蒙內(nèi)鐵路橋涵的修建及其環(huán)境保護(hù)

徐鋒，丁樹清，尤浩，樊鳳軍，李沛，曹忠露

（1.中交第一航務(wù)工程局有限公司，天津300461；2.中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京100011；3.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222）

蒙內(nèi)鐵路橋涵的修建及其環(huán)境保護(hù)

徐鋒1，丁樹清2，尤浩1，樊鳳軍1，李沛3，曹忠露3

（1.中交第一航務(wù)工程局有限公司，天津300461；2.中國路橋工程有限責(zé)任公司，北京100011；3.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222）

在總結(jié)蒙內(nèi)鐵路橋涵修建經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，分析了沿線設(shè)施和環(huán)境對橋涵修建的影響和要求，闡述了新建橋涵式樣、孔徑、基礎(chǔ)類型的選擇原則以及特殊地區(qū)橋涵修建的注意事項，總結(jié)了橋涵修建對生態(tài)環(huán)境與水土保持的影響及采取的措施。可為非洲地區(qū)其他鐵路工程中的橋涵修建提供相應(yīng)的參考。

蒙內(nèi)鐵路；橋涵修建；環(huán)境保護(hù)；技術(shù)措施

0 引言

新建蒙巴薩—內(nèi)羅畢鐵路位于肯尼亞境內(nèi)，呈東南至西北走向，經(jīng)過海岸省、東部省、內(nèi)羅畢特區(qū)，是連接港口城市蒙巴薩和首都內(nèi)羅畢的標(biāo)軌鐵路，主線線路長度為472.253 km，共設(shè)梁式特大、大、中橋梁72座，計29 623.8延米，橋梁長度約占線路總長度的6.3%[1-2]；涵洞共有1 044座，26 697橫延米，約2.2座/km；框架橋14座，計540延米（5 390 m2）；公路橋35座，計1 938延米（15 368 m2）。港區(qū)聯(lián)絡(luò)線線路長度為7.25 km，設(shè)涵洞15座，650橫延米；公路橋5座，計350延米（3 388 m2）。港內(nèi)聯(lián)絡(luò)線線路長度為4.636 km，設(shè)大橋1座，計161.52延米；涵洞10座，300橫延米；公路橋2座，計160延米（3 490 m2）。

本文基于蒙內(nèi)鐵路的建設(shè)情況，在總結(jié)蒙內(nèi)鐵路橋涵修建經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，分析了其沿線設(shè)施和環(huán)境對橋涵修建的影響和要求，闡述了新建橋涵式樣、孔徑、基礎(chǔ)類型的選擇原則以及特殊地區(qū)橋涵修建的注意事項，總結(jié)了橋涵修建對生態(tài)環(huán)境與水土保持的影響及采取的措施，從而為非洲地區(qū)其他鐵路工程中的橋涵修建提供相應(yīng)的參考。

1 沿線情況對橋涵修建的影響和要求

1.1 沿線農(nóng)田排灌、水利工程（含規(guī)劃）及水工建筑物、水源保護(hù)區(qū)、國家重點保護(hù)野生動植物區(qū)等的影響和要求

在沿線農(nóng)田區(qū)域有排灌需要的地方均設(shè)置排灌橋涵，對于重要的排灌系統(tǒng)，采用梁式橋跨越，局部小的灌溉渠采用蓋板涵和框架涵跨越；沿線分布有多處國家公園、濕地及野生動物保護(hù)區(qū)，這部分多考慮橋涵工程，預(yù)留動物通道，以保障因工程修建不會對濕地進(jìn)行破壞及對沿線動物遷徙造成影響，同時涵洞的高度和寬度要滿足沿線大型野生動物通行的要求。

1.2 沿線水陸交通、地下管線現(xiàn)狀及規(guī)劃的影響和要求

沿線河流均無通航要求；沿線大部分地區(qū)地表水、地下水水質(zhì)良好，對混凝土結(jié)構(gòu)不具侵蝕性；蒙巴薩近海地區(qū)地表水含鹽量較高，具有中等侵蝕性。線路與A109公路交叉，鐵路下穿公路，同時鐵路上跨去往卡加多的既有鐵路、水泥廠鐵路及部分既有米軌鐵路。線路在公鐵交叉處均設(shè)置立交橋涵，按照相應(yīng)規(guī)范及道路標(biāo)準(zhǔn)辦理。對于地下管線設(shè)置保護(hù)涵，對部分與線路平行的地段，對涵管進(jìn)行改移。

