張灣特大橋跨庫區生態環保施工技術研究＊

岳星辰 史春宇 張衛凡 李剛 楊凡杰

（1.中交隧道工程局有限公司，北京 100102；2.中國科學院武漢巖土力學研究所巖土力學與工程國家重點實驗室，湖北武漢 430071）

0.引言

交通工程對于改善地區間的互聯互通與增加經濟發展等具有重要作用。橋梁作為交通路線中的咽喉工程，具有節約用地、跨越障礙、改善線路和降低造價等方面的優點，在交通工程建設中占有重要地位。然而，橋梁工程在具有顯著優點的同時，其建設過程中也給公路沿線的生態環境造成了一定的壓力。尤其是橋梁下部構造的建設會對跨越水體產生不利影響乃至降低水質標準。若橋梁工程建設位于脆弱生態環境或水源保護區時，工程施工期將會給當地生態環境帶來較為明顯的破壞影響。因此，在交通工程中開展橋梁工程建設時如何減少或避免對工程區生態環境的不利影響，已成為交通工程建設環保工作的重要課題。

橋梁工程建設對生態環境的不利影響主要表現為施工期對跨越水體的污染。跨水域時，橋梁工程下部結構的最常見基礎形式為鉆孔灌注樁，其施工過程對水體的影響包括水中施工致水位升高、機械設備油料泄露污染水質以及施工固體廢棄物污染水體等。隨著環保意識的提高，國內對橋梁施工過程中的生態環境保護也提出了更高要求。大量學者也開展了各種應對施工期水污染問題的研究。如張現成[1]針對鄭西客專西流湖大橋施工期可能出現的水庫污染情況，探討了鄭西客專西流湖大橋的環保施工技術；王樹瑞等[2]基于懷化市白巖村舞水特大橋，開展了新型環保泥漿及其在橋梁基礎施工中的應用；周光強等[3]基于蘇通大橋開展了鉆孔優質泥漿的制備技術研究；佘明星[4]基于廣東揭陽橫江水庫特大橋，研究了橋梁施工期的水保環保技術要點與關鍵措施；李晏文等[5]依托化成寺水庫大橋，分析了橋梁施工對工區環境的影響程度，并介紹了相應環保措施；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境保護措施。由上可知，目前的研究主要依托具體的橋梁工程開展水環境施工保護研究，考慮到不同工程的地質環境也各不相同，在橋梁工程施工期生態環保施工的普適性技術方面還有進一步發展的空間。同時，目前的橋梁樁基工程施工工藝并不能完全避免對水環境的零污染，環境污染事故也時有發生。

澠池至淅川高速公路張灣特大橋全長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，屬于丹江口水庫飲用水水源保護區保護區范圍，施工過程中需要采取措施保護河水免受污染，并減少水土流失，最大可能地降低高速公路建設對水環境的破壞和擾動，實現公路建設與自然的和諧環境和諧、健康、可持續發展。

鑒于此，本文將以張灣特大橋為工程案例，研究了大橋施工期跨庫區生態環保的施工技術。首先，詳細介紹了張灣特大橋的工程概況和水文地質等情況；其次，在此基礎上，通過對比分析，確定了張灣特大橋跨庫區樁基施工方法，并基于工程生態環保的要求，提出了環境保護措施；最后，評價了張灣特大橋跨庫區工程生態環保施工后的實施效果。

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標段里程范圍為K27+008～K40+423，標段線路全長：14.145km。其中，張灣特大橋里程為：K34+178.88～K37+099.12。該橋梁結構形式為 ：63×40+6×30+（56.12+100+56.12）；橋梁上部結構采用30m、40m簡支轉連續T梁、現澆預應力砼連續箱梁，下部采用雙柱式墩、方柱式墩、肋板式橋臺，基礎采用樁基礎，樁徑為1.8m。張灣特大橋共有72號橋墩，其中21號墩至58號墩橫跨丹江口水庫上游老灌河河道。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

張灣特大橋位區地表巖性以松散狀卵石土為主，散體結構，分選性較差，粒徑一般30mm～80mm，成分為花崗巖及花崗片麻巖，表層為細砂砂、卵石及粉質黏土，下層為砂巖、礫巖、灰巖、泥灰巖，鈣質膠結，巖性混亂，且較破碎。

工程區屬暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候，年內四季分明。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.張灣特大橋跨庫區樁基生態環保施工技術

