淺談高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水環境的影響及防治措施

西南交通大學環境科學與工程學院 蔡 焱 賀玉龍 楊立中 代科林

淺談高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水環境的影響及防治措施

西南交通大學環境科學與工程學院 蔡 焱 賀玉龍 楊立中 代科林

本文以京滬高速鐵路丹昆特大橋工程為例，探討和研究了該工程在跨水源保護區（即陽澄湖）時所采用的水環境保護措施，并著重介紹了對鉆孔灌注樁中泥漿污染物的處理方法。同時結合施工實例，對泥漿的處理方法提出些合理的建議。

近年來，隨著我國社會經濟的迅猛發展，我國的高速鐵路建設也得到了飛速發展。高速鐵路橋梁是高速鐵路跨越河流、湖泊、海峽、山谷或其他障礙物，以及為實現鐵路線路與鐵路線路或道路的立體交叉而修建的構筑物。由于高速鐵路采用全封閉行車模式，線路平縱斷面參數嚴格要求軌道高平順性，導致橋梁的比例明顯增大。因此，橋梁比例大，長橋多是高速鐵路橋梁的主要特征，橋梁已成為高速鐵路土建工程的主要組成部分。

在我國，高速鐵路多位于東、中部地區，這些地區經濟發達、人口稠密、水源保護區覆蓋面很大，在這些水源地進行高速鐵路橋梁建設，其施工過程形成的鉆渣、泥漿、施工船舶污水?生活污水以及生活垃圾的流失，必然引起水中懸浮物濃度的增高，甚至形成重金屬離子污染，嚴重影響水體水質，其中尤其以樁基施工中鉆孔灌注樁產生的泥漿對水源保護區的污染最為突出。因此，如何最大程度地降低高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水環境的污染更是高速鐵路橋梁建設環境保護工作的重點內容。現以京滬高速鐵路丹昆特大橋跨陽澄湖橋梁段為例，全面分析其鉆孔灌注樁施工對水環境的影響，尢其對其在防治泥漿污染環境方面所采取的措施進行探討，為同類工程提供參考[1]。

一、工程概況

京滬高速鐵路丹昆特大橋縱貫江蘇省東部，起自丹陽，終至昆山，全長164公里。丹昆特大橋陽澄湖橋段七次跨越陽澄湖，總長5.9公里。京滬高速鐵路陽澄湖橋段主要位于蘇州市，陽澄湖特大橋至西向東經蘇州市自來水公司灣里取水口穿越陽澄西湖至東陽華浜陽澄湖碼頭。經雙陽路。陽澄路?陽澄東湖。陽澄東湖漁家燈火處繼續向東至上海[4]。

線路經過湖區總長5900m，共181個墩臺，基礎采用Φ1.0m和Φ1.25m鉆孔灌注樁，樁基1749根，合計111577米，外運棄渣量合計87600m3，單根樁長最大80米，最小樁長45米。

其中在DK1226～DK1263區間通過了陽澄湖水源保護區：線路從DK1266+000(元和塘，又稱常熟塘)進入準保護區；在DK1230+700（獲干浜）進入二級保護區；在DK1233+570（湖中）進入取水口半徑500m區域的一級保護區，在DK1234+200（湖中）出一級保護區，該段線路距水廠取水口的最近距離約380m；在DK1247+000（燕子窩）出二級保護區；在DK1263+000（青陽港，又為昆山市界）出準保護區。

二、橋梁鉆孔灌注樁施工對水環境的影響

1. 陽澄湖湖區橋梁基礎施工方案主要施工工序：

施工準備→圍堰抽水→鉆孔樁施工→承臺墩柱施工→堰內場地清理驗收→圍堰拆除六個階段[6]。

2. 橋梁鉆孔灌注樁主要施工工藝：

埋設護筒→鉆機就位→機械鉆孔→成孔→第一次清孔→安裝鋼筋籠和導管→第二次清孔→澆筑混凝土→鑿樁頭[3]。

3. 橋梁鉆孔灌注樁施工對水環境影響的主要污染物。

在鉆孔灌注樁基礎施工過程中，產生的主要水污染物有：鉆機油、鉆渣、泥漿、和在施工中所用船舶污水，以及施工工地的生活污水和生活垃圾的流失。其中以機械鉆孔、及第一、二次清孔時所產生的泥漿對水環境影響最大，且最難控制。

泥漿是鉆孔施工中的重要施工材料之一，起著平衡井壁壓力、冷卻鉆頭、懸浮鉆渣以及保護孔壁等作用。在橋梁樁基施工中，不可避免地會遇到大量的鉆孔廢渣和流淌的泥漿，不但把施工現場弄得亂七八糟，給施工現場管理帶來麻煩，更重要的是它還嚴重污染環境、破壞生態或淤塞河道[2]。

三、治理措施

1. 對鉆孔泥漿的處理。

在本工程中，如果隨意排放堰中的底泥和鉆孔出碴，上浮泥沙?懸浮物將影響水體環境，根據近年來眾多橋梁工程施工的經驗，濁度的提高僅限于施工點周圍50～100m范圍內，對水廠取水基本不構成影響。然而事關大量人群健康的飲用水源安全問題，基于“盡可能性小”及經濟適用的原則，對鉆孔所出泥漿進行簡單的沉淀。過濾處理，通過專用船舶承接運至岸邊，再用抓斗或泥漿泵轉至運泥車輛上，運至指定的地點堆放。

在本工程中，采用雙排樁筑壩圍堰的施工措施，使鉆孔樁基的水上作業改為陸地上作業?橋梁樁基施工在湖區圍堰內要進行統一規劃，設置標準、規范的泥漿池，同時，施工機械、材料停放與操作區也應有相應標準進行具體規劃，具體控制措施如下：