1.3 城市規(guī)劃對鐵路橋涵布設(shè)的要求

沿線經(jīng)過地區(qū)人煙稀少，多為平原和草原，離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)。對于城鎮(zhèn)、港區(qū)附近鐵路橋涵按現(xiàn)狀并結(jié)合規(guī)劃要求設(shè)置，對城市、港區(qū)附近的橋式考慮與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)并適當(dāng)考慮美觀的要求[3-4]。橋涵設(shè)置力求與周圍環(huán)境融合，橋涵孔徑酌留余量，以滿足城市今后發(fā)展的需要。

2 新建橋涵式樣、孔徑、基礎(chǔ)類型的選擇及設(shè)計原則

2.1 橋梁孔跨布置及橋式

橋梁上部的結(jié)構(gòu)形式優(yōu)先采用小跨度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支結(jié)構(gòu)，跨度以32 m、24 m為主。當(dāng)跨越道路、河流，需要較大跨度時，可選用鋼梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，對于跨越大型河谷或山谷需要特大跨度時，可選擇拱橋、連續(xù)剛構(gòu)或連續(xù)鋼梁（或拱加勁連續(xù)鋼梁）等橋式。重點特殊橋梁的選型應(yīng)充分考慮抗震因素，在不同類型橋式選擇時，優(yōu)先采用抗震性能好的橋式；相同類型橋式比選時，選用材料延性好以及結(jié)構(gòu)輕型的結(jié)構(gòu)形式。

現(xiàn)擬定以10 m和15 m路基高度進(jìn)行路橋分界論證，選取CK255+700~CK256+100里程范圍研究。以10 m路基高度為界，若采用橋梁代替路基，CK255+750.38~CK256+030.05為橋梁里程范圍，橋全長279.67 m，概算為20 537 956元人民幣，若采用路基通過，概算為2 367 111元；以15 m路基高度為界，若采用橋梁代替路基，CK255+819.3~CK255+980.14為橋梁里程范圍，橋全長160.84 m，概算為15 239 185元，若采用路基通過，概算為1 654 982元。

結(jié)合肯尼亞國情，根據(jù)橋梁與路基的工程數(shù)量概算指標(biāo)，橋梁指標(biāo)較大，故不能以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來確定路橋分界。考慮較高路基占地寬度大，永久性占地和拆遷數(shù)量也自然較多；高路基不易壓實，對地基承載力要求高，且易造成工后沉降大、雨水沖刷邊坡嚴(yán)重，使得高路基的施工質(zhì)量和運(yùn)營病害問題增多；高路基需要巨大的填方量，占用大量農(nóng)田，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境，在線路兩旁所形成的大小不等、形狀不一的取土坑，破壞了水土保持，影響了線路周邊的自然環(huán)境。結(jié)合橋梁設(shè)計中橋臺的高度，為降低橋梁在整個項目中的比例，故選擇10 m路基高度作為路橋分界高度比較合理。

橋跨布置應(yīng)結(jié)合地形地貌、河流水文、工程地質(zhì)、跨越功能、工程投資、施工工期、施工技術(shù)條件等因素，綜合比選。一般宜32 m等跨布置，24 m為調(diào)跨用。若跨越道路、河流且能滿足跨越要求時，原則上優(yōu)先考慮簡支梁。除受水文和地形條件控制的個別橋渡采用非簡支結(jié)構(gòu)外，一般橋渡盡量采用簡支結(jié)構(gòu)。同一座橋的跨度組合一般不宜超過兩種。位于地質(zhì)復(fù)雜及陡坡地段的橋梁，應(yīng)避免設(shè)置高橋臺大錐體，宜適當(dāng)延長橋孔。跨越泥石流溝谷時，應(yīng)按照寧橋勿涵，寧大勿小，留足凈空，溝中不設(shè)或少設(shè)墩的原則，勿留后患。

