綠色環(huán)保背景下跨高速及國省道橋梁的施工探討

陶 俊

（畢節(jié)市交通運(yùn)輸發(fā)展服務(wù)中心，貴州 畢節(jié) 551700）

0 引言

近年來，我國人口基數(shù)的迅速增長對交通領(lǐng)域的各方面需求均顯著增長。國家交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施正在不斷完善，建設(shè)和改造的力度正在不斷加大，促使交通網(wǎng)絡(luò)在人民生活和國家發(fā)展的前進(jìn)道路上發(fā)揮不可或缺的重要作用。在“十三五”時(shí)期，盡管我國綜合交通運(yùn)輸體系建設(shè)已經(jīng)獲得了歷史性成果，能夠基本滿足社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但由于當(dāng)下正值我國的第十四個(gè)五年計(jì)劃，綜合交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展仍然面臨著較為錯(cuò)綜復(fù)雜的局面。在國際上，新冠肺炎疫情正不斷打擊著全球綜合運(yùn)輸體系，嚴(yán)重影響了國際物流的發(fā)展，供應(yīng)鏈的形勢近似于舉步維艱。在國內(nèi)，我國開啟了全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的新征程，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)布局和生產(chǎn)要素供應(yīng)模式等方面不斷發(fā)生重大變革。所以，我國綜合交通運(yùn)輸體系不可避免地需要接受更多的挑戰(zhàn)，毋庸置疑，交通運(yùn)輸行業(yè)將通過繼續(xù)完善基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和深化改革創(chuàng)新，進(jìn)而提高其整體服務(wù)水平。

為了更好地適應(yīng)未來交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展需要，把項(xiàng)目施工可能給已經(jīng)運(yùn)營的高速公路和國省道帶來的影響降到最低，市場對道路橋梁工程項(xiàng)目的需求越來越多，所以橋梁施工也愈發(fā)重要。道路橋梁工程項(xiàng)目具有較為突出的優(yōu)缺點(diǎn)，一方面，它直接影響出行群眾的主觀體驗(yàn)，服務(wù)于人們的生活質(zhì)量，通過發(fā)揮自身的價(jià)值帶動局部甚至國家的經(jīng)濟(jì)效益[1]。另一方面，道路橋梁工程是一個(gè)高耗能行業(yè)，對資源或能源的消耗量較大，容易造成我國境內(nèi)的資源短缺，同時(shí)，在項(xiàng)目的施工過程中如果對排出的廢物處理不當(dāng)將會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。所以，道路橋梁的建設(shè)工程有利有弊，應(yīng)該充分發(fā)揮其優(yōu)勢，并采取有效措施彌補(bǔ)其短板，通過科學(xué)合理的手段控制其對生態(tài)環(huán)境的污染程度，在可持續(xù)發(fā)展理念的指引下推動項(xiàng)目施工向綠色環(huán)保的方向一步步前進(jìn)。

積極響應(yīng)國家對綠色環(huán)保的倡導(dǎo)，相關(guān)政府部門逐漸增強(qiáng)了對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注程度。基于管理階層日漸提高的環(huán)境保護(hù)理念，各行各業(yè)均陸續(xù)將綠色環(huán)保的概念引入各個(gè)領(lǐng)域。綠色施工是從綠色環(huán)保的概念衍生出來的，指將綠色環(huán)保的施工技術(shù)應(yīng)用到工程項(xiàng)目的施工現(xiàn)場。綠色施工技術(shù)與傳統(tǒng)施工技術(shù)的不同之處在于，后者的主要工作目標(biāo)是要求完成施工任務(wù)后的最終質(zhì)量滿足市場的需求，并且要求后期的經(jīng)濟(jì)效益能夠與帶動相關(guān)企業(yè)發(fā)展的條件完美契合。而綠色施工技術(shù)的要求是基于傳統(tǒng)施工技術(shù)的特點(diǎn)，再重點(diǎn)考慮施工的節(jié)能減排，從前期的施工設(shè)計(jì)和中間的施工現(xiàn)場到后期的質(zhì)量驗(yàn)收等，各個(gè)環(huán)節(jié)均融入了綠色環(huán)保的理念[2]。綠色施工的必要性體現(xiàn)在，如果道路橋梁工程沒有落實(shí)綠色施工的理念或技術(shù)，就不能順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，例如，在先破壞生態(tài)環(huán)境再進(jìn)行污染治理的反復(fù)循環(huán)過程中，會導(dǎo)致該項(xiàng)生產(chǎn)建設(shè)的成本或代價(jià)增加而使收益降低。

