基于水环境保护的跨保护性饮用水域铁路桥梁施工技术研究

忽海庄

摘 要：近年来，随着交通行业实施工业化改革与产业化转型，推动了铁路桥梁工程的规模化发展。由于此类工程生产建设过程中会对环境产生相应的污染与破坏，因而在施工过程中，参建方普遍增加了环境工程管理，预期提升铁路桥梁施工水平，使此类工程产出综合效益。概述了铁路桥梁施工对跨保护性饮用水域的影响及水环境保护原则及思路。并以此为基础结合潍坊至烟台饮马池水库特大桥工程，对具体的施工技术方案进行了讨论。

关键词：保护性饮用水域;铁路桥梁;施工技术

中图分类号：U445.551                                   文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）06-0098-03

0 引言

自从我国于2018年正式确立生态文明思想以来，在各类建设工程中增强了环境管理，重点集中在环境影响评价与竣工保护验收两方面。目前，铁路桥梁工程正处于高质量发展阶段，随着工程规模扩大、里长延长、功能增多，铁路桥梁工程施工会遭遇跨保护性饮用水域，此时需要从环境影响评价的角度，考虑对水环境的影响，并从保护水环境的角度出发研发设计相应的施工技术方案，从而将施工对环境的危害性影响降到最低。下面先对铁路工桥梁工程对跨保护性饮用水域的影响做出说明。

1 铁路桥梁施工对跨保护性饮用水域的影响

首先，在跨保护性饮用水域进行铁路桥梁施工时，受到开挖地基弃土，机械设备作业遗留油污，桩基础施工时产生的钻渣，以及混凝土工程施工产生的垃圾影响，会对水质造成污染。同时，施工期间的生活污水与设备冲洗废水，排入保护性饮用水域会生成悬浮物，造成水质浑浊。其次，现代铁路桥梁工程规模大，通常会选择集中排水方法，当超长桥梁水流速度相对较快的情况下，也会给地表水流产生一定影响。尤其是进行桩基工程施工时，通过施工平台搭设与大吨位设施设备使用对地表水流造成相应的压力改变地表水流向[1]。

2 铁路桥梁施工水环境保护原则及思路分析

自我国确立生态文明思想以来，在铁路桥梁施工中增强了对水环境的保护。从预设的保护原则看，以“防治为主，综合治理”为主。具体包括方案可行性分析，铁路桥梁工程定线详细调查研究，以及地质勘察、水系脉络梳理、保护性饮用水域历史数据分析、水环境总体方案设计与论证，以及具体实施等。

3 跨保护性饮用水域铁路桥梁施工技术分析

3.1 项目概况

3.1.1 基本情况

以潍坊至烟台饮马池水库特大桥工程为例，位于山东省烟台市莱州市文昌路街道，总长度为2 130.2 m，起止里程为DK66+979.01～DK69+109.21。平面图如下图1所示：

全桥孔跨布置如下：①1-24 m简支箱梁+60-32 m简支箱梁+1-（40+56+40） m连续梁，其中，7#-19#墩水中墩施工为重难点工程;②饮马池水库特大桥DK67+168.55～DK67+649.86段481.31米跨越饮马池水库，饮马池特大桥7号墩到19号墩段范围;③饮马池水库设计标准：50年;④设计水位：84.83 m;⑤校核标准：500年;⑥校核水位：86.33 m;⑦正常蓄水位：81.97 m。⑧7#-19#墩下部结构为水上施工作业段，施工拟采用搭建临时钢栈桥、钢平台方法，桥墩采用常规方法施工，桩基和承台采用钢围堰方法施工。交通线路卫星图如下图2所示。

3.1.2 地质情况

该桥地质情况如下从上到下依次为：花岗岩（σ=300 KPa/W4）;花岗岩（σ=500 KPa/W3）;花岗岩（σ=800 KPa/W3）;花岗岩（σ=1 200 KPa/W2）。樁长应满足的要求：桩尖嵌入σ=1 200 KPa/W2的花岗岩长度不小于1 m。根据勘探资料，桥址区上覆土层主要为：桥址区勘探范围内地层由第四系全新统人工堆积层填筑土，第四系全新统坡洪积层粉质黏土、粉土、中砂;中元古代晋宁期花岗岩。

3.2 施工技术方案

3.2.1 准备阶段

首先，从广度维度出发，对国内外同类跨保护性饮用水域工程中的水环境保护研究情况进行了文献搜索及整理，在吸收德国“生产排放100%达标”经验的基础上，明确了“以尊重水源的自然生态规律为主，依靠其自身的净化能力以及减少人类生产活动对水环境的影响，维护有限的水环境资源”的基本方向。然后，从绿色施工的角度，确定了四项基本内容：①临时设施的设计规划、施工措施的选型设计对比优化;②桥梁基础施工泥浆循环系统研究;③设备选型、现场规划布置研究;④桥梁基础施工工法及水污染的保护措施。

