地鐵施工期主要環(huán)境問題及管理控制

周鵬，宋鷺，杜蘊慧

(環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心， 北京　100012)

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地鐵施工期主要環(huán)境問題及管理控制

周鵬，宋鷺，杜蘊慧

(環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心， 北京100012)

摘要：目前，我國地鐵建設(shè)發(fā)展快速，施工期環(huán)境影響日益突出，應(yīng)給予足夠重視。一般說來，地鐵施工期主要存在振動與噪聲影響突出、水文地質(zhì)環(huán)境問題嚴峻、地下水防護措施不足、施工降水回用率不高、水資源浪費嚴重等環(huán)境問題，建議通過嚴格控制地鐵施工時間、優(yōu)化隧道掘進施工工藝、推進新技術(shù)研究及應(yīng)用、加強施工降水回用、強化環(huán)境監(jiān)理等手段，減緩其環(huán)境影響。

關(guān)鍵詞：地鐵；施工期；環(huán)境問題；控制；管理

截至目前，我國共批準了37個城市的地鐵修建項目，我國地鐵建設(shè)正進入高速發(fā)展階段。地鐵在帶給人們出行便利的同時，由于其建設(shè)周期長、施工工點多，且往往位于人群密集區(qū)域，區(qū)域環(huán)境較為敏感，修建過程中產(chǎn)生的噪聲、振動已經(jīng)成為居民投訴的重點，特別是在多條地鐵同時修建的情況下，其疊加環(huán)境影響更是不可忽視。地鐵施工期的環(huán)境污染治理已經(jīng)到了刻不容緩的地步，需要系統(tǒng)分析其施工期主要環(huán)境問題，提出合理可行的控制及管理建議，有效減弱施工期環(huán)境影響。

1軌道交通行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

軌道交通是城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分。相對于其他城市交通，軌道交通的突出特點是便捷、高效、安全、舒適和環(huán)保。據(jù)計算，同等運能的軌道交通單位能耗只相當于小汽車的11.1%、公交車的50%,可以大幅減少城市廢氣排放，深受各國青睞。自1863年世界第一條地鐵在英國倫敦開通運營以來，特別是進入21世紀后，軌道交通行業(yè)發(fā)展迅速。截至2012年底，已有57個國家、184座城市開通了軌道交通線路，運營里程超過10 000 km。

我國城市軌道交通建設(shè)始于1969年建成的北京地鐵1號線。2000年，全國共有北京、上海和廣州3座城市6條線路運營，總里程210.5 km。進入21世紀以來，我國城市軌道交通建設(shè)速度明顯加快，至2013年末，累計有北京、上海、廣州、深圳等19個城市建成投運城軌線路87條，運營里程2 539 km，其中地鐵2 074 km，占總里程的81.7%。目前已開始建設(shè)或規(guī)劃建設(shè)軌道交通的城市有50多個，規(guī)劃總線路近400條，總里程超過14 000 km。

預(yù)計到“十二五”末，我國城市軌道交通的運營總里程將達到3 200 km，按照81.7%的比例計算，地鐵運營里程將達到2 614 km。地鐵施工周期一般較長，短則2年，長的可達5年。施工期間產(chǎn)生的爆破振動、噪聲、地下水資源漏失和地面沉降等問題若處理不當，極易影響居民的正常生活與工作，引發(fā)社會矛盾，應(yīng)給予足夠重視。

2地鐵施工期主要環(huán)境問題

地鐵施工期的環(huán)境影響因素較多，與其他建設(shè)項目相比較，地鐵施工主要位于地下，其環(huán)境影響主要來源于施工機械噪聲振動、爆破開挖、施工降水等活動。因此，地鐵施工的主要環(huán)境問題集中在噪聲和振動擾民、地下水防護措施不足以及地下水回用率不高等。