跨越道（鐵）路時，應(yīng)根據(jù)所跨越空間和容許的結(jié)構(gòu)建筑高度，選擇相適應(yīng)的各種橋式方案進(jìn)行綜合比選：跨越各級公路、地方道路或有地方規(guī)劃道路要求的橋梁，應(yīng)滿足其規(guī)劃要求，并留足凈空。若受立交控制、為爭取凈高或跨度者，可采用鋼筋混凝土框架橋或其它橋型結(jié)構(gòu)?？缭胶恿鲿r，應(yīng)考慮橋墩對行洪的影響。

2.2 墩臺類型選擇

橋臺采用T形橋臺。一般橋墩采用圓端形實體（或空心）墩。對墩高小于30 m者，采用圓端形實體橋墩，對墩高大于30 m者，采用圓端形空心橋墩。城市附近、穿越風(fēng)景區(qū)的橋梁墩臺，應(yīng)結(jié)合景觀設(shè)計選擇外形美觀的墩臺類型?？缇€公路立交橋一般路幅總寬在15 m以內(nèi)采用雙柱墩，超過15 m者采用三柱墩。

橋臺類型的選擇應(yīng)因地制宜，盡量選用節(jié)省造價、方便施工的輕型臺。

2.3 基礎(chǔ)類型選擇

當(dāng)水深較淺、持力層埋置不深或基巖覆蓋層較薄時，一般采用明挖基礎(chǔ)；反之，則采用鉆（挖）孔樁基礎(chǔ)；特殊情況下采用挖井基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)或其它基礎(chǔ)類型。鉆孔樁直徑一般采用樁徑1.0 m、1.25 m、1.5 m，優(yōu)先選用小直徑樁。

2.4 涵洞

涵洞式樣選用：涵洞一般采用鋼筋混凝土蓋板箱涵、鋼筋混凝土框架涵或圓涵；受地形控制或改溝困難者，可采用鋼筋混凝土倒虹吸管或渡槽等。

涵洞孔徑選用：孔徑原則上以流量大小來選定，孔徑和凈高滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，排洪涵孔徑不得小于1.25 m。交通涵根據(jù)與地方有關(guān)部門簽定的協(xié)議確定，立交涵應(yīng)盡量避免涵內(nèi)積水，必要時設(shè)置排水溝。農(nóng)村通過小型拖拉機(jī)和農(nóng)用車的交通涵孔徑不小于4.0 m。

涵洞設(shè)計：涵頂至軌底的高度不應(yīng)小于1.2 m，當(dāng)斜交涵的斜交角度大于10°時，應(yīng)斜交設(shè)置；涵洞基礎(chǔ)應(yīng)計算工后沉降，其工后沉降量不應(yīng)大于100 mm；膨脹土地基處原則上采用框架箱涵，膨脹土地區(qū)（基）上的涵洞應(yīng)先處理再做基礎(chǔ)及涵身，而對地基的處理則應(yīng)視其地質(zhì)條件采取換填等處理措施。排洪兼立交的涵洞或涵洞入口地勢平坦，涵前不允許積水或積水高度受限制的涵洞，孔徑應(yīng)加大一級。

2.5 跨線建筑物

一般情況下為便于施工，橋梁最大跨度不宜大于30 m。橋跨選擇10 m、13 m、16 m、20 m、25 m、30 m等標(biāo)準(zhǔn)孔跨，每座橋孔跨不少于3孔，優(yōu)先選用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁。路面凈寬及人行道寬度按既有公路等級標(biāo)準(zhǔn)和與地方簽訂的意向性協(xié)議設(shè)置。對跨線公路橋或人行天橋，除應(yīng)在雙側(cè)設(shè)置人行道欄桿外，還應(yīng)在跨越鐵路的孔跨設(shè)置屏蔽防護(hù)網(wǎng)，確保行人安全。

2.6 特殊地區(qū)橋涵

高烈度地震區(qū)橋涵建筑物宜選擇技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理和便于修復(fù)加固的結(jié)構(gòu)形式。橋梁上部結(jié)構(gòu)形式及跨度優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，以24 m、32 m簡支T梁為主，特殊情況下可采用大跨度的混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼混組合結(jié)構(gòu)。橋墩截面形式優(yōu)先選用抗震性好的圓端形或圓形。橋臺一般采用矩形空心橋臺。

