)明所述測(cè)算模型的建立包括：1.限定計(jì)算邊界條件本發(fā)明所述測(cè)算模型的建立是基于地鐵的施工階段，適用于地鐵建設(shè)的投資決策階段、設(shè)計(jì)階段、工程招投標(biāo)階段、竣工驗(yàn)收以及運(yùn)營(yíng)階段、后評(píng)價(jià)階段；施工階段的全生命周期包括從建筑材料的生產(chǎn)開始到整個(gè)工程竣工驗(yàn)收為止的過程中涉及到的地鐵車站及附屬結(jié)構(gòu)施工、礦山法隧道施工、盾構(gòu)法隧道施工的全過程；2.碳排放系數(shù)的確定地鐵施工的全過程都有電能的消耗，電能的生產(chǎn)伴隨著大量二氧化碳的釋放，二氧化碳的釋放量與不同地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)，水力和風(fēng)力發(fā)電所排放的二氧化碳則可忽略不計(jì)。根據(jù)工程所在地所屬的電網(wǎng)轄區(qū)確定本地區(qū)的電能的碳排放系數(shù)；根據(jù)單元工序的碳排放分析，得出單元工序的碳排放系數(shù)，再由若干個(gè)單元工序根據(jù)相應(yīng)的工程量清單，組成工程量清單中的各個(gè)分部工程，匯總分部工程的碳排放量，最后得到地鐵施工過程中的總碳排放量；3.碳排放量的計(jì)算單元工序的碳排放計(jì)量，根據(jù)不同地區(qū)及企業(yè)內(nèi)部定額計(jì)算確定；地鐵施工過程中的各個(gè)單元工序也包括人工、材料、機(jī)械三類施工要素；將不同的碳排放系數(shù)代入對(duì)應(yīng)的單元工序中，得到一系列單元工序的碳排放系數(shù)，將各單元工序的碳排放量累加即得到整個(gè)工程的碳排放量：Cm＝∑pCmat,a+∑qCmach,b+oChumCm——單元工序m的碳排放系數(shù)；p、q、o——分別為完成單元工序所消耗的材料、機(jī)械、人工的數(shù)量；Cmat,i——材料i的碳排放系數(shù)；Cmach,j——機(jī)械j的碳排放系數(shù)；Chum——人工的碳排放系數(shù)。本發(fā)明的有益效果：使用該模型可快速的計(jì)算出地鐵施工中不同工序、不同工法所產(chǎn)生的碳排放量。根據(jù)不同工序、工法的工程量清單，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)代入模型即可得出相對(duì)應(yīng)的碳排放量，或者將施工單位的采用該工序、工法的實(shí)際工程量清單代入模型，可得出相對(duì)的實(shí)際碳排放量。根據(jù)二者的差值找出降低碳排放量的優(yōu)化方法。附圖說明圖1為本發(fā)明所述測(cè)算模型的碳排放措施模型示意圖；圖2為本發(fā)明所述測(cè)算模型的模型計(jì)算邊界示意圖；圖3為本發(fā)明所述測(cè)算模型的單元工序二氧化碳分析示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明所述測(cè)算模型的建立包括：1.限定計(jì)算邊界條件本發(fā)明所述測(cè)算模型的建立是基于地鐵的施工階段，適用于地鐵建設(shè)的投資決策階段、設(shè)計(jì)階段、工程招投標(biāo)階段、竣工驗(yàn)收以及運(yùn)營(yíng)階段、后評(píng)價(jià)階段；施工階段的全生命周期包括從建筑材料的生產(chǎn)開始到整個(gè)工程竣工驗(yàn)收為止的過程中涉及到的地鐵車站及附屬結(jié)構(gòu)施工、礦山法隧道施工、盾構(gòu)法隧道施工的全過程；2.碳排放系數(shù)的確定地鐵施工的全過程都有電能的消耗，電能的生產(chǎn)伴隨著大量二氧化碳的釋放，二氧化碳的釋放量與不同地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)，水力和風(fēng)力發(fā)電所排放的二氧化碳則可忽略不計(jì)。根據(jù)工程所在地所屬的電網(wǎng)轄區(qū)確定本地區(qū)的電能的碳排放系數(shù)；根據(jù)單元工序的碳排放分析，得出單元工序的碳排放系數(shù)，再由若干個(gè)單元工序根據(jù)相應(yīng)的工程量清單，組成工程量清單中的各個(gè)分部工程，匯總分部工程的碳排放量，最后得到地鐵施工過程中的總碳排放量；3.碳排放量的計(jì)算單元工序的碳排放計(jì)量，根據(jù)不同地區(qū)及企業(yè)內(nèi)部定額計(jì)算確定；地鐵施工過程中的各個(gè)單元工序也包括人工、材料、機(jī)械三類施工要素；將不同的碳排放系數(shù)代入對(duì)應(yīng)的單元工序中，得到一系列單元工序的碳排放系數(shù)，將各單元工序的碳排放量累加即得到整個(gè)工程的碳排放量：Cm＝∑pCmat,a+∑qCmach,b+oChumCm——單元工序m的碳排放系數(shù)；p、q、o——分別為完成單元工序所消耗的材料、機(jī)械、人工的數(shù)量；Cmat,i——材料i的碳排放系數(shù)；Cmach,j——機(jī)械j的碳排放系數(shù)；Chum——人工的碳排放系數(shù)。