2.1　振動及噪聲影響突出

地鐵隧道施工方法主要包括爆破法和非爆破法。其中，由于爆破法技術(shù)成熟、施工速度快、投資節(jié)省，受到眾多施工單位的青睞。然而，爆破法對施工路段的振動和噪聲影響較大，容易干擾相關(guān)區(qū)域內(nèi)居民的正常工作與休息，嚴重時甚至危及住房安全，即使是抗震性能較好的框架結(jié)構(gòu)建筑，也可能因爆破過于強烈而導(dǎo)致房屋開裂。例如，在對地鐵建設(shè)項目進行環(huán)境影響技術(shù)評估時發(fā)現(xiàn)，東北沿海某城市地鐵工程爆破未按要求提前告知，爆破時振感強烈，突發(fā)噪聲影響大，導(dǎo)致老人及心臟承受能力差的人群難以承受；部分線路正上方的平房甚至因振動造成墻體開裂，開裂現(xiàn)象嚴重的房屋已無法繼續(xù)入住。2013年1月，因受東莞市2號線施工爆破振動影響，導(dǎo)致相關(guān)區(qū)域的房屋墻壁和地面都出現(xiàn)了不同程度的裂縫，附近小區(qū)居民誤以為發(fā)生地震。

2.2　地下水防護措施不足

梳理近年來地鐵施工中地下水處理不當?shù)陌咐?，主要問題如下：一是地鐵施工過量疏排地下水造成地面塌陷等問題。地鐵線路大部分位于建筑物林立的城市繁華地區(qū)，基坑施工過量疏排地下水，導(dǎo)致地表出現(xiàn)沉降“漏斗”，水流帶走大量砂土引起土層缺失，進而造成地面塌陷、道路下沉、房屋開裂。例如，南京地鐵1號線中勝站位于河西新區(qū)規(guī)劃中的緯九路南側(cè)，車站為淺埋地下站，總長201 m，采用明挖順作法施工，基坑開挖深度11.58~13.45 m，降水影響半徑可達120 m，形成范圍較大的降落漏斗。地面最大沉降達到183.9 mm，引起地面及周邊建筑物的不均勻沉降[1]。2013年以來，我國地鐵工程塌方事故頻發(fā)，導(dǎo)致人員傷亡，北京、廣州、西安等城市均有報道。二是地鐵施工中的化學(xué)注漿、廢水及機械漏油等污染地下水質(zhì)。地鐵在開挖過程中往往會為增加維護結(jié)構(gòu)強度而注入化學(xué)漿液?；瘜W(xué)注漿成分十分復(fù)雜，一般包括水泥、水玻璃、羧甲基纖維素鈉和純堿等，其堿度較大。特別是當?shù)罔F車站或者線路位于飲用水水源保護區(qū)時，這些化學(xué)漿液可能會通過土壤滲透進入地下水中，污染地下水及與其有水力聯(lián)系的地表水，進而影響居民飲水。三是沿海城市施工降水不當加劇所在區(qū)域的海水入侵問題。大連地鐵1號線施工期間，黑石礁站氯離子濃度最高達828 mg/L，遠高于施工前的416 mg/L。

2.3　施工降水回用率不高

地鐵施工降水量十分可觀。長期以來，地鐵施工降水的利用少有問津，相關(guān)技術(shù)研究鮮有報道，許多城市的施工降水利用率甚至為零，浪費了大量寶貴的水資源，與我國本就水資源短缺的嚴峻形勢背道而馳。例如，東北某城市地鐵1號線的施工降水預(yù)計持續(xù)兩年，總計約24億t水需從地下抽出，相當于該市所有湖泊的存水量。除降水回用率不高導(dǎo)致地下水資源浪費嚴重外，如此大的降水量，其排入市政管網(wǎng)或城市內(nèi)河會增加排水系統(tǒng)的負荷，對城市水量平衡構(gòu)成威脅。

3環(huán)境影響控制及管理建議

圍繞上述主要環(huán)境問題，為進一步改善地鐵施工影響范圍內(nèi)的居民環(huán)境質(zhì)量，從環(huán)境管理角度，建議從以下幾個方面著手做好地鐵施工的環(huán)境控制及管理。

