寧波機(jī)場路南延工程綠色建造的技術(shù)措施

羅干生

（寧波市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展中心，浙江 寧波 315040）

1 概 述

20 世紀(jì)80 年代，聯(lián)合國提出可持續(xù)發(fā)展的概念。20 世紀(jì)末世界范圍的能源危機(jī)以及全球環(huán)境問題，使可持續(xù)發(fā)展思想和理論成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。我國將“推動綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生”寫入國家綱領(lǐng)性文件中。建筑業(yè)的能源消耗占全球能源消耗的30%左右，是可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容[1]。在建設(shè)領(lǐng)域，綠色建造是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要途徑，是實(shí)現(xiàn)綠色建筑的必要手段[2]。

綠色建造是著眼于建筑全生命周期，在保證質(zhì)量和安全前提下，踐行可持續(xù)發(fā)展理念，通過科學(xué)管理和先進(jìn)技術(shù)，最大限度地節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。綠色建造的基本理念是“環(huán)境友好，資源節(jié)約、過程安全、品質(zhì)保證”[3]。

寧波機(jī)場路南延工程為機(jī)場快速路與寧奉城際線共通道建設(shè)的公鐵一體化工程。機(jī)場快速路為寧波市“四橫五縱”的快速路網(wǎng)中服務(wù)南部地區(qū)快速射線，寧奉城際線是銜接奉化與寧波主城之間一條重要的軌道交通骨架線路，線路示意見圖1。工程全線采用“主線高架+地面輔道”的建設(shè)形式，總長約18.8 km，共建段長11.8 km，含“4 站5 區(qū)間”。上層高架為城市快速路，雙向六車道規(guī)模。軌道層寧奉城際線列車最高運(yùn)行速度120 km/h。地面輔道為雙向6 車道規(guī)模。

圖1 機(jī)場路南延工程線位示意圖

本工程于2017 年7 月開工建設(shè)，至2020 年10月建成通車。

本工程建設(shè)全過程執(zhí)行綠色建造的理念。綠色建造包括前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)階段，重視規(guī)劃和全過程管理。從工程項(xiàng)目總體的角度，通過一體化設(shè)計(jì)、工廠化預(yù)制、裝配化施工、信息化管理，統(tǒng)籌資源，減少環(huán)境負(fù)影響，實(shí)現(xiàn)資源和能源的高效利用，降低工程建成后的運(yùn)營養(yǎng)護(hù)成本。

本文重點(diǎn)從新技術(shù)、新工藝的角度，介紹本工程的綠色建造的技術(shù)措施。

2 綠色建造的技術(shù)措施

2.1 快速路和城際鐵路共通道規(guī)劃，集約用地

機(jī)場快速路南延高架與寧奉城際鐵路共交通廊道建設(shè)，采用雙層一體化高架布置，有利于城市空間布局的優(yōu)化及土地資源集約利用。

對于一體化雙層高架橋墩，有H 型和Y 型兩種截面形式。與H 型墩相比，Y 型墩可減小下立柱間距約1.5 m，減小地面中央隔離帶寬度。本工程采用Y型墩，可進(jìn)一步節(jié)約用地，結(jié)構(gòu)透視見圖2。

圖2 公鐵一體化雙層高架橋透視圖

通過前期規(guī)劃的共通道總體方案，共節(jié)約土地資源近12 hm2。

2.2 綠色橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）開展減振降噪技術(shù)研究，保護(hù)環(huán)境

機(jī)場路南延穿越規(guī)劃寧南新城，中交未來城等多個(gè)規(guī)劃新區(qū)，部分區(qū)域?qū)υ胍粲葹槊舾小?/p>

與獨(dú)立軌道交通高架橋相比，公鐵一體化雙層高架具有交通量平面疊加、雙層框架幾何外形的突出特點(diǎn)，噪聲影響顯著不同。

目前國內(nèi)外對軌道交通橋梁振動噪聲的研究主要針對獨(dú)立軌道交通或道路交通進(jìn)行了噪聲實(shí)測或預(yù)測研究。有文獻(xiàn)對已建成的上海共和新路雙層高架進(jìn)行了噪聲測試，僅能反映幾個(gè)測試點(diǎn)位的噪聲頻譜特性，缺乏對噪聲空間傳播規(guī)律的精細(xì)預(yù)測，尚未提出有針對性的降噪措施。