以南昌軌道交通1號(hào)線土建六標(biāo)丁公路北站～八一廣場(chǎng)站區(qū)間盾構(gòu)施工為例，按設(shè)計(jì)工程量清單測(cè)算盾構(gòu)施工碳排放量的計(jì)算方法。1工程概況南昌市軌道交通1號(hào)線土建六標(biāo)(丁公路北站～八一廣場(chǎng)站)區(qū)間隧道工程，地處南昌市市中心。全長(zhǎng)1746單線延米，為雙孔圓形隧道，區(qū)間隧道內(nèi)徑為5400mm，襯砌管片厚度為300mm，管片寬1.2m。區(qū)間線路起于丁公路北站，沿北京西路由東向西掘進(jìn)，在北京西路路口旁穿監(jiān)察廳教育中心大樓后以700m半徑拐彎?rùn)M穿廣場(chǎng)北路，到達(dá)八一廣場(chǎng)站。2碳排放計(jì)算以工程量清單預(yù)算的方式，故需要知道南昌市軌道交通1號(hào)線土建六標(biāo)的工程量清單。八一廣場(chǎng)站～丁公路北站區(qū)間隧道的工程量清單如表1所示。表1八一廣場(chǎng)站～丁公路北站區(qū)間隧道工程量清單序項(xiàng)目編碼項(xiàng)目名稱項(xiàng)目特征計(jì)合同清單工程施工圖上報(bào)工程分部分項(xiàng)工程1040403001001盾構(gòu)進(jìn)場(chǎng)及吊裝直徑:φ7000mm臺(tái)222040403001002盾構(gòu)退場(chǎng)及吊拆直徑:φ7000mm臺(tái)223040403002001隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(負(fù)環(huán)段)直徑:φ7000mm以內(nèi)m24244040403002002隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(到達(dá)段)直徑:φ7000mm以內(nèi)m80805040403002003隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(始發(fā)段)直徑:φ7000mm以內(nèi)m61.461.46040403002004隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(正常段)直徑:φ7000mm以內(nèi)m1615.41608.717040403002005進(jìn)、出洞口土體加固項(xiàng)118040101001001土方外運(yùn)m352018.8554216.429040403003001襯砌同步注漿m1756.81750.1110040403003002襯砌二次補(bǔ)壓漿m87.8487.5111040403007001管片設(shè)置密封條環(huán)1464146012040403008001隧道洞口柔性接縫環(huán)處4413040403009001管片嵌縫、手孔封堵環(huán)1464146014040801007001拆除混凝土結(jié)構(gòu)部位:進(jìn)出洞門m3106.18106.2合計(jì)2實(shí)際工程量清單項(xiàng)目分解單元工序根據(jù)實(shí)際的工程量清單，組成工程量清單中的各個(gè)分項(xiàng)工程，匯總分項(xiàng)工程的碳排放量，最后得到盾構(gòu)施工過程中的總碳排放量。工程量清單分解如表2所示。表2工程量清單分解表3項(xiàng)目碳排放量測(cè)算根據(jù)實(shí)際工程量清單項(xiàng)目分解出的單元工序，輔以各個(gè)與盾構(gòu)施工過程相關(guān)的單元工序的碳排放系數(shù)，計(jì)算各個(gè)盾構(gòu)隧道區(qū)間的碳排放量。工程量清單中的分項(xiàng)工程不是以單位工序作為計(jì)量單位的，根據(jù)實(shí)際工程中的工作量進(jìn)行計(jì)量。例如進(jìn)、出洞加固這一項(xiàng)工作，可根據(jù)實(shí)際的加固工程量進(jìn)行計(jì)量。另外管片的制作也會(huì)排放大量的二氧化碳，這是工程量清單中沒有包含的，需要計(jì)入最后的碳排放量中。八一廣場(chǎng)站～丁公路北站區(qū)間隧道的碳排放量計(jì)算如表3所示。表3八一廣場(chǎng)站～丁公路北站區(qū)間隧道碳排放量計(jì)算結(jié)果4結(jié)果分析基于減少碳排放量的思想，現(xiàn)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)各項(xiàng)分項(xiàng)工程進(jìn)行碳排放量的對(duì)比。