張灣特大橋跨庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)保施工技術(shù)研究＊

岳星辰 史春宇 張衛(wèi)凡 李剛 楊凡杰

（1.中交隧道工程局有限公司，北京 100102；2.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430071）

0.引言

交通工程對(duì)于改善地區(qū)間的互聯(lián)互通與增加經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有重要作用。橋梁作為交通路線中的咽喉工程，具有節(jié)約用地、跨越障礙、改善線路和降低造價(jià)等方面的優(yōu)點(diǎn)，在交通工程建設(shè)中占有重要地位。然而，橋梁工程在具有顯著優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其建設(shè)過(guò)程中也給公路沿線的生態(tài)環(huán)境造成了一定的壓力。尤其是橋梁下部構(gòu)造的建設(shè)會(huì)對(duì)跨越水體產(chǎn)生不利影響乃至降低水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。若橋梁工程建設(shè)位于脆弱生態(tài)環(huán)境或水源保護(hù)區(qū)時(shí)，工程施工期將會(huì)給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來(lái)較為明顯的破壞影響。因此，在交通工程中開(kāi)展橋梁工程建設(shè)時(shí)如何減少或避免對(duì)工程區(qū)生態(tài)環(huán)境的不利影響，已成為交通工程建設(shè)環(huán)保工作的重要課題。

橋梁工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響主要表現(xiàn)為施工期對(duì)跨越水體的污染?？缢驎r(shí)，橋梁工程下部結(jié)構(gòu)的最常見(jiàn)基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，其施工過(guò)程對(duì)水體的影響包括水中施工致水位升高、機(jī)械設(shè)備油料泄露污染水質(zhì)以及施工固體廢棄物污染水體等。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)內(nèi)對(duì)橋梁施工過(guò)程中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)也提出了更高要求。大量學(xué)者也開(kāi)展了各種應(yīng)對(duì)施工期水污染問(wèn)題的研究。如張現(xiàn)成[1]針對(duì)鄭西客專西流湖大橋施工期可能出現(xiàn)的水庫(kù)污染情況，探討了鄭西客專西流湖大橋的環(huán)保施工技術(shù)；王樹(shù)瑞等[2]基于懷化市白巖村舞水特大橋，開(kāi)展了新型環(huán)保泥漿及其在橋梁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用；周光強(qiáng)等[3]基于蘇通大橋開(kāi)展了鉆孔優(yōu)質(zhì)泥漿的制備技術(shù)研究；佘明星[4]基于廣東揭陽(yáng)橫江水庫(kù)特大橋，研究了橋梁施工期的水保環(huán)保技術(shù)要點(diǎn)與關(guān)鍵措施；李晏文等[5]依托化成寺水庫(kù)大橋，分析了橋梁施工對(duì)工區(qū)環(huán)境的影響程度，并介紹了相應(yīng)環(huán)保措施；蔡焱等[6]依托京滬高鐵丹昆特大橋工程，研究了橋梁施工期的水環(huán)境保護(hù)措施。由上可知，目前的研究主要依托具體的橋梁工程開(kāi)展水環(huán)境施工保護(hù)研究，考慮到不同工程的地質(zhì)環(huán)境也各不相同，在橋梁工程施工期生態(tài)環(huán)保施工的普適性技術(shù)方面還有進(jìn)一步發(fā)展的空間。同時(shí)，目前的橋梁樁基工程施工工藝并不能完全避免對(duì)水環(huán)境的零污染，環(huán)境污染事故也時(shí)有發(fā)生。

澠池至淅川高速公路張灣特大橋全長(zhǎng)2920.24m，跨越河南省淅川縣老鸛河，其中橋梁的21#～58#橋墩位于老鸛河內(nèi)，屬于丹江口水庫(kù)飲用水水源保護(hù)區(qū)保護(hù)區(qū)范圍，施工過(guò)程中需要采取措施保護(hù)河水免受污染，并減少水土流失，最大可能地降低高速公路建設(shè)對(duì)水環(huán)境的破壞和擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)與自然的和諧環(huán)境和諧、健康、可持續(xù)發(fā)展。

鑒于此，本文將以張灣特大橋?yàn)楣こ贪咐芯苛舜髽蚴┕て诳鐜?kù)區(qū)生態(tài)環(huán)保的施工技術(shù)。首先，詳細(xì)介紹了張灣特大橋的工程概況和水文地質(zhì)等情況；其次，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比分析，確定了張灣特大橋跨庫(kù)區(qū)樁基施工方法，并基于工程生態(tài)環(huán)保的要求，提出了環(huán)境保護(hù)措施；最后，評(píng)價(jià)了張灣特大橋跨庫(kù)區(qū)工程生態(tài)環(huán)保施工后的實(shí)施效果。