為實(shí)現(xiàn)減振降噪的目標(biāo)，本工程在國內(nèi)首次系統(tǒng)研究雙層高架結(jié)構(gòu)減振降噪技術(shù)。采用經(jīng)過實(shí)測驗(yàn)證的聲振耦合模型計(jì)算結(jié)果闡明了雙層高架的上層道路橋梁對下層軌道交通噪聲傳播規(guī)律的影響，明確了合建橋梁在降噪方面的優(yōu)勢，提出了進(jìn)一步減小合建橋梁噪聲影響的綜合措施。

合建系統(tǒng)的噪聲，包括上層快速路噪聲和軌道層噪聲。經(jīng)研究得到以下結(jié)論：

a. 快速路路面以上、距軌道中心線20 m 以內(nèi)（紅線內(nèi)），公路噪聲大于軌道交通噪聲，混和噪聲由公路交通噪聲決定；

b. 人行道位置噪聲和紅線外建筑，公路交通噪聲遠(yuǎn)小于軌道交通噪聲，混合噪聲決定于軌道交通噪聲。

由于軌道層噪聲控制絕大多數(shù)的區(qū)域，下面重點(diǎn)說明公鐵合建系統(tǒng)中軌道層噪聲的傳播規(guī)律。

由于公路小箱梁形成的鋸齒形反射面比大箱梁的平板型反射面形成的反射次數(shù)更多（凹凸部分可多次反射），延長了聲傳播的路徑，能量衰減也會有所增大。雙層高架軌道層聲場云圖見圖3。

圖3 公鐵合建軌道層聲場云圖

上層公路橋的出現(xiàn)，改變了軌道交通聲能量的傳播擴(kuò)散方向，將耗散在路面上方的能量轉(zhuǎn)移到了側(cè)面區(qū)域，使得公路橋上方附近有限空間的軌道交通噪聲降低的同時(shí)，加劇公路橋高度以下空間的噪聲污染，見圖4，圖4 中數(shù)據(jù)的增減值，相對獨(dú)立軌道交通線路而言。由圖4 可得上層公路和下層鐵路的雙層合建橋梁主要噪聲分布規(guī)律如下：

圖4 公鐵合建軌道噪聲增減分區(qū)示意圖（單位：m）

a. 合建將增加公路橋高度以下空間的噪聲，尤其是人行道和非機(jī)動車道位置；

b. 紅線外居住區(qū)位于公路橋面高度以下的樓層，噪聲增幅隨層高增大而減弱；

c. 當(dāng)層高超過公路橋面高度一定范圍時(shí)，將轉(zhuǎn)為噪聲降低，且樓層越高降幅越大。

進(jìn)一步研究表明，雙層高架的軌道聲傳播方向性強(qiáng)，聲屏障高度影響低樓層噪聲。聲屏障超過3.5 m后，紅線外低樓層降噪效果反而降低。因此，聲屏障高度以3.5 為宜，降噪3～5 dB。

（2）新型U 形軌道梁，提升綠色品質(zhì)

本工程對U 形梁進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（見圖5），具有噪聲振動小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合聲屏障能夠滿足沿線對噪音控制的需求。綜合降噪10 dB 以上，并有效減少梁上附屬設(shè)備振動，利于運(yùn)營養(yǎng)護(hù)。

圖5 U 形軌道梁

國內(nèi)首創(chuàng)設(shè)計(jì)的槽型梁橫向預(yù)應(yīng)力試驗(yàn)研究、試點(diǎn)應(yīng)用，能夠避免U 形梁底板在列車運(yùn)營荷載作用下開裂，進(jìn)一步減小軌道梁的噪音、振動，提高耐久性。

