京滬高速鐵路陽澄湖段環(huán)保施工技術(shù)

陳澤昊，王躍，孫建，張潔瑜，程馳

(1.中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081; 2.中交第一公路工程局有限公司，北京 100054)

1 京滬高鐵陽澄湖段工程概況

京滬高速鐵路穿越陽澄湖段位于蘇州市，以丹陽至昆山特大橋穿越陽澄湖。該段線路先后7次跨越陽澄湖的西、中、東湖區(qū)，跨越湖區(qū)總長度5 900 m，見表1及圖1?？缭蕉螛蛄汗苍O(shè)181個(gè)墩臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，共計(jì)1 801根，合計(jì)115 480 m，單根樁長 45～80 m，出渣量149 158 m3。

表1 京滬高速鐵路丹陽—昆山特大橋陽澄湖橋段跨湖區(qū)分段跨越一覽表

2 陽澄湖湖區(qū)環(huán)境概況及環(huán)保要求

2.1 環(huán)境概況

陽澄湖位于長江三角洲平原區(qū)，位于蘇州城區(qū)東北，是太湖平原上第三大淡水湖，面積120 km2。湖中兩條天然土埂將湖面分為西、中、東湖，其中東湖最大，三湖之間有眾多港汊相通。

陽澄湖水產(chǎn)資源十分豐富，有桂魚、甲魚、白魚、鰻魚、清水蝦、大閘蟹等70多種淡水魚類。

陽澄湖作為江蘇省重要的淡水湖泊，是蘇州市備用水源之一，兼有漁業(yè)養(yǎng)殖、生產(chǎn)用水、灌溉、旅游、航運(yùn)及防汛等多方面功能，是生物多樣性集中和生產(chǎn)力較高的地帶。其豐富的生物資源，在保護(hù)生物多樣性和維持生態(tài)平衡方面有著不可替代的作用。為此，蘇州市政府將沿陽澄湖區(qū)劃為為五大功能區(qū)加以保護(hù):

一是飲用水源保護(hù)區(qū)。

二是半封閉型的增殖放流區(qū)。在該區(qū)投放花鰱白鰱魚種、螺螄、貝類等有利于凈化水質(zhì)的生物資源。

三是河蟹生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)和親本培育基地。在陽澄東、中湖規(guī)劃 3.2×104hm2河蟹生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)。陽澄東湖規(guī)劃500 hm2陽澄湖大閘蟹親本培育和標(biāo)準(zhǔn)化示范基地。

四是沿湖濕地保護(hù)區(qū)。在陽澄東、中湖沿岸300 m至1 000 m范圍內(nèi)形成自然的空曠水域，為開展?jié)竦乇Ｗo(hù)打好基礎(chǔ)。

五是敞水型增殖資源保護(hù)和增殖放流區(qū)。在全湖約8×104hm2空曠水域內(nèi)進(jìn)行漁業(yè)資源增殖放流，逐步恢復(fù)湖區(qū)的漁業(yè)資源總量和生物多樣性。

2.2 陽澄湖段的施工期環(huán)保要求

為此，京滬高鐵陽澄湖段施工必須做到:

(1)最大限度降低施工對陽澄湖水質(zhì)的不利影響

施工期間，采取嚴(yán)格水域保護(hù)措施，嚴(yán)禁向湖區(qū)排放廢污水和傾倒垃圾，嚴(yán)防事故污染的發(fā)生。

(2)確保陽澄湖水系暢通

陽澄湖為吞吐性湖泊，其吞吐性特征，有利于湖水的吐故納新，抑制水體的富營養(yǎng)化和維持生態(tài)平衡。陽澄湖區(qū)段的施工平面布置和有關(guān)施工設(shè)計(jì)，須確保不改變或削弱陽澄湖的吞吐性能，對湖區(qū)原有流態(tài)不造成重大改變。

(3)最大限度降低施工對陽澄湖生態(tài)系統(tǒng)的不利影響

施工作業(yè)占用并擾動(dòng)局部湖區(qū)水域和底泥，對施工區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。施工中應(yīng)盡可能減少環(huán)境影響;施工后及時(shí)采取恢復(fù)措施，最大限度地恢復(fù)水域和陸地的原有生態(tài)環(huán)境條件及相應(yīng)生態(tài)環(huán)境功能。

