基于水環境保護的跨保護性飲用水域鐵路橋梁施工技術研究

忽海莊

摘 要：近年來，隨著交通行業實施工業化改革與產業化轉型，推動了鐵路橋梁工程的規模化發展。由于此類工程生產建設過程中會對環境產生相應的污染與破壞，因而在施工過程中，參建方普遍增加了環境工程管理，預期提升鐵路橋梁施工水平，使此類工程產出綜合效益。概述了鐵路橋梁施工對跨保護性飲用水域的影響及水環境保護原則及思路。并以此為基礎結合濰坊至煙臺飲馬池水庫特大橋工程，對具體的施工技術方案進行了討論。

關鍵詞：保護性飲用水域;鐵路橋梁;施工技術

中圖分類號：U445.551? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）06-0098-03

0 引言

自從我國于2018年正式確立生態文明思想以來，在各類建設工程中增強了環境管理，重點集中在環境影響評價與竣工保護驗收兩方面。目前，鐵路橋梁工程正處于高質量發展階段，隨著工程規模擴大、里長延長、功能增多，鐵路橋梁工程施工會遭遇跨保護性飲用水域，此時需要從環境影響評價的角度，考慮對水環境的影響，并從保護水環境的角度出發研發設計相應的施工技術方案，從而將施工對環境的危害性影響降到最低。下面先對鐵路工橋梁工程對跨保護性飲用水域的影響做出說明。

1 鐵路橋梁施工對跨保護性飲用水域的影響

首先，在跨保護性飲用水域進行鐵路橋梁施工時，受到開挖地基棄土，機械設備作業遺留油污，樁基礎施工時產生的鉆渣，以及混凝土工程施工產生的垃圾影響，會對水質造成污染。同時，施工期間的生活污水與設備沖洗廢水，排入保護性飲用水域會生成懸浮物，造成水質渾濁。其次，現代鐵路橋梁工程規模大，通常會選擇集中排水方法，當超長橋梁水流速度相對較快的情況下，也會給地表水流產生一定影響。尤其是進行樁基工程施工時，通過施工平臺搭設與大噸位設施設備使用對地表水流造成相應的壓力改變地表水流向[1]。

2 鐵路橋梁施工水環境保護原則及思路分析

自我國確立生態文明思想以來，在鐵路橋梁施工中增強了對水環境的保護。從預設的保護原則看，以“防治為主，綜合治理”為主。具體包括方案可行性分析，鐵路橋梁工程定線詳細調查研究，以及地質勘察、水系脈絡梳理、保護性飲用水域歷史數據分析、水環境總體方案設計與論證，以及具體實施等。

3 跨保護性飲用水域鐵路橋梁施工技術分析

3.1 項目概況

3.1.1 基本情況

以濰坊至煙臺飲馬池水庫特大橋工程為例，位于山東省煙臺市萊州市文昌路街道，總長度為2 130.2 m，起止里程為DK66+979.01～DK69+109.21。平面圖如下圖1所示：

全橋孔跨布置如下：①1-24 m簡支箱梁+60-32 m簡支箱梁+1-（40+56+40） m連續梁，其中，7#-19#墩水中墩施工為重難點工程;②飲馬池水庫特大橋DK67+168.55～DK67+649.86段481.31米跨越飲馬池水庫，飲馬池特大橋7號墩到19號墩段范圍;③飲馬池水庫設計標準：50年;④設計水位：84.83 m;⑤校核標準：500年;⑥校核水位：86.33 m;⑦正常蓄水位：81.97 m。⑧7#-19#墩下部結構為水上施工作業段，施工擬采用搭建臨時鋼棧橋、鋼平臺方法，橋墩采用常規方法施工，樁基和承臺采用鋼圍堰方法施工。交通線路衛星圖如下圖2所示。

3.1.2 地質情況

該橋地質情況如下從上到下依次為：花崗巖（σ=300 KPa/W4）;花崗巖（σ=500 KPa/W3）;花崗巖（σ=800 KPa/W3）;花崗巖（σ=1 200 KPa/W2）。樁長應滿足的要求：樁尖嵌入σ=1 200 KPa/W2的花崗巖長度不小于1 m。根據勘探資料，橋址區上覆土層主要為：橋址區勘探范圍內地層由第四系全新統人工堆積層填筑土，第四系全新統坡洪積層粉質黏土、粉土、中砂;中元古代晉寧期花崗巖。

