基于新型打樁平臺(tái)的海外碼頭項(xiàng)目環(huán)境影響研究

郭興軍 中交一航局第二工程有限公司

近年來(lái)，高樁碼頭項(xiàng)目規(guī)模在美洲區(qū)域逐年增加。隨著國(guó)際施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新與提高，業(yè)主對(duì)施工規(guī)范化、高效及環(huán)保的要求也日益提高。而國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)海上高樁碼頭施工工藝大多數(shù)采用打樁船進(jìn)行樁基施工，并需要配備方駁、拖輪等配套船舶，由于美洲大型專業(yè)施工船舶短缺，需要從國(guó)內(nèi)調(diào)遣，調(diào)遣周期長(zhǎng)且費(fèi)用高昂，同時(shí)調(diào)遣船舶需要提前獲得當(dāng)?shù)丨h(huán)保、安全、交通等各部門審批，審批時(shí)間周期長(zhǎng)。與此同時(shí)，打樁船施工作業(yè)精度受波浪影響較大，且傳統(tǒng)的國(guó)內(nèi)大船大機(jī)，高消耗、高污染施工工藝常常得不到國(guó)際業(yè)主及咨工的認(rèn)可，因此，移動(dòng)式樁基施工平臺(tái)新型工藝憑借低消耗、低污染、高效益等特點(diǎn)被越來(lái)越多的項(xiàng)目所應(yīng)用。

厄瓜多爾波索爾哈多用途碼頭項(xiàng)目通過(guò)采用海上自移式打樁平臺(tái)進(jìn)行樁基施工新型工藝，建立完善HSE管理體系，滿足了環(huán)保、安全、高效等方面的要求。

1.項(xiàng)目背景

厄瓜多爾波索爾哈多用途碼頭項(xiàng)目一期工程碼頭長(zhǎng)度為400m，樁基結(jié)構(gòu)為混凝土樁，巖層以上全護(hù)筒包裹，護(hù)筒壁厚0.95cm，樁基上部為預(yù)制樁帽，采用預(yù)制面板，上部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分層澆筑，整個(gè)上部結(jié)構(gòu)梁厚1.5米，如圖1所示。碼頭后方采用拋石堤護(hù)岸，上部設(shè)混凝土搭板與碼頭相連。

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

項(xiàng)目位于地震頻發(fā)高震區(qū)，樁區(qū)位置地質(zhì)復(fù)雜，碼頭從南端至北段，前172m為泥巖，后228m為砂巖，變化較大，且碼頭所在區(qū)域?yàn)楣蟻喫购雍涌?，水流流速較大。此外，該項(xiàng)目為中東業(yè)主、現(xiàn)匯項(xiàng)目，工期緊、任務(wù)重、罰則重、要求嚴(yán)、合同條款苛刻、國(guó)際化管理程度高，同時(shí)，厄瓜多爾是唯一將保護(hù)自熱的法令列入憲法的國(guó)家，當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)法律十分嚴(yán)格。

2.環(huán)境影響分析

2.1 工藝分析

2.1.1 傳統(tǒng)工藝

高樁碼頭較常用的施工工藝為打樁船進(jìn)行沉樁，然后搭設(shè)用于人員與機(jī)械鉆孔，或者搭設(shè)鋼棧橋平臺(tái)進(jìn)行灌注施工，同時(shí)，還需要提供或修建駁載碼頭。而鉆孔灌注樁工藝一般采用反循環(huán)鉆機(jī)配合泥漿護(hù)壁工藝。因此，現(xiàn)場(chǎng)需要準(zhǔn)備泥漿船（或者泥漿池），用于泥漿的供應(yīng)和循環(huán)，同時(shí)，在碼頭后方陸域上還需設(shè)置廢漿池，廢漿與需要用泥漿泵從泥漿船（或者泥漿池）輸送至廢漿池沉淀后，運(yùn)送至指定地點(diǎn)處理。

傳統(tǒng)工藝船機(jī)設(shè)備投入量大、調(diào)遣難度大、周期長(zhǎng)、費(fèi)用高；而且，需要大量的鋼貝雷架搭設(shè)施工平臺(tái)，平臺(tái)搭設(shè)施工效率低。同時(shí)，泥漿的使用和處理也成為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制因素，對(duì)于環(huán)保要求嚴(yán)苛的項(xiàng)目存在到一定的局限性。

