港珠澳大橋工程環(huán)境保護措施及效果分析

陳澤南

（美國東北大學(xué),馬薩諸塞州 波士頓 02115）

港珠澳大橋工程環(huán)境保護措施及效果分析

陳澤南

（美國東北大學(xué),馬薩諸塞州 波士頓 02115）

分析了港珠澳大橋施工期主要污染因素，闡述了中國交建在施工過程中采取的有針對性的控制措施，通過對比歷年海洋環(huán)境監(jiān)測與評價報告中對于海水水質(zhì)檢驗的數(shù)據(jù)，表明采取這些措施所產(chǎn)生的良好效果。研究表明，跨海大橋施工必然會對環(huán)境造成一定影響，但只要提高環(huán)保意識，采取有效措施，就能夠把影響控制在可接受范圍，運營期間也是如此。

港珠澳大橋；環(huán)境保護；水質(zhì)

0 引言

早在 2003 年，香港特區(qū)政府提出了建設(shè)港珠澳大橋的設(shè)想，得到中央政府與香港、澳門特區(qū)政府及有關(guān)部門的高度重視和認可。經(jīng)過超過6 a的準備，終于 2009 年年底開工。港珠澳大橋位于珠江三角口的伶仃洋南部海域，連接香港特別行政區(qū)、廣東省珠海市和澳門特別行政區(qū)，是集橋、島、隧為一體的超級交通集群工程，計劃 2016 年底建成通車，總平面圖見圖1。

港珠澳大橋工程是我國繼三峽工程、青藏鐵路、南水北調(diào)、西氣東輸、京滬高鐵之后又一重大基礎(chǔ)設(shè)施項目。主體工程總長 29.6 km，其中橋梁長約 22.9 km，總工期為 72 個月。

伶仃洋是一個喇叭形河口灣，是珠江主要出海口和最大的河口灣，位于 22°12′N—22°45′N、113°33′E—114°09′E 之間。灣頂虎門口附近寬約4 km，澳門至香港大濠島之間的灣口寬約 30 km，縱向至灣口的桂山島長達 72 km，水域面積 2 110 km2。伶仃洋灣頂由沙角和大角山對峙形成峽口，灣口面對萬山群島天然屏障。由于港珠澳大橋地處外海，氣象水文條件非常復(fù)雜，并且穿越中華白海豚核心保護區(qū)（見圖 1），因此對于環(huán)境保護的要求非常高。

1 涉海工程及主要污染

港珠澳大橋的涉海工程包括橋梁施工、海底沉管隧道、人工島填筑、鉆孔樁施工等。其中2011 年主要涉海工程有西人工島圍填海、東人工島圍填海、海底沉管隧道基槽開挖、沉管預(yù)制廠建設(shè)、航道疏浚等。

圖1 港珠澳大橋總平面圖Fig.1 General layout of the Hongkong-Zhuhai-M acao Bridge

2012 年主要涉海工程有東、西人工島島體結(jié)構(gòu)、西島隧道暗埋段、桂山島上干塢工程施工、橋梁施工、鋼管樁打設(shè)、疏浚工程等。

2013 年主要涉海工程有東人工島島壁結(jié)構(gòu)施工、扭工字塊預(yù)制與安裝、暗埋段PHC 樁打設(shè)和結(jié)合部非通航孔橋施工；西人工島島壁結(jié)構(gòu)施工、西大島暗埋段施工、綜合救援碼頭施工、沉管隧道基礎(chǔ)施工；管節(jié)預(yù)制安裝施工，橋梁工程鋼管樁打設(shè)、鉆孔灌注樁施工、墩臺安裝、防撞鋼套箱安裝、組合梁吊裝施工、疏浚工程等。

涉海工程所用船只及大型裝備包括耙吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、打樁船、擠密砂樁船、起重船、沙石運輸船、混凝土攪拌船、平臺式整平船等。保守估計施工期間大約有 300 艘船舶進行作業(yè)。

港珠澳大橋建設(shè)過程將對海底沉積環(huán)境產(chǎn)生擾動，期間產(chǎn)生的懸浮物以及污染物會對海洋環(huán)境造成影響，施工過程中產(chǎn)生的廢水和生活垃圾如不很好處理都會對海洋環(huán)境及海水造成不同程度的污染。工程對環(huán)境的主要污染包括懸浮物、施工噪聲、建筑和生活垃圾、廢水、廢氣以及向水體中釋放的污染物質(zhì)等。