3.2 施工技術方案

3.2.1 準備階段

首先，從廣度維度出發，對國內外同類跨保護性飲用水域工程中的水環境保護研究情況進行了文獻搜索及整理，在吸收德國“生產排放100%達標”經驗的基礎上，明確了“以尊重水源的自然生態規律為主，依靠其自身的凈化能力以及減少人類生產活動對水環境的影響，維護有限的水環境資源”的基本方向。然后，從綠色施工的角度，確定了四項基本內容：①臨時設施的設計規劃、施工措施的選型設計對比優化;②橋梁基礎施工泥漿循環系統研究;③設備選型、現場規劃布置研究;④橋梁基礎施工工法及水污染的保護措施。

其次，從深度維度出發，對該工程相關的招標文件、設計圖紙、現場調查資料、施工管理體系、設計規范，以及相關法律法規文件進行了全面系統的分析。具體如下：①新建濰坊至煙臺鐵路站前工程ZQSG-2標段招標文件、補遺（答疑）文件、工程量清單、指導性施工組織設計、實施性施組等。②濰煙橋施-13，梁通用圖號（通橋（2016）2322A-II-1、通橋（2016）2322A-V-1），墩臺通用圖號（濰煙橋通-III-01、通橋（2017）4301、叁橋通（2017）4302、濰煙橋通-III-01）。③設計圖紙和現場調查所獲得的工程地質、水文地質、當地資源、交通狀況及施工環境和社情民情。④需要投入的技術裝備力量、機械設備狀況、管理水平、工法及科技成果和多年積累的工程施工組織管理經驗。⑤本項目部的質量管理體系、安全管理體系、環境保護管理體系、水土保持管理體系、文明施工管理體系和職業健康安全管理體系等。⑥國家及地方政府法律法規有關文件。工程相關設計規范見下表1。

最后，從精度維度出發，確定實施方案。根據規劃設計—工裝選型—泥漿處理—設備選型—試驗研究的基本流程，確定最適合跨越水源保護地橋梁工程施工方法。具體內容包括：①通過對筑島圍堰、鋼棧橋兩種施工方案，對水源保護區環境影響分析，選用采用鋼棧橋及鋼平臺施工方案，并對鋼棧橋及鋼平臺設計方案進行優化，實現模塊化、連續搭設[2]。②通過對鋼箱泥漿池、護筒間泥漿循環兩種方案現場試驗，確定選用在滿足水源保護區的環保要求、高效的泥漿循環系統。③結合橋址區地質情況，對比大功率旋挖鉆、沖擊鉆兩種設備適用性，必要時進行現場試驗，確定合理設備選型，并對設備站位進行布置，實現快速、連續梁施工。④通過對水中墩成套的施工工藝、工法進行收集、總結，重點是鋼棧橋及鋼平臺的設計、施工，橋梁施工營地和材料堆放場地應盡量遠離岸邊設置，盡量避免生活污水和生產廢水對水源保護區的污染，樁基施工設置泥漿循環系統減少污染，同時加強設備檢查并設置油污攔擋及收集，減少設備對水體的污染等綜合措施，盡量減少對水源保護區的污染。

3.2.2 施工技術

主棧橋施工技術。主棧橋全長為496.02 m，寬度6 m，單跨最大跨距12 m。施工平臺共13個，長度15 m，寬度9 m，最大跨徑7.5 m。鉆孔平臺共計13個，長度15 m，寬度12 m，最大跨徑7.5 m，橋面高程85.8，梁底高出最高水面1m，主棧橋兩側鋪設電纜管線橋架，便于橋梁施工的電力輸送。棧橋每5跨為一聯，設置一道伸縮縫。①在上部結構方面，橋面板采用8 mm鋼板，次縱梁采用12.6#工字鋼@300 mm，分配梁采用20B#工字鋼@750 mm，主縱梁采用321型裝配式8排單層普通型貝雷桁架，主橫梁采用雙肢45A工字鋼。②在下部結構方面：橋墩橫橋向采用2根D630×10 mm@3 600 mm鋼管樁雙排布置，縱橋向間距3 000 mm，形成板凳樁，以增強整體穩定性。