橋位選擇時必須考慮盡可能避開斷層破碎帶等不良地質(zhì)，若確實不能避開，應(yīng)有一定安全距離，并加大基礎(chǔ)埋置深度，同時加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)計，最大限度防止基礎(chǔ)自身破壞。同時還應(yīng)避開或遠(yuǎn)離危巖落石地段，防止地震時巨石對橋墩橋臺的撞擊破壞，若確實不能避開，應(yīng)采取清除危巖、掛網(wǎng)噴錨等主動防護(hù)措施，同時應(yīng)采取有效的被動防護(hù)，如柔性防護(hù)、或加強(qiáng)墩臺自身強(qiáng)度。位于液化土或軟土地基上的小橋，可在橋墩、橋臺的基礎(chǔ)間設(shè)置支撐或河床采用漿砌片石鋪砌作為抗震措施。對較高烈度地震區(qū)域橋梁應(yīng)盡量控制墩高，根據(jù)橋址的地震烈度設(shè)置防止落梁措施。應(yīng)重視路橋過渡段設(shè)計，提高回填材料性能和施工質(zhì)量。

位于軟土地基上的橋涵，采用鉆孔樁基礎(chǔ)、換填砂夾卵石土、碎石樁或旋噴樁等工程措施進(jìn)行處理。

位于膨脹土地區(qū)的橋涵，要求施工中注意防水，基坑開挖后及時封閉砌筑。

位于港區(qū)及近海地區(qū)的橋涵，海水侵蝕對橋涵的影響，設(shè)計時要求所有墩臺身、承臺、樁基圬工中鋼筋最小保護(hù)層不得小于7 cm，對于有化學(xué)侵蝕或氯鹽侵蝕的地方，樁基、承臺及承臺以上2 m高度中的混凝土均需要添加混凝土減縮防裂防水密實劑。

3 蒙內(nèi)鐵路橋涵修建對生態(tài)環(huán)境與水土保持的影響及采取措施

線路行經(jīng)平原區(qū)和高原區(qū)。蒙巴薩位處印度洋西岸，沿線地形總體上呈現(xiàn)西高東低的特點，線路穿越不同的自然地帶，沿線有農(nóng)田、灌叢草地、典型草地、沙地、低山丘陵、荒漠草地、河流、湖泊等交錯分布，形成多樣的生態(tài)環(huán)境類型。線路位于熱帶季風(fēng)區(qū)，但受其地勢較高的影響，為熱帶草原氣候，降水季節(jié)差異較大[5-6]。沿海地區(qū)濕熱，高原氣候溫和。自然植被為熱帶稀樹草原。沿線分布有多處國家公園、濕地及野生動物保護(hù)區(qū)。

若本線橋涵工程措施不當(dāng)，對生態(tài)環(huán)境與水土保持有一定影響，主要為：可能影響城市道路、公路交通不暢，影響人們的生活；對于植被茂密，動物活動頻繁的地區(qū)，可能影響動物的活動；對于跨河、跨海的橋涵，橋梁墩臺可能引起河流上下游局部水位變化，改變地表水匯集、排放條件、產(chǎn)生局部的沖刷、淤積。橋涵基礎(chǔ)開挖及鉆孔樁的施工，棄方及泥漿的處理不當(dāng)，可能會環(huán)境污染和植被的破壞。

為了保護(hù)環(huán)境，減小橋涵修建對生態(tài)環(huán)境與水土保持的影響，應(yīng)根據(jù)環(huán)境評價結(jié)論采取相應(yīng)措施，并在工程建設(shè)中貫徹落實環(huán)保工程與主體工程同時設(shè)計、同時施工和同時運(yùn)營的“三同時”原則，盡最大限度地彌補(bǔ)工程對環(huán)境造成的不利影響。