2.1.2 海上移動(dòng)式樁基施工平臺(tái)工藝

厄瓜多爾波索爾哈多用途碼頭項(xiàng)目采用的海上移動(dòng)式打樁平臺(tái)是一套可在軌道梁上移動(dòng)的、上部裝配履帶吊等打樁設(shè)備的海上鋼平臺(tái)施工系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由桁架縱橫梁移動(dòng)平臺(tái)、起重機(jī)、沉樁系統(tǒng)、夾樁系統(tǒng)四部分組成，如圖2所示。

圖2 移動(dòng)式樁基施工平臺(tái)主要組成部分

該工藝采用鋼平臺(tái)進(jìn)行水上打樁施工，以澆筑完成的樁基為支撐樁，安裝行走梁，采用平臺(tái)上吊機(jī)牽引鋼絲繩作為動(dòng)力，使鋼平臺(tái)在行走梁軌道槽內(nèi)行走，直到設(shè)計(jì)位置，調(diào)整限位架，進(jìn)行樁基打設(shè)及后續(xù)作業(yè)施工。

2.1.3 工藝對(duì)比

相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，海上移動(dòng)式施工平臺(tái)工藝優(yōu)越性主要包括：

1）樁基施工采用整體式打樁平臺(tái)的方式，降低了天氣、風(fēng)浪等因素對(duì)施工效率的影響；

2）采用履帶吊在平臺(tái)上打樁，避免了大型打樁船機(jī)的使用，有效的節(jié)約了船機(jī)調(diào)遣費(fèi)用；

3）采用平臺(tái)打樁，通過(guò)雙層導(dǎo)向限位架進(jìn)行控制，提高了打樁精度，保證打樁的質(zhì)量；

4）采用新型的樁頂鉆機(jī)進(jìn)行成孔，相對(duì)于傳統(tǒng)的沖擊錘、循環(huán)鉆機(jī)成孔工藝，效率和成孔質(zhì)量得到極大提升；

5）平臺(tái)整體移動(dòng)，簡(jiǎn)化平臺(tái)移動(dòng)工序，節(jié)約移動(dòng)時(shí)間，提高施工效率；

6）多方位的連續(xù)循環(huán)作業(yè)，提高項(xiàng)目的整體組織協(xié)調(diào)性，增強(qiáng)項(xiàng)目整體控制力；

7）碼頭上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制底板整體安裝，后進(jìn)行上部面層澆筑的工藝。避免了現(xiàn)場(chǎng)水上進(jìn)行底模的支拆，提高了主體質(zhì)量和施工安全，同時(shí)降低了建筑模板碎片等等建筑垃圾的產(chǎn)生。

8）安全節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，摒棄了傳統(tǒng)的船組打樁模式，采用移動(dòng)式平臺(tái)降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)；

9）采用氣舉反循環(huán)鉆機(jī)，利用氣舉原理，清水成孔，未采用泥漿護(hù)壁工藝，大大減少了施工過(guò)程中污染物排放；

10）與陸域相連，物資及材料供應(yīng)方便。

2.2 能耗分析

將移動(dòng)式打樁平臺(tái)施工工藝與傳統(tǒng)打樁船工藝各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比分析如表1所示。

表1 施工工藝參數(shù)對(duì)比表

從表1可以分析得知：

（1）移動(dòng)式打樁平臺(tái)工藝人員配置僅為傳統(tǒng)打樁船工藝的0.5倍；

（2）移動(dòng)式打樁平臺(tái)工藝綜合平均工效為傳統(tǒng)打樁船工藝的3倍；

（3）移動(dòng)式打樁平臺(tái)工藝平均臺(tái)班油耗僅為傳統(tǒng)打樁船工藝的0.3倍。

因此，移動(dòng)式打樁平臺(tái)工藝在降低能耗方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部印發(fā)的《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》，柴油折算成標(biāo)煤系數(shù)為1.4571Kgce/Kg，根據(jù)表1計(jì)算，每臺(tái)班節(jié)能量為0.904噸標(biāo)準(zhǔn)煤，則年節(jié)能量可達(dá)到329噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

2.3 碳排放分析

本文碳排放系數(shù)是指單位碳排放量，單位根據(jù)材料的不同可以分為kg、ton、L等。在移動(dòng)時(shí)打樁平臺(tái)施工過(guò)程中，主要用到了電、柴油等能源物質(zhì)，而電由發(fā)電機(jī)提供，因此，可以認(rèn)為打樁施工過(guò)程中的能源僅為柴油。