施工平臺技術。①在上部結構方面：橋面板采用8 mm鋼板，次縱梁采用12.6#工字鋼@300 mm，分配梁采用20B#工字鋼@750 mm，主縱梁采用321型裝配式10排單層普通型貝雷桁架，主橫梁采用雙肢45A工字鋼。②在下部結構方面：橋墩橫橋向采用3根D630×10 mm@3 300 mm鋼管樁雙排布置，縱橋向間距3 000 mm，形成板凳樁，板凳樁之間間距7 500 mm，以增強整體穩定性。

鉆孔平臺技術。①在上部結構方面：橋面板采用8 mm鋼板，次縱梁采用12.6#工字鋼@300 mm，分配梁采用20B#工字鋼@750 mm，主縱梁采用321型裝配式8排單層普通型貝雷桁架，主橫梁采用雙肢45A工字鋼。②在下部結構方面：橋墩橫橋向采用3根D630×10 mm@4800 mm鋼管樁雙排布置，縱橋向間距3 000 mm，形成板凳樁，板凳樁之間間距7 500 mm，以增強整體穩定性。樁頂按標高切割后，用雙拼45#工字鋼做橫梁，以擱置貝雷桁架。鋼管樁和橫梁采用電焊聯結，以形成一個整體。橋臺采用C30鋼筋混凝土，貝雷架座板直接擱置在混凝土基礎上，橋臺地基容許應力不小于150 kPa[3]。便橋兩側采用碎石填筑路面與兩側路面接順。

棧橋附屬設施。為方便施工和用電安全，在棧橋兩側設置管線區，以確保施工用電的供應。鋼棧橋橋面護欄豎桿（1.2 m）焊接在橫向分配梁I20a上，豎桿間距為2.0 m，焊腳高度不小于6 mm;扶手橫桿（3根），橫桿間0.5 m，焊接在豎桿底端0.2 m處及豎桿的中部、頂端。護欄底部采用[20作為踢腳板。豎桿、橫桿踢腳板要求刷紅白相間的警示反光油漆，踢腳板涂刷黑黃相間的警示反光油漆，保證車輛夜間運行安全。

水中墩承臺技術。采用鋼板樁圍堰進行支護施工，鋼板樁采用拉森IV型鋼板樁，長15 m，鋼板樁圍堰范圍11 m×13.5 m，比承臺周邊尺寸大1.5 m，鋼板樁周圈咬合緊密，有止水措施。圍堰內側四周采用雙拼H500*200型鋼每隔3 m設置一道圍檁形式支護，四角采用斜撐。為增強工鋼圍檁抗彎強度，基底采用C30混凝土封底[4]。抽水采用4臺大功率抽水機，分層抽水，分層支護，周圈50 cm以內設匯水渠、積水坑。承臺施工分三次澆筑，按大體積砼考慮，鋼板樁圍堰內支撐同樣分三次拆除。

4 結語

總之，在跨保護性飲用水域建設此類工程時，需要做好水環境保護方案的研發設計與施工技術的創新應用，從而保障對水源地的保護。通過以上初步分析可以看出，在實踐過程中，一方面應從深度上做好相關的理論研究，也需要結合在建工程的設計規范與質量管理標準，做好資源配置。另一方面則需要在明確的方法與技術路線下，根據預期目標有效實施施工技術，在保障跨保護性飲用水域不被污染與破壞的條件下保質保量完成工程建設工作。

參考文獻

[1] 周外平.鐵路橋梁淺基沖刷防護方案探討[J].鐵路工程技術與經濟，2020，35（1）：33-35.

[2] 龐森，陳樹鑫.干濕交替環境下鐵路鋼筋混凝土橋梁中氯離子遷移規律研究[J].鐵路工程技術與經濟，2020，35（3）：18-21.

[3] 張文勝，吳強，祁平利，等.BIM與3DGIS的集成技術及在鐵路橋梁施工中的應用[J].中國鐵道科學，2019，40（6）：45-51.

[4] 王同軍.鐵路橋梁智能建造關鍵技術研究[J].中國鐵路，2021， 14（9）：1-10.