2.1 樁基施工方法

根據張灣特大橋的工程特點，對橋梁下部結構樁基礎進行施工時，采用水中樁圍堰平臺樁基鉆孔施工方法。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。

由表1可知，較軟地層鉆孔施工時，旋挖鉆成孔無論是在施工成本還是在環境保護方面均具有一定的優勢。故，考慮張灣特大橋25#～36#墩樁基樁底巖石強度高，采用沖擊鉆成孔；37#～50#墩樁基樁底巖石強度稍低，采用旋挖鉆成孔工藝。此外，采用旋挖鉆成孔時，若出現成孔困難或塌孔等問題，則可改為沖擊鉆機開挖成孔。

表1 張灣特大橋水中樁施工兩種成孔方式的比選

2.2 生態環保施工措施

張灣特大橋21#墩至58#墩位于丹江口水庫上游老灌河主河道內，該河流位于丹江口水庫飲用水水源保護區范圍內，施工環保工作是本工程的重點與難點工作。通過工程調研，總結出施工期導致水體污染的主要影響為：施工揚塵、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

為降低施工現場揚塵發生，施工主要便道及場地，均采用進行路面硬化。同時，對硬化路面安排專人清理，配備專用灑水車，對施工便道和場地及時清理和必要維護，滿足雨天不泥濘與晴天不揚塵的環保施工要求。

2.2.2 固體廢棄物和施工土石渣的處理

樁基礎施工盡量選在枯水期或河流的斷流期，并敷設施工圍堰進行導流，優先采用旱地施工工藝。鉆孔過程產生的鉆渣、泥漿及廢棄物不得流入水源當中，應在施工現場設置泥漿沉淀池，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。施工機械所產生的廢油料及潤滑油等，必須集中收集處理。生產用油料必須嚴格保管，防止泄露，污染河水。同時，在鉆孔樁鋼圍堰外圍設置攔油帶，并采用專業運輸車對于施工現場的固體廢棄物和施工土石渣進行統一處理。

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施工。鉆孔施工時泥漿制備需在河道內進行，可采取配置泥漿處理機械和統一回收處置的措施來保證河道水源受到污染。施工時，首先根據實測的泥漿指標，由泥漿攪拌機調配泥漿。泥漿調配好以后進入泥漿池，送入鉆孔樁內。然后從鉆孔內循環出來的帶鉆渣的泥漿，并通過泥漿分離器進行分離。鉆渣排放在廢渣池中，優質泥漿回流到鋼護筒泥漿池內，循環往復。鉆孔樁混凝土澆筑時，通過泥漿泵將泥漿直接泵送至泥漿運渣車內。廢棄泥漿由運漿車運送到指定泥漿存放地點處理。同時，施工過程中應通過調整鉆進工藝參數，控制鉆進泥漿排量，盡量避免地面冒漿。

此外，砂石料沖洗廢水，嚴禁直接排入保護區，施工場地應設置防滲沉淀池和防滲蒸發池，進行回收利用或蒸發處理。基坑廢水，應進行酸堿中和和靜置沉淀處理。施工場地應設置簡單的廢水收集系統及隔油池，將含油廢水經隔油處理后再進入蒸發池。遺漏在土壤中的機械油料和廢油要回收至有資質的單位進行處理。墩臺施工期間，導管法灌注水下混凝土、現場澆筑混凝土過程中產生的混凝土漿液應引流至專用沉淀池或采取其他有效措施。混凝土罐車的清洗水及墩臺的養護水需設置引流溝槽或采用抽水設備抽排至合適位置進行處理。

3.生態環保施工實施效果

通過對張灣特大橋跨庫區樁基實施生態環保施工技術，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，確保了施工過程中丹江口水庫飲用水水源保護區的水體免受污染，落實了地方政府提出的老灌河庫區水土保持與環保要求。同時，通過開展張灣特大橋跨庫區樁基施工方案的選擇及生態環保施工措施等方面的分析，優化了施工工藝，降低了橋梁施工成本。

4.結論

針對庫區橋梁施工環境保護難題，本文基于跨庫區張灣特大橋，研究了跨庫區樁基的施工方案與生態環保施工措施等方面內容，并重點分析了施工期導致水體污染的三大主要影響因素（施工揚塵、固體廢棄物和施工土石渣的傾倒、施工泥漿和廢水的排放）及對應生態環保施工措施，總結了橋梁工程施工期環保施工經驗。本文研究成果可為橋梁工程跨大型水域時的生態環保施工提供參考與借鑒。