按照《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體排放清單指南》有關(guān)資料，柴油的碳排放系數(shù)為2.778（kg（c）/L）,結(jié)合表1，移動(dòng)式打樁平臺(tái)施工工藝較傳統(tǒng)打樁船施工工藝每個(gè)臺(tái)班碳排放量減少2027.94 kg，整個(gè)項(xiàng)目可相對(duì)減少直接碳排放總量約為740.95噸。

同時(shí)，本項(xiàng)目采用氣舉反循環(huán)鉆機(jī)施工工藝，由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿，鉆桿帶動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用空氣反循環(huán)的排渣方式。因該工藝的鉆進(jìn)方式為液壓鉆進(jìn)，比較穩(wěn)定，擴(kuò)孔系數(shù)較?。粵_擊鉆鉆進(jìn)方式為普通卷?yè)P(yáng)機(jī)提升進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，晃動(dòng)較大，擴(kuò)孔系數(shù)較大。

通過(guò)對(duì)表2 分析可知：反循環(huán)鉆機(jī)工藝的擴(kuò)孔率比沖擊鉆工藝小0.06，以項(xiàng)目平均樁長(zhǎng)35m、樁徑914mm計(jì)算，采用反循環(huán)鉆機(jī)工藝施工較沖擊鉆工藝施工，可節(jié)約混凝土1.4m。本項(xiàng)目直徑為914mm的樁基共計(jì)192根，直徑1016mm的樁基共計(jì)128根，經(jīng)粗略統(tǒng)計(jì)，采用氣舉反循環(huán)鉆機(jī)施工可節(jié)約混凝土約492.8m，根據(jù)世界工商可持續(xù)發(fā)展理事會(huì)（WBCSD）《水泥行業(yè)二氧化碳排放統(tǒng)計(jì)與報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)》、萬(wàn)惠文《再生混凝土的環(huán)境評(píng)價(jià)》等研究文獻(xiàn)表明，配置1m混凝土所排放的二氧化碳量為260.2Kg，因此，氣舉反循環(huán)鉆機(jī)工藝約減少二氧化碳排放量約128226.56Kg，即12.8Ton。

表2 擴(kuò)孔系數(shù)對(duì)比

3.施工過(guò)程環(huán)境管控措施

該項(xiàng)目嚴(yán)格遵守ISO14001環(huán)境管理體系，同時(shí)，按照國(guó)際金融公司《ESH指南》、厄瓜多爾環(huán)境保護(hù)法律及合同條款相關(guān)內(nèi)容，融合公司環(huán)境保護(hù)政策，項(xiàng)目開(kāi)工前便編制并上報(bào)了環(huán)境保護(hù)及監(jiān)控方案。項(xiàng)目部環(huán)境管控工作可以分為外部管控與內(nèi)部管控兩個(gè)方面。外部管控方面，該項(xiàng)目業(yè)主及監(jiān)理方面均設(shè)有1名環(huán)境工程師，同時(shí)，業(yè)主與聘請(qǐng)當(dāng)?shù)貙I(yè)環(huán)境管理咨詢公司CARDNO進(jìn)行全過(guò)程環(huán)境管控，同時(shí)項(xiàng)目貸款銀行美洲發(fā)展銀行（Inter-American Development Bank，IDB）每半年會(huì)安排工作組前往施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)、資源可持續(xù)管理、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)、勞工作業(yè)條件、安全與安保等多方面因素進(jìn)行分析與評(píng)定；內(nèi)部管控方面，項(xiàng)目部在當(dāng)?shù)仄刚?qǐng)了一名環(huán)境工程師負(fù)責(zé)開(kāi)展環(huán)境保護(hù)管理相關(guān)工作，同時(shí)，與當(dāng)?shù)貙I(yè)環(huán)境檢測(cè)公司建立合作關(guān)系，定期邀請(qǐng)他們到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水、空氣質(zhì)量、噪聲、水土流失、動(dòng)植物群多樣性等關(guān)鍵控制指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)相關(guān)的檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整修正環(huán)境管控工作的重點(diǎn)，確保相關(guān)工作的合規(guī)性。

3.1 水污染控制

（1）為避免影響海水渾濁度，項(xiàng)目部采購(gòu)隔泥幕，并安裝在施工區(qū)域附近，避免鉆渣及其他懸浮物擴(kuò)散；

（2）為避免樁基灌注過(guò)程中混凝土從鋼管樁中溢出，流入海中污染環(huán)境，項(xiàng)目部研究設(shè)計(jì)了混凝土收集系統(tǒng)，并將收集的混凝土用于場(chǎng)區(qū)地面硬化、預(yù)制路障等，提高資源利用率；