2 采取的環(huán)境保護措施及效果

中國交建高度重視港珠澳大橋項目的環(huán)保工作，采取了一系列科學(xué)有效的措施，全方位控制污染，并取得了顯著的效果。

2.1 采取的措施

1）盡可能減少水上施工，把橋梁承臺、墩柱轉(zhuǎn)移到陸地進行預(yù)制，并盡量減少陸上施工作業(yè)面，減少單位面積內(nèi)的施工揚塵。

2）科學(xué)規(guī)劃工期，編制合理的施工方案，選用大型、高效設(shè)備，減少同時施工的船舶、設(shè)備數(shù)量。

采用產(chǎn)生懸浮物較少的挖泥船作業(yè)，減少開挖作業(yè)對底質(zhì)的攪動強度和范圍，所有施工船舶都必須符合環(huán)保要求。

對所有進場施工設(shè)備進行嚴格檢查，禁止尾氣排放、噪聲監(jiān)測不合格或漏油、漏泥設(shè)備進入施工現(xiàn)場。

3）研發(fā)采用新工藝、新技術(shù)，充分利用當?shù)刈匀粭l件，降低污染。

采用快速成島技術(shù)大幅度減少了開挖和拋填量，將對海洋的污染降到最低；施工速度快，有效減少了外海作業(yè)時間和對航道的干擾，避免了大量船機設(shè)備、人員長期海上作業(yè)對環(huán)境的污染。

大量采用新型節(jié)能環(huán)保地基加固新技術(shù)——擠密砂樁（SCP）技術(shù)，與傳統(tǒng)置換方法相比，大幅度減少了海底軟土的開挖量，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。

采用溜管拋石方式，溜管接近海底面提高了拋石精度，減少了對海水的污染。

掌握潮水變化規(guī)律，調(diào)節(jié)施工時間，海水流速加快時抓緊施工，利用潮流作用盡量減少水質(zhì)污染濃度。

4） 對施工現(xiàn)場道路、砂石料堆場統(tǒng)一管理，防止揚塵污染空氣。統(tǒng)一安排船舶收集島隧施工海區(qū)船舶垃圾、工程廢料及其它廢棄物。在桂山島設(shè)置污水、垃圾處理裝置，嚴禁向大海排放污水和垃圾。

5）選用低噪聲的工藝、設(shè)備等相應(yīng)措施，降低噪聲污染。

工程建設(shè)總體布置綜合考慮聲學(xué)因素，合理規(guī)劃，利用地形、建筑物等阻擋噪聲傳播，并合理分隔吵鬧區(qū)和安靜區(qū)，避免或減少高噪聲設(shè)備對安靜區(qū)的影響。

施工作業(yè)前，對施工機械、船舶產(chǎn)生的噪聲進行測定，針對可能對中華白海豚的回聲定位系統(tǒng)、生理和器官、覓食和活動等產(chǎn)生影響的聲值和頻率進行治理。

6） 高度重視中華白海豚保護工作，密切監(jiān)視白海豚活動情況及死亡、擱淺數(shù)量的變化趨勢。白海豚保護區(qū)過往船舶減速慢行，并嚴禁鳴笛。

7） 制定環(huán)境保護應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生環(huán)境污染事故，立即啟動應(yīng)急預(yù)案。

8） 委托有資質(zhì)的單位進行環(huán)境監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，及時調(diào)整施工周期、方案、工藝方法，確保環(huán)保措施持續(xù)有效改進。

2.2 產(chǎn)生的效果

中國交建采取的降低污染措施產(chǎn)生了十分積極的效果，從下文的水質(zhì)監(jiān)測及結(jié)果分析即可得到證實。從現(xiàn)場觀察看，工程海域仍然經(jīng)?？梢钥吹街腥A白海豚，說明施工現(xiàn)場環(huán)境良好，幾乎沒有對白海豚的生存環(huán)境造成大的影響。