本線橋涵的設(shè)置及修建主要采取了以下措施：跨越城市道路、公路的橋梁及人行立交橋涵孔跨、凈空高度應(yīng)滿足交通及地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。線路盡可能避開生態(tài)保護(hù)核心區(qū)，對確實不能避開的盡可能設(shè)橋或涵洞，最大限度地增加橋下活動的范圍。合理選擇橋涵位置，盡量保持原有天然河道及水流狀態(tài)，橋跨寧寬勿窄，以免造成對河道的沖刷和橋前壅水過高而引起河岸沖刷，避免棄土堵塞河道，破壞河流附近的自然環(huán)境。橋梁施工中橋墩基礎(chǔ)盡量采用鉆、挖孔樁，減少開挖。本線的棄碴及相關(guān)的防護(hù)工程，由路基專業(yè)統(tǒng)一調(diào)配和處理。棄碴場位置的選擇，應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，盡量選擇荒地或旱地進(jìn)行棄碴，并遠(yuǎn)離河道、庫塘，不堵塞或壓縮河床、以免惡化河流水文條件，作好碴體的防護(hù)工程（棄碴擋墻）防止流失，棄碴場竣工以后進(jìn)行復(fù)墾以恢復(fù)植被或種草植樹防止水土流失。盡量減少基坑開挖等臨時工程對環(huán)境的影響，做到橋涵工程與環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。橋梁設(shè)計時，給出必要的防止河岸沖刷的工程防護(hù)措施。

4 結(jié)語

蒙內(nèi)鐵路橋涵的修建，在充分考慮沿線環(huán)境對其影響和要求的基礎(chǔ)上，對新建橋涵的式樣、孔徑和基礎(chǔ)類型等進(jìn)行了合理的選擇，并在施工工程中采取有效措施降低橋涵修建對生態(tài)環(huán)境與水土保持的影響。實踐表明，蒙內(nèi)鐵路橋涵的修建對沿線水質(zhì)無明顯影響，沿線自然景觀和生態(tài)環(huán)境得到了有效保護(hù)。

[1]喻樂.肯尼亞蒙內(nèi)鐵路引入蒙巴薩樞紐方案[J].鐵道運(yùn)營技術(shù)，2015，21（3）：46-51. YU le.Mombasa hub project of Mombasa-Nairobi standard gauge railway,Kenya[J].Railway Operation Technology,2015,21(3):46-51.

[2]王曉偉.肯尼亞蒙巴薩至內(nèi)羅畢標(biāo)軌鐵路工程環(huán)境影響評價的研究[D].湖南：湖南大學(xué)，2016. WANG Xiao-wei.Environmental impact assessment of Mombasa to Nairobi standard gauge railway project,Kenya[D].Hunan:Hunan University,2016.

[3]Government of Kenya.Kilifi district strategic plan for implementation of the national population policy for sustainable development [R].National coordination agency for population and development. 2005.

[4]GRILO C,BISSONNETTE J A,SANTOS-REIS M.Response of carnivores to existing highway culverts and underpass:implication for road planning and mitigation[J].Biodiversity and Conservation, 2008,17(7):1 685-1 699.

[5]儲文靜.肯尼亞蒙內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路主要工程地質(zhì)問題及對策分析[J].鐵道勘察，2016（1）：68-70. CHU Wen-jing.Major engineering geology problem and solutions for Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway Project in Kenya[J]. Railway Investigation and Surveying,2016(1):68-70.

[6]王曉偉.肯尼亞蒙巴薩至內(nèi)羅畢標(biāo)軌鐵路工程環(huán)境影響評價的研究[D].湖南，湖南大學(xué)，2016. WANG Xiao-wei.Environmental impact assessment of Mombasa to Nairobi Standard Gauge Railway project,Kenya[D].Hunan:Hunan University,2016.

Bridge and culvert construction and its environment protection measures of Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway

XU Feng1,DING Shu-qing2,YOU Hao1,FAN Feng-jun1,LI Pei3,CAO Zhong-lu3
（1.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China;2.China Road and Bridge Co.,Ltd.,Beijing 100011, China;3.CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China）

Based on the construction experiences of bridge and culvert in Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway,we analyzed the impact and requirements of roadside facilities and environments on the construction of bridge and culvert，discussed the selection principle of type,span and foundation of new bridge and culvert,and the precautions for the construction of bridges and culverts in special areas,summarized the influence of bridge and culvert construction on ecological environment,soil and water conservation and the environment protection measures,which could provide a reference for the bridge and culvert construction in other similar railway engineering of Africa.

Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway;bridge and culvert construction;environment protection;technical measures

TU528；U445.4

B

2095-7874（2017）07-0076-04

10.7640/zggwjs201707018

2017-03-23

徐鋒（1976—），男，山東萊蕪人，高級工程師，公路工程專業(yè)。E-mail：875958116@qq.com