1.張灣特大橋工程概況

1.1 工程概況

澠池至淅川高速公路西峽至淅川段主體工程施工XXTJ-3標(biāo)段里程范圍為K27+008～K40+423，標(biāo)段線路全長(zhǎng)：14.145km。其中，張灣特大橋里程為：K34+178.88～K37+099.12。該橋梁結(jié)構(gòu)形式為 ：63×40+6×30+（56.12+100+56.12）；橋梁上部結(jié)構(gòu)采用30m、40m簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁、現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，下部采用雙柱式墩、方柱式墩、肋板式橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁徑為1.8m。張灣特大橋共有72號(hào)橋墩，其中21號(hào)墩至58號(hào)墩橫跨丹江口水庫(kù)上游老灌河河道。張灣特大橋的布置圖如圖1所示。

圖1 張灣特大橋布置圖

1.2 水文地質(zhì)

張灣特大橋位區(qū)地表巖性以松散狀卵石土為主，散體結(jié)構(gòu)，分選性較差，粒徑一般30mm～80mm，成分為花崗巖及花崗片麻巖，表層為細(xì)砂砂、卵石及粉質(zhì)黏土，下層為砂巖、礫巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖性混亂，且較破碎。

工程區(qū)屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年內(nèi)四季分明。淅川縣多年年平均降雨量為817.3mm，年際變化較大，且年內(nèi)分配不均勻，降雨多集中在7～9月，占全年降雨量的49%，12～2月降水最少，占全年降雨量的5.4%。

2.張灣特大橋跨庫(kù)區(qū)樁基生態(tài)環(huán)保施工技術(shù)

2.1 樁基施工方法

根據(jù)張灣特大橋的工程特點(diǎn)，對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工時(shí)，采用水中樁圍堰平臺(tái)樁基鉆孔施工方法。目前水中樁施工成孔的方式主要包括旋挖鉆成孔和沖擊鉆成孔。表1種給出了兩種鉆孔施工方法的各自特點(diǎn)。

由表1可知，較軟地層鉆孔施工時(shí)，旋挖鉆成孔無(wú)論是在施工成本還是在環(huán)境保護(hù)方面均具有一定的優(yōu)勢(shì)。故，考慮張灣特大橋25#～36#墩樁基樁底巖石強(qiáng)度高，采用沖擊鉆成孔；37#～50#墩樁基樁底巖石強(qiáng)度稍低，采用旋挖鉆成孔工藝。此外，采用旋挖鉆成孔時(shí)，若出現(xiàn)成孔困難或塌孔等問(wèn)題，則可改為沖擊鉆機(jī)開(kāi)挖成孔。

表1 張灣特大橋水中樁施工兩種成孔方式的比選

2.2 生態(tài)環(huán)保施工措施

張灣特大橋21#墩至58#墩位于丹江口水庫(kù)上游老灌河主河道內(nèi)，該河流位于丹江口水庫(kù)飲用水水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，施工環(huán)保工作是本工程的重點(diǎn)與難點(diǎn)工作。通過(guò)工程調(diào)研，總結(jié)出施工期導(dǎo)致水體污染的主要影響為：施工揚(yáng)塵、固體廢棄物和施工土石渣的傾倒、施工泥漿和廢水的排放等。

2.2.1 防塵措施

為降低施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵發(fā)生，施工主要便道及場(chǎng)地，均采用進(jìn)行路面硬化。同時(shí)，對(duì)硬化路面安排專人清理，配備專用灑水車，對(duì)施工便道和場(chǎng)地及時(shí)清理和必要維護(hù)，滿足雨天不泥濘與晴天不揚(yáng)塵的環(huán)保施工要求。

2.2.2 固體廢棄物和施工土石渣的處理

樁基礎(chǔ)施工盡量選在枯水期或河流的斷流期，并敷設(shè)施工圍堰進(jìn)行導(dǎo)流，優(yōu)先采用旱地施工工藝。鉆孔過(guò)程產(chǎn)生的鉆渣、泥漿及廢棄物不得流入水源當(dāng)中，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置泥漿沉淀池，并在泥漿池底墊上塑料薄膜或其他防滲措施，防止泥漿外泄。施工機(jī)械所產(chǎn)生的廢油料及潤(rùn)滑油等，必須集中收集處理。生產(chǎn)用油料必須嚴(yán)格保管，防止泄露，污染河水。同時(shí)，在鉆孔樁鋼圍堰外圍設(shè)置攔油帶，并采用專業(yè)運(yùn)輸車對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的固體廢棄物和施工土石渣進(jìn)行統(tǒng)一處理。