3 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果及分析

根據(jù) 2010—2013 年歷年海洋環(huán)境監(jiān)測與評價報 告[1-3]， 得 到 了 港 珠 澳 大 橋 島 隧 區(qū) 開 工 前 即2010 年和開工后 2011—2013 年大潮期表層、大潮期底層、小潮期表層、小潮期底層的水質(zhì)要素逐月統(tǒng)計結(jié)果，有水溫、鹽度、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、生物需氧量（BOD5）、濁度、懸浮物、pH 值、無機氮、活性磷酸鹽 （PO4-P）、石油類、汞、砷、銅、鉛、鋅、鎘、鉻等18項，其中 2013 年溶解氧（DO）統(tǒng)計結(jié)果示于表 1[3]。

表1 2013 年溶解氧（DO）統(tǒng)計結(jié)果Tab le 1 Statistical resultsof dissolved oxygen(DO)in 2013 mg·L-1

對4 a的水質(zhì)要素進行統(tǒng)計分析，可以給出2010—2013 年島隧區(qū)大潮期表層、大潮期底層、小潮期表層、小潮期底層各水質(zhì)要素的分布曲線，也可將各水質(zhì)要素的大潮期表層、大潮期底層、小潮期表層、小潮期底層4個數(shù)據(jù)平均作為當月數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合當月的施工情況，可以得到施工活動對水質(zhì)的影響。

對變化較大和比較重要的水質(zhì)數(shù)據(jù)，按年進行統(tǒng)計分析，即結(jié)合 GB 3097—1997《海水水質(zhì)標準》中第一類海水水質(zhì)標準，將各年的水質(zhì)要素大潮期表層、大潮期底層、小潮期表層、小潮期底層數(shù)據(jù)總平均作為當年數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果如表2所示。

從統(tǒng)計分析結(jié)果可以看到：

1） 濁度

從 2010 年和 2011 年監(jiān)測數(shù)據(jù)對比看，濁度總體變化呈上升趨勢。2011 年 12 月份濁度明顯增高，這與當月擠密砂樁施工強度加大有關(guān)，說明施工強度對海水濁度有影響。2012 年、2013年島隧區(qū)濁度總體保持穩(wěn)定且有下降趨勢，這和東西人工島建島工程的完工，大部分工程轉(zhuǎn)移到島上，海上工程量減少有關(guān)。

表2 主要水質(zhì)數(shù)據(jù)年度統(tǒng)計結(jié)果Table2 Main water quality data in theannualstatistical results

2）溶解氧

島隧區(qū)溶解氧在 2010—2013 年期間有下降趨勢，說明工程對水質(zhì)的影響不大。盡管從數(shù)據(jù)看總體呈小幅下降趨勢，但 2013 年平均值仍符合國家第一類水質(zhì)標準。

3）無機氮

島隧區(qū)無機氮含量總體呈穩(wěn)定狀態(tài)，但從工程開工前后看已超標。

4） 活性磷酸鹽

島隧區(qū)活性磷酸鹽含量總體變化不大，2013年有改善的跡象。

5）化學(xué)需氧量

島隧區(qū)化學(xué)需氧量總體呈下降趨勢， 2011 年的數(shù)據(jù)比其它年份高出不少，2012 年、2013 年下降幅度明顯，總體數(shù)據(jù)達到國家第一類水質(zhì)標準。

6）生物需氧量

生化需氧量總體呈下降狀態(tài)，2011—2012 年初超標嚴重，部分月份達到第四類標準，但從2012 年起有所改善，2012 年、2013 年總體平均達到國家第一類水質(zhì)標準。

7）石油類

小潮期、大潮期表層數(shù)據(jù)呈上升趨勢，但上升幅度不大，數(shù)據(jù)變化較為穩(wěn)定；島隧區(qū)小潮期底層數(shù)據(jù)有輕微下降趨勢。雖然大體上呈上升趨勢，但總體數(shù)據(jù)達到國家第一類水質(zhì)標準。

8）懸浮物

數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，沒有明顯持續(xù)上升趨勢，但工程開工前后總體懸浮物平均值超標。

從 2010—2013 年數(shù)據(jù)對比中可以看到，隨著海上工程的展開，歷年的海水水質(zhì)呈下降趨勢，其中濁度、無機氮和懸浮物含量的增長最為明顯。石油類污染物雖達到一類標準，但是總體含量呈上升趨勢，如果不加以嚴控將可能進入二類標準。

