基于新型打桩平台的海外码头项目环境影响研究

郭兴军 中交一航局第二工程有限公司

近年来，高桩码头项目规模在美洲区域逐年增加。随着国际施工技术的不断创新与提高，业主对施工规范化、高效及环保的要求也日益提高。而国内传统海上高桩码头施工工艺大多数采用打桩船进行桩基施工，并需要配备方驳、拖轮等配套船舶，由于美洲大型专业施工船舶短缺，需要从国内调遣，调遣周期长且费用高昂，同时调遣船舶需要提前获得当地环保、安全、交通等各部门审批，审批时间周期长。与此同时，打桩船施工作业精度受波浪影响较大，且传统的国内大船大机，高消耗、高污染施工工艺常常得不到国际业主及咨工的认可，因此，移动式桩基施工平台新型工艺凭借低消耗、低污染、高效益等特点被越来越多的项目所应用。

厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目通过采用海上自移式打桩平台进行桩基施工新型工艺，建立完善HSE管理体系，满足了环保、安全、高效等方面的要求。

1.项目背景

厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目一期工程码头长度为400m，桩基结构为混凝土桩，岩层以上全护筒包裹，护筒壁厚0.95cm，桩基上部为预制桩帽，采用预制面板，上部为现浇钢筋混凝土结构，分层浇筑，整个上部结构梁厚1.5米，如图1所示。码头后方采用抛石堤护岸，上部设混凝土搭板与码头相连。

图1 码头结构断面图

项目位于地震频发高震区，桩区位置地质复杂，码头从南端至北段，前172m为泥岩，后228m为砂岩，变化较大，且码头所在区域为瓜亚斯河河口，水流流速较大。此外，该项目为中东业主、现汇项目，工期紧、任务重、罚则重、要求严、合同条款苛刻、国际化管理程度高，同时，厄瓜多尔是唯一将保护自热的法令列入宪法的国家，当地环境保护法律十分严格。

2.环境影响分析

2.1 工艺分析

2.1.1 传统工艺

高桩码头较常用的施工工艺为打桩船进行沉桩，然后搭设用于人员与机械钻孔，或者搭设钢栈桥平台进行灌注施工，同时，还需要提供或修建驳载码头。而钻孔灌注桩工艺一般采用反循环钻机配合泥浆护壁工艺。因此，现场需要准备泥浆船（或者泥浆池），用于泥浆的供应和循环，同时，在码头后方陆域上还需设置废浆池，废浆与需要用泥浆泵从泥浆船（或者泥浆池）输送至废浆池沉淀后，运送至指定地点处理。

传统工艺船机设备投入量大、调遣难度大、周期长、费用高；而且，需要大量的钢贝雷架搭设施工平台，平台搭设施工效率低。同时，泥浆的使用和处理也成为环境风险控制因素，对于环保要求严苛的项目存在到一定的局限性。

2.1.2 海上移动式桩基施工平台工艺

厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目采用的海上移动式打桩平台是一套可在轨道梁上移动的、上部装配履带吊等打桩设备的海上钢平台施工系统。该系统主要由桁架纵横梁移动平台、起重机、沉桩系统、夹桩系统四部分组成，如图2所示。

图2 移动式桩基施工平台主要组成部分

该工艺采用钢平台进行水上打桩施工，以浇筑完成的桩基为支撑桩，安装行走梁，采用平台上吊机牵引钢丝绳作为动力，使钢平台在行走梁轨道槽内行走，直到设计位置，调整限位架，进行桩基打设及后续作业施工。