（4）項(xiàng)目部聘請(qǐng)第三方環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，定期對(duì)距離排水口上流及下流300米處的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求；

（5）項(xiàng)目部拌合站區(qū)域設(shè)置有3級(jí)污水沉淀系統(tǒng)，做到達(dá)標(biāo)排放；

（6）生活營(yíng)地設(shè)置污水處理系統(tǒng)，由專業(yè)公司定期對(duì)污水進(jìn)行處理；

（7）施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需求按照一定比配置排移動(dòng)廁所，并聯(lián)系專業(yè)公司定期清理。

3.2 粉塵、廢棄污染防治

（1）對(duì)散裝建筑材料集中堆放并進(jìn)行覆蓋，統(tǒng)一管理；

（2）砂土、水泥、碎石等材料裝運(yùn)必須覆蓋封閉，以防止運(yùn)輸揚(yáng)塵污染；

（3）為防止揚(yáng)塵污染，必須控制施工區(qū)域車輛速度，各施工場(chǎng)內(nèi)路面定期灑水，灑水頻率和灑水量必須做好完整的紀(jì)錄；

（4）嚴(yán)禁在施工區(qū)內(nèi)焚燒任何廢舊材料及垃圾；

另外，七鉬酸銨結(jié)晶過(guò)程中，除去其它金屬雜質(zhì)［7］確保產(chǎn)品品質(zhì)也是重要一環(huán)，可根據(jù)四鉬酸銨原料特點(diǎn)采取有針對(duì)性措施在氨溶液中加以解決，這方面內(nèi)容有待以后做進(jìn)一步研究。

（5）選擇符合當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)備；

（6）加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)，禁止設(shè)備超負(fù)荷工作，減少尾氣排放。

3.3 噪聲控制

（1）為降低噪音，選用經(jīng)過(guò)降噪處理、滿足當(dāng)?shù)胤杉皹I(yè)主要求的各種設(shè)備；

（2）機(jī)械設(shè)備合理布置，正確安裝，減少?zèng)_擊振動(dòng)；

（3）禁止夜間進(jìn)行高噪聲施工作業(yè)，避免對(duì)周圍環(huán)境影響；

（4）加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)維修，避免機(jī)械問(wèn)題導(dǎo)致的噪音；

（5）合理規(guī)劃供應(yīng)商運(yùn)輸車輛交通路線，盡量避免和減少運(yùn)輸車輛穿過(guò)社區(qū)的情況。

（6）每月聘請(qǐng)專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)施工區(qū)域進(jìn)行噪聲檢測(cè)，確保指標(biāo)符合要求。

3.4 固體廢棄物控制

（1）固體廢棄物集中分類存放、及時(shí)處理；

（2）對(duì)于有毒有害垃圾，不定期聯(lián)系專業(yè)公司進(jìn)行處理；

（3）對(duì)可重復(fù)利用的廢棄物加強(qiáng)回收利用，嚴(yán)格控制廢棄物增量；

3.5 土壤保護(hù)

（1）集中存放表層有機(jī)土壤，施工內(nèi)容結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行原地貌恢復(fù)；

（2）嚴(yán)格管控燃料、油料、化學(xué)品等材料，存儲(chǔ)區(qū)域地面需進(jìn)行澆筑混凝土并進(jìn)行防滲處理，防止污染物滲入土壤；

（3）堅(jiān)持施工作業(yè)與環(huán)境保護(hù)同步規(guī)劃、同步開(kāi)展，優(yōu)化完善場(chǎng)地排水系統(tǒng)，避免水土流失。

4.結(jié)論

厄瓜多爾波索爾哈多用途碼頭項(xiàng)目所在國(guó)環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)苛，項(xiàng)目社會(huì)關(guān)注度高。移動(dòng)式打樁平臺(tái)工藝相對(duì)于傳統(tǒng)打樁船工藝，節(jié)省大量的船機(jī)調(diào)遣及燃油費(fèi)用，同時(shí)，人員配置相對(duì)較少，具有較為突出的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)；更為重要的是，移動(dòng)式打樁平臺(tái)工藝的應(yīng)用促進(jìn)了項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)工作，對(duì)節(jié)能減排工作起到了極大的推動(dòng)作用，促進(jìn)當(dāng)?shù)丨h(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，對(duì)提高參建人員節(jié)能意識(shí)、確保優(yōu)質(zhì)履約、展現(xiàn)公司國(guó)際化形象等方面均發(fā)揮了重要作用等，具有較為廣闊的應(yīng)用空間。