(4)采取水土保持措施，嚴(yán)格控制施工期間的水土流失。

(5)嚴(yán)格控制施工中的揚(yáng)塵和煙塵、廢氣及汽車尾氣的排放。

(6)嚴(yán)格控制施工中噪聲污染和光污染。

3 施工方案環(huán)境影響分析

3.1 棧橋施工方案及施工影響分析

陽澄湖段原設(shè)計(jì)跨越段橋梁施工臨時(shí)設(shè)施為棧橋，棧橋總長5 900 m。棧橋施工工藝流程見圖2、3。

棧橋施工物料消耗情況見表2。

圖2 棧橋施工工藝流程

圖3 鋼板樁圍堰施工工藝流程

表2 棧橋方案物料平衡表

棧橋施工采用 φ80 cm鋼管樁作為下部基礎(chǔ)，搭設(shè)6～8 m寬棧橋，作為臨時(shí)附屬設(shè)施。鋼管樁搭設(shè)后，上布型鋼，鋪貝雷梁和混凝土橋面板，防止阻礙水流。棧橋設(shè)置對湖水水質(zhì)的影響主要在鋼管樁打入湖床階段，泥沙上浮，造成局部渾濁，一般影響范圍為打入點(diǎn)周邊20～50 m。

橋梁水中墩基礎(chǔ)施工時(shí)，鋼護(hù)桶、圍堰下沉穿過河床表層、圍堰到位后吸泥清基封底引起泥沙上浮，鉆孔樁施工泥漿泄漏、鉆孔出渣排水時(shí)，泥沙、懸浮物將影響水體環(huán)境，濁度的增加在50～100 m范圍內(nèi)。為降低污染，需要對圍堰吸泥清基封底、鉆孔出渣設(shè)置專用船舶承接，經(jīng)簡單的沉淀、過濾處理。

施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛使用過程中燃油、潤滑油的泄漏，降雨沖刷施工面也會(huì)造成環(huán)境污染;根據(jù)目前的施工工藝，結(jié)合其他橋梁施工環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控情況，一般情況下，施工過程中，鉆孔泥漿泄漏損失量約占總量的1.5% ～3.0%;橋面施工燃油、潤滑油等也會(huì)由于各種原因產(chǎn)生跑、冒、滴、漏，對湖水及岸邊土壤產(chǎn)生污染，根據(jù)各類機(jī)器設(shè)備性能狀況，以及使用管理情況的不同，一般估計(jì)損失量在0.25% ～1.0%之間。故此，按照陽澄湖段管理良好情況下施工，可以估算，在整個(gè)施工期間，5.9 km的線路在湖面施工時(shí)，泥漿泄漏量按1.5%計(jì)，約為2 068 m3;燃油及潤滑油的泄露量按照0.3%計(jì)，約9.75 t;由此可見，采用棧橋施工方案會(huì)對陽澄湖造成一定的污染。

此外，施工中的生產(chǎn)、生活垃圾等固體廢棄物，也會(huì)造成環(huán)境污染;施工機(jī)械、焊接作業(yè)產(chǎn)生的煙塵，土石方施工及運(yùn)輸車輛產(chǎn)生的揚(yáng)塵也有一定污染。

3.2 圍堰方案及環(huán)保措施

鑒于鋼棧橋施工存在較大污染隱患，對環(huán)境污染低的雙排裝筑壩圍堰施工方案作為替代應(yīng)運(yùn)而生。由于圍堰施工，橋墩基礎(chǔ)等工序均在堰內(nèi)進(jìn)行，施工時(shí)僅在圍堰填筑及拆除時(shí)，暫時(shí)對湖床造成局部擾動(dòng)。根據(jù)國內(nèi)既有大橋的施工經(jīng)驗(yàn)，只要加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格按施工程序操作，嚴(yán)禁向湖中排污，主體工程施工期間無泥漿、油類污染，對湖水的水質(zhì)、水生生物影響較小。施工工藝流程見圖4。

圍堰施工物料消耗情況見表3。

圖4 圍堰施工工藝流程

3.3 棧橋與圍堰方案比較

棧橋和圍堰施工方案比較情況，見表4。

表3 圍堰方案物料平衡表

表4 棧橋和圍堰方案環(huán)境影響對比表

通過對棧橋和圍堰方案進(jìn)行多因素環(huán)境比較發(fā)現(xiàn)，除施工初期圍堰建設(shè)和后期圍堰拆除階段，圍堰方案對陽澄湖水體影響稍大之外，從過程管理、工期控制、材料消耗、施工污染等多個(gè)方面具有比較明顯的優(yōu)勢。

此外，陸地作業(yè)污染控制能力較水中施工方式更容易達(dá)成，可有效減小水中施工機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的油污染、砼灌注產(chǎn)生的水泥漿污染、鉆孔施工產(chǎn)生的泥漿污染及施工產(chǎn)生的建筑垃圾污染。筑壩圍堰用土采用湖底的原生土，對湖水不會(huì)產(chǎn)生明顯的污染，通過挖填作業(yè)改變施工范圍內(nèi)上下土體結(jié)構(gòu)，也改善了土壤中營養(yǎng)物質(zhì)富集的問題。