（3）建橋合一的雙層高架車站，優(yōu)化建筑空間，提高整體性

已建公鐵共建車站一般采用建橋分離或者建橋組合的結(jié)構(gòu)形式，軌道梁單獨(dú)設(shè)置，結(jié)構(gòu)整體性差，對車站凈空影響較大。

本車站采用軌道梁、車站站體、快速路橋墩蓋梁整體澆筑的多層一體化結(jié)構(gòu)，從下至上依次為設(shè)備夾層和設(shè)備層（兩側(cè)為地面道路）、站廳層、軌行區(qū)及站臺層、公路層。車站縱向不設(shè)置變形縫，所有蓋梁、墩柱承臺和基礎(chǔ)梁板、各層梁板（包括軌道梁）均整體澆筑，僅上層快速路梁設(shè)支座擱置在橋墩蓋梁上，見圖6?？v向布置4 排快速路墩柱和9 排車站結(jié)構(gòu)框架柱，橫向布置為雙柱三跨，兩邊懸挑，其中快速路墩柱在軌行區(qū)及站臺層設(shè)置轉(zhuǎn)換梁，以滿足站臺疏散要求。

圖6 車站橫斷面圖（單位：mm）

本工程車站形式的站內(nèi)建筑空間布置靈活，有效減小車站體量，增加站廳凈空。站內(nèi)所有構(gòu)件整體澆筑且不設(shè)變形縫，整體性和抗震性能好。

2.3 “共用架橋機(jī)，架設(shè)雙層預(yù)制梁”的創(chuàng)新工藝，實(shí)現(xiàn)雙層高架橋的工業(yè)化施工

工業(yè)化施工是推進(jìn)綠色建造的有效方式。工業(yè)化施工的主要標(biāo)志是實(shí)現(xiàn)“四化”即設(shè)計(jì)體系標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場施工裝配機(jī)械化和工程項(xiàng)目管理科學(xué)化。采用工廠化生產(chǎn)的建筑，具有進(jìn)度可控、質(zhì)量可控、成本可控等優(yōu)勢，大大減少了施工現(xiàn)場粉塵、噪聲、污水等污染[5]。

針對施工期間保交和低影響建設(shè)的要求，在公鐵一體化的閉口型框架橋墩中采用“雙層預(yù)制梁”結(jié)構(gòu)，以往類似工程軌道梁全部采用現(xiàn)澆梁[5-6]。與現(xiàn)澆軌道梁相比，本工程35 m 跨徑以下均為預(yù)制梁，預(yù)制梁占比提高到70%，有力推進(jìn)了軌道梁制造快速化、集約化。

本工程在國內(nèi)首次采用“雙層獨(dú)立梁上運(yùn)梁，共用架橋機(jī)架梁”工法，圓滿解決了閉口框架橋墩中架設(shè)雙層預(yù)制梁的難題。

在提梁站處，首先通過龍門吊分別將預(yù)制的上層梁和下層軌道梁送至上層和下面的軌道層。然后采用梁上運(yùn)梁的方式，通過上層運(yùn)梁車、下層運(yùn)梁車，將預(yù)制梁運(yùn)輸至待架跨的前一跨位置，準(zhǔn)備架梁。架梁時(shí)，上、下兩層預(yù)制梁共用一套架橋機(jī)架梁，架橋機(jī)擱置在上層蓋梁上，統(tǒng)籌安排。對于同一跨，先架下層軌道梁，再架上層梁，圖7 至圖9 為現(xiàn)場照片。