3.1　嚴控施工時間，優(yōu)化施工工藝

嚴格管控地鐵施工時間，尤其是環(huán)境敏感區(qū)段的施工，避免因趕工期而犧牲工程周圍居民的環(huán)境質(zhì)量。優(yōu)化施工輔助豎井的數(shù)量和位置，一方面，要加強施工設(shè)計方案審查力度，改進施工工藝，采用較為先進的施工方法，減少輔助豎井的數(shù)量；另一方面，要合理選擇施工輔助豎井的位置，盡量遠離噪聲敏感建筑。此外，要采用環(huán)境影響小的施工工藝，穿越居民區(qū)、文教區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)時，應(yīng)盡量采用盾構(gòu)法、全斷面巖石掘進機、懸臂掘進機等非爆破施工法。遇到地質(zhì)條件較差、必須采取爆破法施工時，首先，應(yīng)優(yōu)先采用靜態(tài)爆破法等無振動、無噪音的新型爆破施工技術(shù)。例如，深圳地鐵2號線東延線安托山站至僑香站區(qū)間，輔助施工豎井采用靜態(tài)爆破法，在2 500 mm×3 000 mm雨水箱涵附近成功地對中、微風(fēng)化花崗巖進行了開挖施工[2]。其次，可通過控制炸藥量、采取微差爆破法等技術(shù)減小爆破影響，禁止為趕工期在環(huán)境敏感區(qū)域路段采取大劑量爆破施工行為。環(huán)評單位可參照《爆破安全規(guī)程》(GB 6722)評價爆破振動對建筑物結(jié)構(gòu)振動的影響，并提出裝藥量的指導(dǎo)性意見。

3.2　研究應(yīng)用新技術(shù)，降低施工風(fēng)險

一是加大地鐵基坑地下水回灌技術(shù)、冷凍法等先進技術(shù)方法的研究及應(yīng)用推廣。上海軌道交通漢中路樞紐13號線車站基坑采用了地下水回灌技術(shù)[3]，將因施工開采抽出的地下承壓水回灌到原地層，確保了位于中心城區(qū)的漢中路站周邊地表水位零降落、地面零沉降。漢中路站地下水抽水、回灌施工持續(xù)穩(wěn)定進行，共回灌地下水1.6萬t，占抽水總量的42%，達到沉降防控的設(shè)計標準，剩余58%未回灌的地下水則在地鐵工程中循環(huán)利用，或作為沖刷水用于工地揚塵控制、周邊環(huán)境清潔等。廣州地鐵2號線越秀公園站采用冷凍法施工，在基坑外側(cè)形成一道冷凍墻，封堵基坑周圍的地下水，防止在施工過程中的水土流失，確保周邊建筑物安全[4]。二是在居民區(qū)、文教區(qū)、重點文物保護單位等環(huán)境敏感區(qū)施工時，做好基坑支護及基坑圍護止水，做到地鐵周邊地下水位少降落、地面少沉降。三是在地下水資源豐富、含水層厚度較大的區(qū)域建立地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)，及時跟蹤掌握地下水水位、水量的最新情況，特別是對于多條地鐵同時施工的情形，掌握各地鐵施工降水所引起的疊加影響。四是設(shè)置地面沉降變形觀測點，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，發(fā)生較大沉降時及時采取應(yīng)對措施。五是對于地鐵穿越飲用水水源保護區(qū)的路段，應(yīng)優(yōu)先選用機械施工法，必要時采取冷凍法、鋼圍堰法等輔助工法，減少施工對地下水的污染風(fēng)險。