因此，鑒于棧橋方案施工周期較長，施工期泥漿、油脂滲漏以及降雨對陽澄湖水體影響較大等因素，湖區(qū)范圍內(nèi)施工采用分段筑壩圍堰的施工方案在環(huán)保方面較為可靠。

4 圍堰施工期的環(huán)保措施及效果

為確保圍堰施工方式的環(huán)境效果，在施工過程中采取了一系列的環(huán)保措施。

4.1 圍堰分段施工，確保水系和航行暢通

為保證陽澄湖水系貫通、漁船通航、洪水期排洪，施工中根據(jù)陽澄湖的具體情況，將其分為7個(gè)施工段，每個(gè)施工段分三段進(jìn)行筑壩圍堰施工。即先施工兩端，后施工中間段。待兩端施工完成后，將中間段進(jìn)行筑壩圍堰，架設(shè)臨時(shí)拱橋，保留通道，保證水系暢通和船只過往。

4.2 圍堰施工擾動(dòng)湖床，避免泥沙渾水不向外圍擴(kuò)散，杜絕油污對湖水的污染

4.2.1 確保施工材料無污染

圍堰施工主要材料木樁、槽鋼、鋼板樁、鋼管樁、彩條布、土工布、竹籬笆等，為保證所有用于圍堰施工的材料的清潔，材料統(tǒng)一在湖區(qū)外的堆放場地清理，對材料表面油污染清除干凈后使用，彩條布、土工布等均為新購材料。

4.2.2 設(shè)置圍擋，控制濁水?dāng)U散

圍堰施工前在圍堰外側(cè)60 m處用彩條布設(shè)置圍擋，控制泥漿污染在界限范圍內(nèi)，不向外側(cè)水域擴(kuò)散化，亦可預(yù)防施工船只出現(xiàn)漏油等造成大范圍污染。圍擋修筑完成后，方進(jìn)行圍堰的修筑施工。

4.2.3 加強(qiáng)作業(yè)機(jī)械檢修，防止跑冒滴漏，采取有污染防治措施

加強(qiáng)施工機(jī)械日常檢修，保證機(jī)械具有良好的性能，嚴(yán)防柴、機(jī)油泄漏，污染湖區(qū)。所有50 t以上的施工作業(yè)和運(yùn)輸?shù)拇埃O(shè)置油水分離器;各作業(yè)船只配備兩卷吸油棉(為超細(xì)多孔纖維無紡布，材料具有極強(qiáng)的疏水親油性)，一旦發(fā)生漏油事件，可用吸油棉及時(shí)清理。

4.2.4 施工泥漿凈置，限定排向

圍堰南側(cè)近岸，水域面積較小，為非費(fèi)養(yǎng)殖區(qū)。圍堰施工產(chǎn)生的泥漿靜置澄清后泵排入圍堰南側(cè)，減少對北側(cè)養(yǎng)殖區(qū)的污染。堰內(nèi)淤泥清理至近岸處，由泥漿車運(yùn)到指定地點(diǎn)堆放處理，不在堰內(nèi)存放。

4.2.5 堰內(nèi)施工便道材料選用少污染、易清理的材料鋪筑。便道底層材料采用承載力好的磚渣或較大粒徑碎石，面層材料采用20 cm二灰碎石硬化，并按需灑水，最大限度地抑制揚(yáng)塵。

4.3 鉆孔灌注樁施工

圍堰內(nèi)施工統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的泥漿池，規(guī)范施工機(jī)械、材料停放與操作區(qū)，主要控制措施如下:

(1)每兩個(gè)墩之間靠近墩位處設(shè)置泥漿池，容量滿足一根樁排漿量的1.5倍，用磚渣或砼塊硬化場地作為機(jī)械操作區(qū)和材料堆放區(qū)，泥漿池底部及四周采用塑料薄膜隔離，防止泥漿滲漏。

(2)每根鉆孔樁砼灌注前后對泥漿池進(jìn)行清理，將沉渣專車運(yùn)出湖區(qū)外指定地點(diǎn)，砼灌注過程中泥漿不能外溢污染場地。加強(qiáng)泥漿泵管接頭及薄弱處防脫和防爆裂措施，防止泥漿四處飛濺。