圖7 提梁站提升軌道梁

圖8 U 形軌道梁 梁上運(yùn)梁

圖9 上層架橋機(jī)架設(shè)下層軌道梁

因共用架橋機(jī)，實(shí)現(xiàn)了工期和費(fèi)用的最優(yōu)化，且對地面道路交通影響小。

通過該項(xiàng)工藝創(chuàng)新，將軌道梁施工所需的場地寬度由現(xiàn)澆梁的20 m 左右減小至12 m 左右，為臨時(shí)保通流出了寶貴空間；與現(xiàn)澆梁相比，減少了支架搭設(shè)、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)時(shí)間，單跨梁施工時(shí)間減少了10～15 d；大幅減小施工對交通環(huán)境及居住環(huán)境的影響。

2.4 UHP C 預(yù)制裝配規(guī)模化應(yīng)用，推動綠色建造新技術(shù)發(fā)展

超高性能混凝土預(yù)制裝配新技術(shù)，經(jīng)過多年的試驗(yàn)研究和穩(wěn)步推進(jìn)的工程應(yīng)用，在機(jī)場路南延工程中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。全線標(biāo)準(zhǔn)寬小箱梁的橋面板濕接縫采用超高性能混凝土連接（見圖10），總長約9.2 km。同時(shí)，在該工程中試點(diǎn)應(yīng)用以超高性能混凝土作為濕接縫的預(yù)制拼裝下部結(jié)構(gòu)。

圖10 橋墩UHP C 濕接縫預(yù)制拼裝

該項(xiàng)技術(shù)具有鋼筋定位要求低、取消常規(guī)大量現(xiàn)場鋼筋焊接、免振搗、縮短工期，降低施工難度等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色建造理念要求。

在項(xiàng)目施工期間，UHPC 材料在國內(nèi)處于推廣應(yīng)用階段，缺乏施工和驗(yàn)收的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且各廠家質(zhì)量參差不齊。為嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，由建設(shè)單位、市質(zhì)監(jiān)站、設(shè)計(jì)院、施工單位、監(jiān)理單位、UHPC 廠家、第三方檢測單位等單位組成工作團(tuán)隊(duì)。施工籌備工作主要分三個(gè)階段進(jìn)行。

（1）材料篩選：檢測各廠家UHPC 試件是否符合技術(shù)指標(biāo)要求。

（2）材料驗(yàn)證：試件符合技術(shù)指標(biāo)的廠家材料，制作成試驗(yàn)構(gòu)件，進(jìn)行構(gòu)件試驗(yàn)，驗(yàn)證構(gòu)件性能。

（3）施工和驗(yàn)收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究：經(jīng)過深入討論研究，形成技術(shù)文件《UHPC 施工操作技術(shù)手冊（試行）》、《濕接縫施工階段UHPC 檢測要求（試行），后期的施工和驗(yàn)收均按此執(zhí)行。

本工程經(jīng)過大量的研究工作，提出了基于UHPC的橋梁預(yù)制拼裝成套技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、施工、檢測、驗(yàn)收等較完整的超高性能混凝土預(yù)制裝配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為后續(xù)類似項(xiàng)目積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，推動綠色建造新技術(shù)發(fā)展。

3 結(jié) 語

本工程在常規(guī)的綠色建造技術(shù)基礎(chǔ)上，針對公鐵一體化雙層高架橋的特點(diǎn)，采取多項(xiàng)綠色建造技術(shù)措施，包括規(guī)劃階段節(jié)約用地的公鐵共通道建設(shè)方案；設(shè)計(jì)階段減振降噪技術(shù)研究、U 形軌道梁設(shè)計(jì)、建橋合一雙層高架車站；施工階段“共用架橋機(jī)，架設(shè)雙層預(yù)制梁”的創(chuàng)新綠色施工工藝，以及UHPC新材料預(yù)制裝配技術(shù)的施工、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)體系研究等。以上綠色建造技術(shù)措施不僅大幅集約用地、優(yōu)化城市空間布局、減少施工期間對環(huán)境的影響，而且注重改善運(yùn)營期間的環(huán)境噪聲保護(hù)、減少運(yùn)營養(yǎng)護(hù)工作。