施工項(xiàng)目的成本包括直接成本和間接成本，主要指從項(xiàng)目的投標(biāo)開始到最后的竣工階段，整個(gè)工程建設(shè)所需要的各種費(fèi)用。其中，工程費(fèi)和措施費(fèi)等屬于直接成本，收益的損失和管理費(fèi)等屬于間接成本[3]。對于跨高速公路和跨國省道的橋梁工程，施工項(xiàng)目需要考慮的成本包括施工的作業(yè)空間、難易和風(fēng)險(xiǎn)程度、工期與造價(jià)、后期的維護(hù)、環(huán)境影響、對高速公路或國省道的運(yùn)營影響和政策可行性等因素[4]。因此，在選擇跨高速公路或跨國省道的橋梁工程的施工方案時(shí)，要著重考慮間接成本引起的隱性支出部分。由于橋梁工程的特殊性，不同橋型的選擇、跨徑的確定、施工方案的選用都對應(yīng)著橋梁各種不同構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定、剛度、裂縫、構(gòu)造的不同技術(shù)指標(biāo)[5]。常見的橋梁施工方案主要有預(yù)制拼裝、現(xiàn)澆施工、頂推施工和懸臂澆筑施工等。其中，懸臂澆筑施工中所用到的主要機(jī)械設(shè)備之一是掛籃，它是一個(gè)能夠沿著梁頂軌道行走的活動承重構(gòu)架。掛籃被應(yīng)用在梁段的施工程序，輔助完成箱梁梁段的模板安裝、預(yù)應(yīng)力管道安裝、混凝土澆筑等工作，一個(gè)梁段完成后解除后錨并移向下一梁段，直至全橋澆筑任務(wù)的完成[6]。

1 鋼構(gòu)橋掛籃施工

鋼結(jié)構(gòu)橋梁的特點(diǎn)是：在豎向荷載作用下，梁的彎矩通常比同等跨徑連續(xù)梁或簡支梁小，其跨越能力大于梁橋；墩梁固結(jié)省去了大型支座，結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、抗震性能好；橋型美觀、宏偉，跨越能力較大。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)橋還具有輕型化、工業(yè)化和裝配化程度高和可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)[7]。所以，隨著跨高速公路和跨國省道橋梁的大規(guī)模應(yīng)用，采用鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為未來我國交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的必然趨勢。

根據(jù)建筑工程多年的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)，在鋼構(gòu)橋梁的建設(shè)中，懸臂施工是應(yīng)用最多的一種施工方法[8]。鋼構(gòu)橋的懸臂施工是以兩側(cè)的橋墩作為平座平臺，在整體的梁段上進(jìn)行平移，對各種階段性梁段進(jìn)行拼接組合。與傳統(tǒng)的施工條件相比，懸臂施工法可以避免使用大量的施工支架和臨時(shí)設(shè)備[9]，從而大幅度地節(jié)約成本。懸臂施工法還能夠改善結(jié)構(gòu)受力的不均勻，使得鋼構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)在受力前后不會出現(xiàn)顯著差異。此外，懸臂施工的過程不容易受到天氣和水位等外界因素的影響，同時(shí)施工也不會對橋下的通車造成干擾。所以，懸臂施工的方法憑借較高的施工效率和較低的施工成本已經(jīng)在建筑工程中被廣泛應(yīng)用。

橋梁施工的重點(diǎn)工作之一為掛籃的設(shè)計(jì)，而懸臂施工對掛籃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置反應(yīng)敏感，例如，風(fēng)荷載和主梁的變形等。目前，掛籃結(jié)構(gòu)可以大致分為以下幾個(gè)部分：主桁架系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、模板系統(tǒng)和工作平臺，且施工掛籃正在向重載和輕型化快速發(fā)展。掛籃利用系數(shù)指掛籃的總重量與懸澆梁段最大重量的比值，它通常被視為判斷掛籃設(shè)計(jì)是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）的相關(guān)規(guī)定，掛籃利用系數(shù)一般需要被控制在0.3～0.5的區(qū)間范圍，系數(shù)值越小，表明掛籃設(shè)計(jì)的合理性越強(qiáng)。掛籃設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循減輕掛籃自重、縮短掛籃施工周期、保證施工安全、改善施工條件和作業(yè)環(huán)境、使其行走和錨固方便可靠、重量不大于設(shè)計(jì)規(guī)定等原則[10]。