4 營運期對水質(zhì)的影響

在港珠澳大橋營運期，水質(zhì)也有可能出現(xiàn)變化。大橋本身不會產(chǎn)生污染物，水污染源包括橋面雨水、人工島的生活污水和橋墩防腐材料。首先，橋面雨水是污染的主要來源，其污染物濃度隨著降雨時間增加而減小。大橋主體工程將采用兩側(cè)泄雨水孔布置，雨水直接沿排水管排到伶仃洋海域，在采用沿途橋墩多點排放的情況下，呈線源排放，對海洋環(huán)境影響較小。第二，按照規(guī)定，人工島的生活污水必須得到有效處置后才能排放，濃度必須滿足 DB 44/26—2001《水污染物排放限值》中的第二時段的第二級標準。第三，為了使混凝土密實和防止海水侵蝕，混凝土材料中使用了粉煤灰、外加劑，混凝土墩身采用了硅烷浸漬，預(yù)制墩臺采用犧牲陽極的陰極保護法，陽極材料為鋅塊，安全性能較高，總體對水質(zhì)造成影響較小。綜上所述，大橋營運期間對水域的水質(zhì)影響較小，比較容易控制。

5 結(jié)語

港珠澳大橋的建設(shè)對于整個珠江三角洲乃至整個華南地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展都具有深遠的、重大的戰(zhàn)略意義。港珠澳大橋能大大減少運輸時間，提高經(jīng)濟效益，為經(jīng)濟、社會的進一步騰飛注入新的活力。港珠澳大橋連接三地且橫跨白海豚保護區(qū)，在海洋環(huán)境保護方面面臨著沉重的壓力。

人類改造自然、利用自然的實踐活動都會對自然環(huán)境產(chǎn)生一定的負面影響，如果不控制這些負面影響，必然會對人類自身造成傷害。任何跨海大橋的施工對環(huán)境產(chǎn)生負面影響都是不可避免的，因此，采取有效措施防控污染顯得十分必要。這種防控必須是積極的、長期的，涵蓋整個工程建設(shè)和運營期間。

提高環(huán)保意識，采取有效措施，制定科學(xué)的施工方案，采用先進的工藝、技術(shù)等，可以有效地對施工期間產(chǎn)生的污染進行防控，中國交建在港珠澳大橋的設(shè)計施工中充分證明了這一點。

[1] 港珠澳大橋主體工程建設(shè)期海洋環(huán)境監(jiān)測與評價報告(2011年度)[R].廣州：國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心，2012. Marine environmentmonitoring and evaluation report in the main construction of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge(in 2011)[R]. Guangzhou:South China Sea Environment Monitoring Center of State Oceanic Administration,2012.

[2] 港珠澳大橋主體工程建設(shè)期海洋環(huán)境監(jiān)測與評價報告(2012年度)[R].廣州：國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心，2013. Marine environmentmonitoring and evaluation report in themain construction of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge(in 2012)[R]. Guangzhou:South China Sea Environment Monitoring Center of State Oceanic Administration,2013.

[3] 港珠澳大橋主體工程建設(shè)期海洋環(huán)境監(jiān)測與評價報告(2013年度)[R].廣州：國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心，2014. Marine environmentmonitoring and evaluation report in the main construction of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge(in 2013)[R]. Guangzhou:South China Sea Environment Monitoring Center of State Oceanic Administration,2014.

Environment protection measures and effects in the project of Hongkong-Zhuhai-M acao Bridge

CHEN Ze-nan
（Northeastern University,Boston,Massachusetts02115,America）

This paper analyzes themain pollution factors during the construction period of the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge(HZMB),expounds the targeted controlmeasures thatCCCC has taken during the construction period.By comparing the monitoring resultsofmarineenvironmentover the yearsand theevaluation reportofseawater quality inspection data,thesemeasures have received good effect.The results show that the cross-sea bridge constructions cause certain impacts on environment inevitably.However,these impacts can beminimized as long aswe heighten the environmental awareness and take effective measures.Italso applies during the operation period.

The Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge;environment protection;water quality

U652.3

B

2095-7874（2014）10-0005-04

10.7640/zggw js201410002

2014-09-22

陳澤南 （1992 — ），男，廣東廣州市人，環(huán)境工程專業(yè)。E-mail：zenanchen@aliyun.com