對(duì)比結(jié)果如表4所示。在地鐵盾構(gòu)施工過程中，管片作為隧道的永久性襯砌，其制作過程中材料、能源的消耗是不可避免的，故將該項(xiàng)從結(jié)果分析表中移除。表4八一廣場(chǎng)站～丁公路北站區(qū)間隧道分項(xiàng)工程碳排放量對(duì)比項(xiàng)目名稱總碳排放量(kgCO2)百分比(％)盾構(gòu)進(jìn)場(chǎng)及吊裝62490.9120.828盾構(gòu)退場(chǎng)及吊拆39860.3040.528隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(負(fù)環(huán)段)85657.2961.135隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(始發(fā)段)122598.3011.624隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(正常段)2480799.73532.868隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(到達(dá)段)185169.042.453進(jìn)、出洞口土體加固1694248.11422.447土方外運(yùn)423985.855.617襯砌同步注漿1494480.18319.800襯砌二次補(bǔ)壓漿74724.0090.990管片設(shè)置密封條150054.421.988隧道洞口柔性接縫環(huán)157487.0952.087管片嵌縫、手孔封堵573567.577.599拆除混凝土結(jié)構(gòu)2641.9370.035八一廣場(chǎng)站～丁公路北站區(qū)間隧道碳排放量7547764.766100根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在盾構(gòu)施工過程中，碳排量最多的三個(gè)分項(xiàng)工程分別為隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(正常段)、進(jìn)出洞口土體加固、襯砌同步注漿，這三項(xiàng)分項(xiàng)工程的碳排量占總碳排量的32.87％、22.45％、19.80％。襯砌同步注漿的工作內(nèi)容包括：制漿、送漿，盾尾同步壓漿等。根據(jù)此分項(xiàng)工程的人工、材料、機(jī)械的碳排放量不難發(fā)現(xiàn)，材料消耗所產(chǎn)生的碳排放量占此分項(xiàng)工程總碳排放量的75.86％，從碳排放系數(shù)的角度來考慮，襯砌同步注漿的材料的碳排放系數(shù)并不高，但在整個(gè)盾構(gòu)施工過程中，注漿漿液的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料，這是該分項(xiàng)工程碳排放量高襯的原因。漿液的用量與盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)段的水文地質(zhì)條件有關(guān)，例如盾構(gòu)襯砌周邊有空洞，容易導(dǎo)致漿液的流失，這是難以通過人為干預(yù)使其發(fā)生改變，因此很難在滿足工程質(zhì)量的前提下減少漿液的用量。進(jìn)、出洞口土體加固是盾構(gòu)始發(fā)和接收前必不可少的一項(xiàng)分部工程，其主要作用是為了保證洞口的整體穩(wěn)定性，防治坍塌。該項(xiàng)分部工程的材料消耗所產(chǎn)生的碳排放量占此分項(xiàng)工程總碳排放量的86.42％，該項(xiàng)分部工程碳排放量大的原因類似于襯砌同步注漿的情況。同樣的難以通過人為干預(yù)來減少其加固漿液用量。但可以通過優(yōu)化端頭土體加固方案，采用新技術(shù)、新工藝，在保證端頭土體加固安全的情況下，優(yōu)化碳排放。隧道盾構(gòu)掘進(jìn)(正常段)的碳排放量占比是分部工程中最大的，主要原因在于盾構(gòu)機(jī)的使用。同時(shí)，由于水文地質(zhì)條件的影響，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，會(huì)產(chǎn)生影響盾構(gòu)機(jī)正常施工效率的情況，例如刀盤結(jié)泥餅、發(fā)生噴涌等等。這可以通過優(yōu)化施工參數(shù)(掘進(jìn)參數(shù)、渣土改良)及采用先進(jìn)的施工工法來規(guī)避(減小)因水文地質(zhì)異常帶來的施工隱患及造成的不利影響(損失)，以控制不必要的碳排放量的增加。故此處存在碳排量減排優(yōu)化的空間。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3