關(guān)于掛籃施工的發(fā)展，大體上包括平行桁架式掛籃、弓弦式掛籃、三角形組合梁式掛籃、滑動斜拉式掛籃和菱形桁架式掛籃的過程[11]。其中，菱形桁架式掛籃應(yīng)用最為廣泛。原因主要在于：雖然平行桁架式掛籃的結(jié)構(gòu)較為簡單，能夠充分利用常備式萬能桿件、軍用梁等制作掛籃主桁架，但是它的自重大且工作系數(shù)較高，系數(shù)一般會超過1.0。弓弦式掛籃雖然自重小且工作系數(shù)較低，系數(shù)一般介于0.5～0.9之間，但是受力主桁架為超靜定結(jié)構(gòu)，所需眾多桿件的受力分配較難確定。三角型組合梁式掛籃的工作系數(shù)介于0.3～0.6之間，掛籃的各個(gè)桿件之間通常用鉸銷連接，但該掛籃技術(shù)對懸澆節(jié)段長度具有很高的要求，因?yàn)槠渲麒旒芸v梁通常是壓彎構(gòu)件，縱梁的長度會影響穩(wěn)定性，若過長則容易壓彎失穩(wěn)。滑動斜拉式掛籃技術(shù)在力學(xué)體系方面具有較大的突破，它的工作系數(shù)通常在0.3左右，具有自重輕且無平衡重等顯著優(yōu)勢，其應(yīng)用受限是因?yàn)樵搾旎@技術(shù)對水平限位裝置的要求較高。而菱形桁架式掛籃技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。它的主桁架采用菱形結(jié)構(gòu)形式，既能夠避免壓彎桿件，又可以明確各個(gè)桿件的拉壓受力，工作系數(shù)介于0.3～0.6之間。

為確保掛籃施工的安全性，應(yīng)該經(jīng)常檢查后錨固筋、千斤頂、張拉平臺等的可靠性，同時(shí)，工作人員應(yīng)該確保作業(yè)人員所系安全帶、安全網(wǎng)和臨時(shí)護(hù)欄、幕后救生設(shè)施等的可靠性。掛籃在使用過程中，不得破壞其原有結(jié)構(gòu)或改變其受力形式，避免掛籃受到?jīng)_擊引起震動；在底模蕩移之前，需要詳細(xì)檢查掛籃位置、后端壓重和后吊桿安裝情況，以確保在以上均符合要求的前提下安全蕩移。供掛籃移動的滑道應(yīng)該平整順直，掛籃的行進(jìn)速度應(yīng)該不超過0.1 m/min。澆筑混凝土?xí)r，掛籃桁架后端應(yīng)該錨固在已經(jīng)完成的梁段上，并配重使其與澆筑的混凝土重量保持平衡狀態(tài)。最后，非常值得一提的是，在掛籃施工作業(yè)期間，應(yīng)挑選安全意識較強(qiáng)、具有強(qiáng)烈責(zé)任感的作業(yè)人員以及頭腦犀利處事靈活、具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的指揮人員，保證工作人員之間能夠高效率地配合。

2 綠色施工的建議

在大力倡導(dǎo)綠色施工的形勢下，管理階層和相關(guān)工作人員均應(yīng)該在橋梁建設(shè)的施工過程中全面貫徹落實(shí)綠色施工的思想，并以其為導(dǎo)向引入綠色施工技術(shù)。首先，綠色施工要求整體優(yōu)化。在施工之前，認(rèn)真細(xì)致地對施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位勘察，經(jīng)過專業(yè)分析后選擇適合當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)施工技術(shù)，并基于此技術(shù)設(shè)計(jì)合理的施工方案。此外，針對施工現(xiàn)場周邊的環(huán)境預(yù)測其可能會對工程質(zhì)量或綠色施工技術(shù)造成的影響，進(jìn)而提出關(guān)于這些外在影響因素的防控措施和解決方案。其次，綠色施工要求細(xì)節(jié)優(yōu)化。在橋梁建設(shè)工程中引入綠色施工技術(shù)時(shí)，必不可缺的環(huán)節(jié)之一是對綠色施工技術(shù)在工程中的可行性分析，然后對不同的技術(shù)進(jìn)行分類，深入研究其在實(shí)施過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以便于其被順利地應(yīng)用在項(xiàng)目工程中。關(guān)于綠色施工技術(shù)，從以下幾個(gè)方面提出建議：

（1）控制原材料的環(huán)保性

在原材料的選用與采購環(huán)節(jié)，結(jié)合國家對橋梁施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，在最大程度上挑選節(jié)能環(huán)保型的施工材料，也可以對廢舊的材料進(jìn)行回收再利用，進(jìn)而提高材料的利用率。此外，嚴(yán)格控制原材料的存放和使用，基于綠色施工的原則并按照實(shí)際情況的需要控制能源的消耗量，減少材料資源的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)橋梁施工的低能耗。