2.2.3 施工泥漿和廢水的處理

張灣特大橋21#墩至58#墩樁基需在老灌河河道內(nèi)施工。鉆孔施工時(shí)泥漿制備需在河道內(nèi)進(jìn)行，可采取配置泥漿處理機(jī)械和統(tǒng)一回收處置的措施來(lái)保證河道水源受到污染。施工時(shí)，首先根據(jù)實(shí)測(cè)的泥漿指標(biāo)，由泥漿攪拌機(jī)調(diào)配泥漿。泥漿調(diào)配好以后進(jìn)入泥漿池，送入鉆孔樁內(nèi)。然后從鉆孔內(nèi)循環(huán)出來(lái)的帶鉆渣的泥漿，并通過(guò)泥漿分離器進(jìn)行分離。鉆渣排放在廢渣池中，優(yōu)質(zhì)泥漿回流到鋼護(hù)筒泥漿池內(nèi)，循環(huán)往復(fù)。鉆孔樁混凝土澆筑時(shí)，通過(guò)泥漿泵將泥漿直接泵送至泥漿運(yùn)渣車內(nèi)。廢棄泥漿由運(yùn)漿車運(yùn)送到指定泥漿存放地點(diǎn)處理。同時(shí)，施工過(guò)程中應(yīng)通過(guò)調(diào)整鉆進(jìn)工藝參數(shù)，控制鉆進(jìn)泥漿排量，盡量避免地面冒漿。

此外，砂石料沖洗廢水，嚴(yán)禁直接排入保護(hù)區(qū)，施工場(chǎng)地應(yīng)設(shè)置防滲沉淀池和防滲蒸發(fā)池，進(jìn)行回收利用或蒸發(fā)處理?；訌U水，應(yīng)進(jìn)行酸堿中和和靜置沉淀處理。施工場(chǎng)地應(yīng)設(shè)置簡(jiǎn)單的廢水收集系統(tǒng)及隔油池，將含油廢水經(jīng)隔油處理后再進(jìn)入蒸發(fā)池。遺漏在土壤中的機(jī)械油料和廢油要回收至有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。墩臺(tái)施工期間，導(dǎo)管法灌注水下混凝土、現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土過(guò)程中產(chǎn)生的混凝土漿液應(yīng)引流至專用沉淀池或采取其他有效措施?；炷凉捃嚨那逑此岸张_(tái)的養(yǎng)護(hù)水需設(shè)置引流溝槽或采用抽水設(shè)備抽排至合適位置進(jìn)行處理。

3.生態(tài)環(huán)保施工實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)張灣特大橋跨庫(kù)區(qū)樁基實(shí)施生態(tài)環(huán)保施工技術(shù)，包括防塵措施、固體廢棄物和施工土石渣的處理、施工泥漿和廢水的處理等，確保了施工過(guò)程中丹江口水庫(kù)飲用水水源保護(hù)區(qū)的水體免受污染，落實(shí)了地方政府提出的老灌河庫(kù)區(qū)水土保持與環(huán)保要求。同時(shí)，通過(guò)開(kāi)展張灣特大橋跨庫(kù)區(qū)樁基施工方案的選擇及生態(tài)環(huán)保施工措施等方面的分析，優(yōu)化了施工工藝，降低了橋梁施工成本。

4.結(jié)論

針對(duì)庫(kù)區(qū)橋梁施工環(huán)境保護(hù)難題，本文基于跨庫(kù)區(qū)張灣特大橋，研究了跨庫(kù)區(qū)樁基的施工方案與生態(tài)環(huán)保施工措施等方面內(nèi)容，并重點(diǎn)分析了施工期導(dǎo)致水體污染的三大主要影響因素（施工揚(yáng)塵、固體廢棄物和施工土石渣的傾倒、施工泥漿和廢水的排放）及對(duì)應(yīng)生態(tài)環(huán)保施工措施，總結(jié)了橋梁工程施工期環(huán)保施工經(jīng)驗(yàn)。本文研究成果可為橋梁工程跨大型水域時(shí)的生態(tài)環(huán)保施工提供參考與借鑒。