（1）泥漿池：每墩位間靠近鉆孔樁處設置泥漿池，泥漿池尺寸最小應滿足一根鉆孔樁排漿量的1.5倍，另一側用建筑垃圾(磚渣或砼塊)硬化場地后作為機械操作區和材料堆區。

同時注意泥漿池需采用塑料薄膜隔離，防止泥漿滲漏。

泥漿池在每根樁鉆孔完成后要及時清理漿池， 通過專用船舶承接運至岸邊沉淀， 沉淀后的泥漿不得排入湖中，在岸邊干化后用專用槽車運出湖區外指定地點排放棄，沉淀后的上清液經檢驗合格達標后排入湖外水體。

（3）鉆孔樁施工完成后對將廢棄泥漿池進行清理，鉆孔位置表面被污染的地面清理挖除，采用湖內承臺開挖的土體回填整平泥漿池和場地，棄方由當地環保部門組織運輸?

（3）鉆孔樁施工所用的泥漿禁止采用有毒添加劑，以減少對環境的污染。

2. 對其他水污染物的處理。

在橋梁鉆孔灌注樁施工中，除鉆孔泥漿對水環境的影響外，還有鉆渣、鉆機油污、承接船舶的柴油泄漏及施工基地的生活污水、生活垃圾等。

（1）湖區施工采用市電進行鉆孔樁施工，現場每兩臺機備用一臺發電機，發電機放置場地作特殊的防油污措施和隔音處理?具體做法為:發電機及油桶存放區地面硬化外理，四周磚砌10CM左右高的臺階形成矩形框，鋪細砂及棉砂防止油污外泄?并定期清理坑內油污?

（2）進入湖區圍堰的施工機械在施工前安排專人對打樁船?泥漿船?挖掘機等設備進行審查，設備必須持有湖區作業許可方進行施工作業。并加強對施工設備進行的詳細的檢查與維修?清潔工作，保證機械具良好的性能。

嚴防柴油泄漏，污染湖區，船只用油料必須嚴格保管，防止泄漏，污染湖水；所有50t以上的施工作業和運輸的船舶，需設置油水分離器；為防止施工船只出現漏油造成污染，各作業船只配備足量吸油氈，一旦發生漏油事件，要及時采取措施，將水面上的油污集中到一起，并用吸油氈及時清理。

（3）鋼筋在湖區外部的加工場加工成型，采用隨運隨用的方式，模板在加工車間加工或采用定型鋼模，鋼筋和模板的除銹工作均在湖區外部進行，模板采用食用油作為脫模劑。

（4）固體垃圾：在湖區施工段每200米設置一處垃圾桶，岸邊位置設置環保廁所， 將生活垃圾統一收集后由駁船運至岸上堆放于陸上指定地點后，請當地城市環保部門定期進行清理，不得將生活垃圾直接傾倒于湖中。

四、結論與展望

在高速鐵路施工生產中，橋梁基礎大量采用鉆孔灌注樁基礎。對于廢棄泥漿的處理，目前除回收利用一小部分外，絕大部分采用直接排放和自然蒸發、沉積、干化和就地掩埋等方法進行簡單處理。也有不加處理便直接排放與施工周圍的河道等水體中的個例存在，這無疑會對當地的自然環境特別是水環境產生較大的影響。為減少高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水源保護區的影響，除了采取文中所用處理措施外，還應該考慮以下幾方面：

（1）泥漿選用上：可以使用環保泥漿，如聚合物泥漿類，如國內生產的XN，美國生產的SM，或.聚丙烯酰胺（PHP）泥漿，這些泥漿不僅具有穩定的護壁功能，在控制成孔質量以及孔底沉渣等方面都能達到了標準要求，更重要的是它們還具有非常好的沉渣自凈化性能，這使得鉆孔泥漿能得到循環使用，從而從源頭上減少橋梁鉆孔泥漿的產生量。

（2）從工藝及管理制度上：貫徹實施綠色施工原則，即工程建設中，在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節約資源與減少對環境負面影響的施工活動，實現四節一環保(節能、節地、節水、節材和環境保護)。如：建立良好的泥漿循環凈化系統、及時地測定泥漿的各種指標等。

（3）注重施工造成的景觀影響[7]。由于施工廢水引起水質渾濁、并引入一些漂浮物，盡管美學質量下降不會直接影響人們的身體健康，但是會嚴重影響水體的社會經濟價值，包括其作為娛樂用水的欣賞價值，所以在今后的施工過程中，應考慮到污染造成的景觀影響，以求將施工污染降到最低。

（4）對泥漿污染物的處理，除了用本工程中的方法外運交由當地環保部門外，也可用機械處理方法，篩選分離出固相成分，再外運，以節約外運成本；或用焚燒法或化學絮凝沉淀法[5]，但這些方法成本較高，對污染物處理程度不徹底且處理技術還不夠成熟，亟待進一步研究。

[1]孫樹禮.京滬高速鐵路橋梁工程[J].鐵道標準設計，2008(6):1～4

[2]李德強，對鉆孔灌注樁泥漿作用的再認識[J]，天津市政工程(1)

[3]喬春亮，橋梁水中鉆孔灌注樁施工[J]，山西建筑，2007(9)：0311

[4] 鄭啟浦.京滬高速鐵路與環境保護[J].鐵道工程學報，1998(1):12～19

[5] 隆威，李立，彭善民.廢泥漿凈化與固結方法的試驗研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，1994(6):36～38

[6] 鐵路第四勘察設計院京滬高速鐵路徐州至上海段環境影響評價[R].武漢，2008

[7] 隧道施工廢水對水環境的影響分析及應對措施[J]. 現代隧道技術，2007，44(6)：82～84