机械设备创新管理在水利工程绿色施工中的应用分析

0、前言

在中国“双碳”目标深入推进的背景下，建筑工程领域正面临着绿色转型的迫切需求。根据《2024 中国城乡建设领域碳排放研究报告（2024 年版）》，机械设备能耗占建造阶段总能耗的 60% 以上，因此降低建筑业机械设备能耗成为控制碳排放的关键。本文针对机械设备绿色施工提出创新管理措施，旨在为机械设备创新管理技术的推广应用提供实践参考。

1、工程概况

吴淞江工程（段）新川沙河段泵闸枢纽工程位于市新川沙河入长江口门处，主要建设内容为新建新川沙泵闸枢纽一座、闸前段河道整治以及配套的附属管理用房等。本工程紧邻市水源地陈行水库，地处饮用水资源一、二级保护区，生态环境保护要求极高。

2、节能减排目标

根据市绿色施工管理要求，项目部以创建绿色施工Ⅰ类工程为目标，制定施工能耗用电指标为 58kWh/万元，用油（含其他能源）指标为 3L/万元，且不因环境保护与资源节约问题造成社会影响和被处罚。

3、创新管理措施

3.1 组织管理机制

项目部建立以项目经理为第一责任人的绿色施工管理小组，牵头组织开展绿色施工前期策划、制度制定、宣传培训、过程检查考核等工作。通过制定机械设备能源节约与环境保护管理制度及措施，在施工方案比选、机械设备选型、日常使用维护等相关工作中，针对性地对机械设备降低资源消耗与减少环境污染进行管控。

3.2 精细管控要点

3.2.1 施工方案优化

通过对施工方案的优化设计，在保证施工质量和安全的前提下，采用先进的施工设备，提高机械利用率，减少工人的劳动强度，最大限度地节约资源和减少环境影响[1]。如对土方进行综合平衡，尽量减少土方的外运，靠近通航水域的项目在渣土运输、材料运输时可考虑水上运输方案。通过上述方案的优化，使得土方施工能耗节约 60% 。

3.2.2 统筹设备管理

统筹考虑相邻工作面或工作区域的施工进展，通过优化施工工序或工艺，共享施工机具资源，避免造成设备闲置，提高各类机械设备使用率。安排专人对机械设备进行管理，建立机械设备管理档案，定期进行检查保养，及时修复设备故障，使设备保持正常使用状态，对技术落后或返修率高的设备进行淘汰。

3.2.3 能耗监控分析

对使用施工电梯、塔式起重机、桩工机械等高耗能设备单独配置计量仪器，监控记录其能耗情况，定期进行能耗数据分析，发现与实际产值有偏差时分析原因，采取相应措施及时纠偏[2]。

3.2.4 采用自动化设备

大量使用自动化施工设备，钢筋笼加工采用智能数控钢筋笼滚焊机，自动化加工不仅降低了材料损耗提高了施工效率，还减少了人工操作环节，避免了人员劳动损伤和焊接人员职业病的风险。

3.3 合理机械选型

选用绿色、性能好的施工机械设备是推进绿色施工的基本要求之一，能耗（油耗、电耗）、噪声（司机座位和外部辐射）、排放（有害气体和颗粒物等），构成了评价施工机具和设备绿色性能的三大指标[3]，施工机械设备的选用必须最大限度地降低能耗与减轻环境负担。

3.3.1 液压式静力压桩机施工工艺

预制混凝土桩施工，以往多采用常规柴油锤打桩机施工工艺，柴油燃爆后会产生大量的油烟飘入空气中，并且伴随着严重的噪声污染。本项目在方案比选时替换为更加环保的液压式静力压桩机施工工艺，用清洁电力能源代替了传统柴油能源，有效避免了大气污染风险，施工噪声也降低了 70 分贝。

3.3.2 静压植桩机施工工艺

拉森钢板桩拦河围堰施工时应用静压植桩机施工工艺，相比于传统振动沉桩技术，实现了静压式打桩的全自动行进，提高了打拔桩效率。静压植桩机无噪声、无振动，在地下管线密集及对噪声较敏感的区域施工可以取得良好的施工效果，施工噪声降低了 50 分贝，把施工对城市环境影响降到最低。能够大幅缩短施工工期，降低人力资源消耗量。

3.3.3 绳锯静音切割技术

在深基坑钢筋混凝土支撑拆除阶段应用了绳锯静音切割技术，该技术相比于传统风镐拆除，作业环境适应性更强、施工作业效率更高，施工过程中没有任何粉尘污染，施工噪声降低了 35 分贝，对环境的不利影响大大降低。同时，被整体切割的混凝土支撑方便吊装运输，可运至有资质的厂家进行废弃混凝土再生利用，进一步提高材料资源利用率。

3.4 创新改良技术

3.4.1 五轴搅拌桩施工工艺

本工程地基加固方案采用了大量三轴搅拌桩施工工艺，受施工场地作业面条件影响经常性导致设备闲置。后经方案变更调整为五轴搅拌桩施工新工艺，单幅施工桩体由 3 个增加至 5 个，且移机次数大大减少，成桩效率整体提升约 1.8 倍，减少了人力资源消耗。采用数字自动化控制系统实时监测施工参数，有效控制了对周边土体的扰动，噪声、泥浆、振动等对环境污染小。设备投入数量减少三台，避免了设备闲置导致的资源浪费，经测算相比原方案降低能源消耗约 25% 。

3.4.2 可调轴距双轴高压旋喷桩施工技术

项目部研发了可调轴距双轴高压旋喷桩施工技术，在水闸侧基坑围护中成功应用。通过在机组上加装液压顶升装置，实现了一键调节高喷双轴间距，两钻杆轴距通过液压控制平台机动调节，实现了轴距调节机械化操作，动力头与机架轨道之间设置滑轮，有效控制了设备磨损，降低了设备故障率。不同套接形式的高喷桩施工时，省去了拆装钻杆、吊装等繁琐工序，大幅节约能源消耗和人力资源消耗，进一步提升了成桩施工速度和施工安全性。

4、节能减排成果

本项目开工至 2024 年 12 月，实际万元产值用电为 50.17kWh /万元小于58kWh/万元的目标值，节约率 13.49% ，实际万元产值油耗为 1.96L/万元小于 3L/万元的目标值，节约率为 34.41% ，项目部能耗节约达到目标。通过对机械设备噪声、废气排放的控制，施工期间未出现任何环保投诉处罚事件。

表 1 能耗节约效果