2.1.3 工艺对比

相对于传统工艺，海上移动式施工平台工艺优越性主要包括：

1）桩基施工采用整体式打桩平台的方式，降低了天气、风浪等因素对施工效率的影响；

2）采用履带吊在平台上打桩，避免了大型打桩船机的使用，有效的节约了船机调遣费用；

3）采用平台打桩，通过双层导向限位架进行控制，提高了打桩精度，保证打桩的质量；

4）采用新型的桩顶钻机进行成孔，相对于传统的冲击锤、循环钻机成孔工艺，效率和成孔质量得到极大提升；

5）平台整体移动，简化平台移动工序，节约移动时间，提高施工效率；

6）多方位的连续循环作业，提高项目的整体组织协调性，增强项目整体控制力；

7）码头上部结构采用预制底板整体安装，后进行上部面层浇筑的工艺。避免了现场水上进行底模的支拆，提高了主体质量和施工安全，同时降低了建筑模板碎片等等建筑垃圾的产生。

8）安全节能环保优势明显，摒弃了传统的船组打桩模式，采用移动式平台降低施工安全风险；

9）采用气举反循环钻机，利用气举原理，清水成孔，未采用泥浆护壁工艺，大大减少了施工过程中污染物排放；

10）与陆域相连，物资及材料供应方便。

2.2 能耗分析

将移动式打桩平台施工工艺与传统打桩船工艺各项相关数据对比分析如表1所示。

表1 施工工艺参数对比表

从表1可以分析得知：

（1）移动式打桩平台工艺人员配置仅为传统打桩船工艺的0.5倍；

（2）移动式打桩平台工艺综合平均工效为传统打桩船工艺的3倍；

（3）移动式打桩平台工艺平均台班油耗仅为传统打桩船工艺的0.3倍。

因此，移动式打桩平台工艺在降低能耗方面具有显著的优势。

根据国家发改委、财政部印发的《节能项目节能量审核指南》，柴油折算成标煤系数为1.4571Kgce/Kg，根据表1计算，每台班节能量为0.904吨标准煤，则年节能量可达到329吨标准煤。

2.3 碳排放分析

本文碳排放系数是指单位碳排放量，单位根据材料的不同可以分为kg、ton、L等。在移动时打桩平台施工过程中，主要用到了电、柴油等能源物质，而电由发电机提供，因此，可以认为打桩施工过程中的能源仅为柴油。

按照《2006年IPCC国家温室气体排放清单指南》有关资料，柴油的碳排放系数为2.778（kg（c）/L）,结合表1，移动式打桩平台施工工艺较传统打桩船施工工艺每个台班碳排放量减少2027.94 kg，整个项目可相对减少直接碳排放总量约为740.95吨。

同时，本项目采用气举反循环钻机施工工艺，由动力头驱动钻杆，钻杆带动钻头回转钻进，采用空气反循环的排渣方式。因该工艺的钻进方式为液压钻进，比较稳定，扩孔系数较小；冲击钻钻进方式为普通卷扬机提升进行冲击钻进，晃动较大，扩孔系数较大。

通过对表2 分析可知：反循环钻机工艺的扩孔率比冲击钻工艺小0.06，以项目平均桩长35m、桩径914mm计算，采用反循环钻机工艺施工较冲击钻工艺施工，可节约混凝土1.4m。本项目直径为914mm的桩基共计192根，直径1016mm的桩基共计128根，经粗略统计，采用气举反循环钻机施工可节约混凝土约492.8m，根据世界工商可持续发展理事会（WBCSD）《水泥行业二氧化碳排放统计与报告标准》、万惠文《再生混凝土的环境评价》等研究文献表明，配置1m混凝土所排放的二氧化碳量为260.2Kg，因此，气举反循环钻机工艺约减少二氧化碳排放量约128226.56Kg，即12.8Ton。