3.3　回用施工降水，保護地下水資源

加強立法工作，建立隧道施工降水控制及回用機制，特別是對于我國西北、華北等水資源緊缺區(qū)域，應(yīng)加大立法層面的頂層設(shè)計。隧道施工時按照“以堵為主，限量排放”的原則，進行水質(zhì)水量監(jiān)測監(jiān)控，嚴格控制地下水降水量；將地鐵施工降水回用要求納入地方政府制定的水資源保護法規(guī)，并由地方政府指定監(jiān)管部門，建立施工降水回用的管理機制；制定操作性強的施工降水回用實施細則，將施工降水回用納入各市水資源綜合規(guī)劃，各地根據(jù)區(qū)域用水的實際情況確定合理的施工降水回用要求，明確回用率指標，綜合利用水資源；建立和完善施工降水回用設(shè)施的運營監(jiān)管，設(shè)立具有健全職能的監(jiān)管機構(gòu)，保障回用水質(zhì)；加大施工降水回用的宣傳力度，提高設(shè)計方和施工方的環(huán)保節(jié)能意識。

3.4　強化環(huán)境監(jiān)理，實現(xiàn)全程管理

盡快確立環(huán)境監(jiān)理的法律地位，出臺環(huán)境監(jiān)理管理規(guī)定，將環(huán)境監(jiān)理納入工程體系統(tǒng)籌考慮，并提高環(huán)境監(jiān)理準入門檻和監(jiān)理人員的專業(yè)素養(yǎng)；開展施工期環(huán)境監(jiān)理工作，按照環(huán)評及批復(fù)的要求指導(dǎo)現(xiàn)場施工，加強環(huán)境保護措施落實的監(jiān)督管理，定期向環(huán)境保護主管部門報告工程的重要進度節(jié)點及環(huán)境保護措施落實情況；環(huán)境保護主管部門應(yīng)將施工期噪聲和振動控制、施工降水控制和回用情況作為檢查和驗收的重點；對于施工期發(fā)生的環(huán)保投訴，環(huán)境保護主管部門應(yīng)及時調(diào)查并予以解決；建設(shè)單位應(yīng)聯(lián)合監(jiān)理單位分析施工爆破、施工降水控制和回用設(shè)施、措施及管理等方面存在的問題，總結(jié)分析并提出改善方案。

參考文獻(References)：

[1]黃家祥, 張曉春. 城市地鐵工程的地下水問題分析[J]. 地下工程, 2007(1): 54- 56.

[2]張振, 郭偉. 靜態(tài)爆破法在深圳地鐵施工中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2012(2): 110- 113.

[3]上海廣聯(lián)建設(shè)發(fā)展有限公司. 地鐵基坑地下水回灌技術(shù)首次運用取得圓滿成功[EB/OL]. (2013- 03- 22) [2014- 04- 14]. http://www.shgljs.com/news- 1- 1.aspx?Class_id=406.

[4]李繼宏. 冷凍法在廣州地鐵基坑施工中的應(yīng)用[J]. 隧道建設(shè), 2002, 22(2): 40- 42.

Major Environmental Problems and Pollution Control

for Subway Construction

ZHOU Peng, SONG Lu, DU Yun-hui

(Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

Abstract:At present, with the rapid development of China’s subway construction, the environmental impact during its construction period is increasingly prominent, which should be paid enough attention to. In general, those environmental problems include prominent vibration and noise, severe hydrogeological environment problems, lack of groundwater protection, low recycling rate of construction precipitation, severe waste of water resource etc.. In order to mitigate the environmental impact of the subway construction, the paper raised the following suggestions: the subway construction time should be strictly controlled; the tunneling excavation blasting technology should be optimized; research and application of new technologies should be promoted; reuse of construction precipitation should be strengthened; and environmental supervision should be enhanced.

Key words:subway; construction period; environmental problem; control; management

作者簡介：周鵬(1983—)，男，湖北荊州人，工程師，碩士，主要從事環(huán)境影響評估工作，E-mail： zhoupeng@acee.org.cn

收稿日期：2014-04-14

中圖分類號：X32

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6444(2015)01-0041-03

DOI:10.14068/j.ceia.2015.01.011