（2）對大氣污染的控制

橋梁建設(shè)的施工極易引起較多揚(yáng)塵，顯著增加大氣中的粗顆粒物。顆粒物的長期暴露和短期暴露均會給人體的身心健康帶來不利影響，容易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等，造成壽命損失。所以，綠色施工技術(shù)應(yīng)該加強(qiáng)對大氣污染方面的控制：一是配備足夠使用的灑水車，根據(jù)現(xiàn)實(shí)中的場景合理設(shè)置灑水的時(shí)間和頻率，以及灑水區(qū)域的范圍，有效控制粗顆粒物的擴(kuò)散速度和擴(kuò)散范圍，保證揚(yáng)塵的垂直高度不超過1.5 m。二是對施工現(xiàn)場土方或垃圾的處理，在運(yùn)輸過程中重視運(yùn)輸車輛的清潔程度，在施工場地進(jìn)口處設(shè)置洗車槽，加強(qiáng)封閉性管理的力度。

（3）對水污染的控制

橋梁建設(shè)的施工過程涉及攪拌作業(yè)等工作，需要消耗較多的水資源，從而產(chǎn)生大量的廢水，如果將其直接排放，會造成水資源的浪費(fèi)和水環(huán)境的污染。所以，綠色施工技術(shù)應(yīng)該從循環(huán)利用水資源和合理排放污水兩個(gè)方面著手。一是加強(qiáng)對水資源的再利用，例如沖洗設(shè)備后的廢水等可以經(jīng)過再處理后被循環(huán)利用，用于對混凝土的灌澆以增加其密合度；二是提高水資源的利用率，通過開挖集水坑等收集生活用水或地表水，進(jìn)而加強(qiáng)對水的管理和利用；三是控制排放污水的質(zhì)量，基于綠色施工的原則，將無法再利用的廢水經(jīng)過污水處理池的凈化后排放，加強(qiáng)對廢水的處理以確保廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）對光污染的控制

實(shí)際調(diào)查的結(jié)果顯示，橋梁工程不只在白天施工，也經(jīng)常會在夜晚施工，在夜晚?xiàng)l件下施工時(shí)，照明系統(tǒng)是必不可少的工具，而光源則容易對施工現(xiàn)場周邊的居民造成光污染。所以，在貫徹落實(shí)綠色施工技術(shù)的前提下，需要采取能夠減少光污染的一些措施。例如，在施工現(xiàn)場的邊界處設(shè)置擋光板，把光聚集在項(xiàng)目工程的范圍之內(nèi)；或者采用移動照明等措施，靈活調(diào)整照明燈的角度，避免因照明設(shè)備的直射而對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

（5）對噪聲污染的控制

橋梁建設(shè)的施工過程會由于工作人員的信號對接、機(jī)械設(shè)備的操作運(yùn)轉(zhuǎn)和原材料的運(yùn)輸加工等原因產(chǎn)生大量的噪聲，給施工現(xiàn)場周邊的居民造成不必要的噪聲困擾從而影響人們的精神狀態(tài)，同時(shí)，噪聲污染也會對部分生物的生存形成潛在威脅。所以，需要緊跟綠色施工技術(shù)的步伐，有效降低橋梁施工產(chǎn)生的噪聲污染。一是立足于噪聲源進(jìn)行降噪，工作人員可以通過對講機(jī)進(jìn)行溝通從而避免發(fā)出高響度的音量；選用機(jī)械噪聲較低的相關(guān)操作設(shè)備，如攪拌機(jī)、切割機(jī)等，或者采取低噪聲的施工工藝等；合理安排原材料的擺放位置，減少不必要的車輛運(yùn)輸或者人工搬運(yùn)環(huán)節(jié)。二是立足于噪聲源的傳播過程，可以在適當(dāng)?shù)奈恢煤侠聿贾寐暺琳希瑢υ肼暤膫鞑テ鸬阶钃醯淖饔?，從而縮小其對周邊造成影響的范圍。

3 結(jié)語

交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不斷完善著我國的交通網(wǎng)絡(luò)，順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，跨高速公路和跨國省道的橋梁的需求正在持續(xù)增長。隨著科學(xué)的迅速發(fā)展，橋梁工程的施工技術(shù)也不斷地推陳出新，當(dāng)然，僅僅局限于施工技術(shù)本身的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)該將其與民生的追求理念密切結(jié)合起來。人們在提高生活水平的同時(shí)，逐漸傾向于關(guān)注生活質(zhì)量，目光更多地聚集于綠色健康，所以對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)已經(jīng)在公眾心中達(dá)成了共識。鋼結(jié)構(gòu)橋梁和掛籃施工技術(shù)憑借多方位的優(yōu)勢已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)工程，工程需要基于綠色施工的原則科學(xué)合理地采取相應(yīng)措施，以響應(yīng)國家關(guān)于生態(tài)環(huán)保建設(shè)的號召。在減少大氣污染、水污染、光污染和噪聲污染等方面，提出了一些綠色環(huán)保背景下橋梁施工過程的改善措施。