表2 扩孔系数对比

3.施工过程环境管控措施

该项目严格遵守ISO14001环境管理体系，同时，按照国际金融公司《ESH指南》、厄瓜多尔环境保护法律及合同条款相关内容，融合公司环境保护政策，项目开工前便编制并上报了环境保护及监控方案。项目部环境管控工作可以分为外部管控与内部管控两个方面。外部管控方面，该项目业主及监理方面均设有1名环境工程师，同时，业主与聘请当地专业环境管理咨询公司CARDNO进行全过程环境管控，同时项目贷款银行美洲发展银行（Inter-American Development Bank，IDB）每半年会安排工作组前往施工现场，对项目施工过程中的环境保护、资源可持续管理、社会风险、劳工作业条件、安全与安保等多方面因素进行分析与评定；内部管控方面，项目部在当地聘请了一名环境工程师负责开展环境保护管理相关工作，同时，与当地专业环境检测公司建立合作关系，定期邀请他们到项目现场对水、空气质量、噪声、水土流失、动植物群多样性等关键控制指标进行检测，并根据相关的检测结果及时调整修正环境管控工作的重点，确保相关工作的合规性。

3.1 水污染控制

（1）为避免影响海水浑浊度，项目部采购隔泥幕，并安装在施工区域附近，避免钻渣及其他悬浮物扩散；

（2）为避免桩基灌注过程中混凝土从钢管桩中溢出，流入海中污染环境，项目部研究设计了混凝土收集系统，并将收集的混凝土用于场区地面硬化、预制路障等，提高资源利用率；

（4）项目部聘请第三方环境监测机构，定期对距离排水口上流及下流300米处的水质进行监测，确保各项指标符合当地环保要求；

（5）项目部拌合站区域设置有3级污水沉淀系统，做到达标排放；

（6）生活营地设置污水处理系统，由专业公司定期对污水进行处理；

（7）施工现场根据需求按照一定比配置排移动厕所，并联系专业公司定期清理。

3.2 粉尘、废弃污染防治

（1）对散装建筑材料集中堆放并进行覆盖，统一管理；

（2）砂土、水泥、碎石等材料装运必须覆盖封闭，以防止运输扬尘污染；

（3）为防止扬尘污染，必须控制施工区域车辆速度，各施工场内路面定期洒水，洒水频率和洒水量必须做好完整的纪录；

（4）严禁在施工区内焚烧任何废旧材料及垃圾；

另外，七钼酸铵结晶过程中，除去其它金属杂质［7］确保产品品质也是重要一环，可根据四钼酸铵原料特点采取有针对性措施在氨溶液中加以解决，这方面内容有待以后做进一步研究。

（5）选择符合当地排放标准的机械设备；

（6）加强设备保养，禁止设备超负荷工作，减少尾气排放。

3.3 噪声控制

（1）为降低噪音，选用经过降噪处理、满足当地法律及业主要求的各种设备；

（2）机械设备合理布置，正确安装，减少冲击振动；

（3）禁止夜间进行高噪声施工作业，避免对周围环境影响；

（4）加强设备保养维修，避免机械问题导致的噪音；

（5）合理规划供应商运输车辆交通路线，尽量避免和减少运输车辆穿过社区的情况。

（6）每月聘请专业检测机构对项目现场重点施工区域进行噪声检测，确保指标符合要求。

3.4 固体废弃物控制

（1）固体废弃物集中分类存放、及时处理；

（2）对于有毒有害垃圾，不定期联系专业公司进行处理；

（3）对可重复利用的废弃物加强回收利用，严格控制废弃物增量；

3.5 土壤保护

（1）集中存放表层有机土壤，施工内容结束后，及时进行原地貌恢复；

（2）严格管控燃料、油料、化学品等材料，存储区域地面需进行浇筑混凝土并进行防渗处理，防止污染物渗入土壤；

（3）坚持施工作业与环境保护同步规划、同步开展，优化完善场地排水系统，避免水土流失。

4.结论

厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目所在国环境保护要求严苛，项目社会关注度高。移动式打桩平台工艺相对于传统打桩船工艺，节省大量的船机调遣及燃油费用，同时，人员配置相对较少，具有较为突出的经济效益优势；更为重要的是，移动式打桩平台工艺的应用促进了项目环境保护工作，对节能减排工作起到了极大的推动作用，促进当地环境协调发展，对提高参建人员节能意识、确保优质履约、展现公司国际化形象等方面均发挥了重要作用等，具有较为广阔的应用空间。