(3)現(xiàn)場備用發(fā)電機(jī)放置場地作特殊的防油污措施和隔聲處理。發(fā)電機(jī)及油桶存放區(qū)地面硬化處理，四周磚砌10cm左右高的臺(tái)階形成矩形框，鋪細(xì)砂及棉砂防止油污外泄;頂部搭設(shè)篷布防雨棚，以防止油污經(jīng)雨淋外溢。

(4)采用低噪聲發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)外設(shè)置隔聲墻降噪。大閘蟹生長旺季8、9月份，將噪聲和振動(dòng)大的作業(yè)安排在白天，夜間嚴(yán)格控制機(jī)械作業(yè)。

(5)鉆孔樁采用先進(jìn)的反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔，施工泥漿禁止采用有毒化學(xué)添加劑。

(6)鉆機(jī)及其它施工機(jī)械出現(xiàn)故障時(shí)，吊運(yùn)出圍堰后修理，以免造成油污染。

(7)鉆孔樁鋼筋籠焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的弧光。夜間焊接作業(yè)時(shí)在臨近敏感區(qū)一側(cè)需用擋板進(jìn)行防護(hù)，避免強(qiáng)光直射。

4.4 承臺(tái)、墩柱施工

(1)鉆孔樁施工完成后，及時(shí)清理漿池，泥漿外運(yùn)處理干凈后，對鉆孔位置表面被污染的地面清理挖除，采用湖內(nèi)承臺(tái)開挖的土體回填整平泥漿池和場地，預(yù)留基坑回填用土方，多余土方外運(yùn)處理。

(2)空壓機(jī)停置場地與鉆孔樁施工時(shí)發(fā)電機(jī)的處理方式相同。

(3)鋼筋在湖區(qū)外部的加工場加工成型，采用隨用隨運(yùn)的方式，模板采用定型鋼模，鋼筋和模板的除銹工作均在湖區(qū)外部進(jìn)行，模板采用食用油作為脫模劑。

(4)承臺(tái)墩柱施工在夜間如有焊接必須設(shè)擋板隔離防強(qiáng)光照射措施。

4.5 圍堰拆除

圍堰拆除與圍堰填筑過程程序相反，措施相同。湖區(qū)取土的部分，經(jīng)湖底取土土質(zhì)檢驗(yàn)無污染后，在圍堰拆除的同時(shí)，將所取土還原到原湖底取土區(qū)并盡量恢復(fù)到原貌。湖區(qū)便道、鉆孔泥漿、鉆渣及廢棄物必須在圍堰拆除前清理干凈，清除所有施工痕跡，待環(huán)保部們檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)行圍堰拆除工作。

4.6 水土保持措施

圍堰用土必須在劃定范圍(圍堰外側(cè)60 m范圍)內(nèi)取土，嚴(yán)禁超占、破壞行為。臨時(shí)工程的修建不得截?cái)嗷蜃钄r地表徑流。

4.7 固體廢棄物管理

施工產(chǎn)生的廢棄機(jī)具、配件、包裝物及各類固態(tài)浸油廢物等，尤其是雨季要及時(shí)集中收集、封裝，運(yùn)至垃圾場進(jìn)行處理或回收利用，防止雨淋和沖刷后的滲出液將其中的有毒物質(zhì)帶出，順著地表水體和地下水流進(jìn)陽澄湖造成水質(zhì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致魚蝦減產(chǎn)和飲水污染。

圍堰堰芯填土不得采用湖底之外的其他填土，防止影響湖區(qū)水體水質(zhì)。

生活區(qū)的設(shè)置要相對集中，設(shè)置必要的公共衛(wèi)生設(shè)施，廢水凈化池、化糞池，按照環(huán)保部門的要求定期清理，避免生活垃圾污染環(huán)境。生活固體垃圾采用密閉垃圾筒集中收集、分類堆放、適時(shí)運(yùn)至環(huán)保部門指定地點(diǎn)。臨時(shí)生活設(shè)施的修建、拆除時(shí)產(chǎn)生的固體廢棄物，按照環(huán)保部門的要求棄至指定地點(diǎn)進(jìn)行處置。

5 結(jié)論

京滬高速鐵路在穿越陽澄湖橋段建設(shè)中，通過精心優(yōu)化施工方案，將原來的水中棧橋施工改為雙排樁筑壩圍堰、抽干水后的陸地施工，筑壩圍堰用土采用湖底的原生土，施工中并采取了一系列防治生態(tài)破壞和環(huán)境污染措施。兩年以來陽澄湖橋段全面落實(shí)了施工環(huán)保措施，動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測結(jié)果表明，陽澄湖水質(zhì)沒有受到污染，湖區(qū)生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)殖業(yè)沒有受到影響，達(dá)到了“水質(zhì)零污染”的環(huán)保工作目標(biāo)。