其次，从深度维度出发，对该工程相关的招标文件、设计图纸、现场调查资料、施工管理体系、设计规范，以及相关法律法规文件进行了全面系统的分析。具体如下：①新建潍坊至烟台铁路站前工程ZQSG-2标段招标文件、补遗（答疑）文件、工程量清单、指导性施工组织设计、实施性施组等。②潍烟桥施-13，梁通用图号（通桥（2016）2322A-II-1、通桥（2016）2322A-V-1），墩台通用图号（潍烟桥通-III-01、通桥（2017）4301、叁桥通（2017）4302、潍烟桥通-III-01）。③设计图纸和现场调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境和社情民情。④需要投入的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工组织管理经验。⑤本项目部的质量管理体系、安全管理体系、环境保护管理体系、水土保持管理体系、文明施工管理体系和职业健康安全管理体系等。⑥国家及地方政府法律法规有关文件。工程相关设计规范见下表1。

最后，从精度维度出发，确定实施方案。根据规划设计—工装选型—泥浆处理—设备选型—试验研究的基本流程，确定最适合跨越水源保护地桥梁工程施工方法。具体内容包括：①通过对筑岛围堰、钢栈桥两种施工方案，对水源保护区环境影响分析，选用采用钢栈桥及钢平台施工方案，并对钢栈桥及钢平台设计方案进行优化，实现模块化、连续搭设[2]。②通过对钢箱泥浆池、护筒间泥浆循环两种方案现场试验，确定选用在满足水源保护区的环保要求、高效的泥浆循环系统。③结合桥址区地质情况，对比大功率旋挖钻、冲击钻两种设备适用性，必要时进行现场试验，确定合理设备选型，并对设备站位进行布置，实现快速、连续梁施工。④通过对水中墩成套的施工工艺、工法进行收集、总结，重点是钢栈桥及钢平台的设计、施工，桥梁施工营地和材料堆放场地应尽量远离岸边设置，尽量避免生活污水和生产废水对水源保护区的污染，桩基施工设置泥浆循环系统减少污染，同时加强设备检查并设置油污拦挡及收集，减少设备对水体的污染等综合措施，尽量减少对水源保护区的污染。

3.2.2 施工技术

主栈桥施工技术。主栈桥全长为496.02 m，宽度6 m，单跨最大跨距12 m。施工平台共13个，长度15 m，宽度9 m，最大跨径7.5 m。钻孔平台共计13个，长度15 m，宽度12 m，最大跨径7.5 m，桥面高程85.8，梁底高出最高水面1m，主栈桥两侧铺设电缆管线桥架，便于桥梁施工的电力输送。栈桥每5跨为一联，设置一道伸缩缝。①在上部结构方面，桥面板采用8 mm钢板，次纵梁采用12.6#工字钢@300 mm，分配梁采用20B#工字钢@750 mm，主纵梁采用321型装配式8排单层普通型贝雷桁架，主横梁采用双肢45A工字钢。②在下部结构方面：桥墩横桥向采用2根D630×10 mm@3 600 mm钢管桩双排布置，纵桥向间距3 000 mm，形成板凳桩，以增强整体稳定性。

施工平台技术。①在上部结构方面：桥面板采用8 mm钢板，次纵梁采用12.6#工字钢@300 mm，分配梁采用20B#工字钢@750 mm，主纵梁采用321型装配式10排单层普通型貝雷桁架，主横梁采用双肢45A工字钢。②在下部结构方面：桥墩横桥向采用3根D630×10 mm@3 300 mm钢管桩双排布置，纵桥向间距3 000 mm，形成板凳桩，板凳桩之间间距7 500 mm，以增强整体稳定性。

钻孔平台技术。①在上部结构方面：桥面板采用8 mm钢板，次纵梁采用12.6#工字钢@300 mm，分配梁采用20B#工字钢@750 mm，主纵梁采用321型装配式8排单层普通型贝雷桁架，主横梁采用双肢45A工字钢。②在下部结构方面：桥墩横桥向采用3根D630×10 mm@4800 mm钢管桩双排布置，纵桥向间距3 000 mm，形成板凳桩，板凳桩之间间距7 500 mm，以增强整体稳定性。桩顶按标高切割后，用双拼45#工字钢做横梁，以搁置贝雷桁架。钢管桩和横梁采用电焊联结，以形成一个整体。桥台采用C30钢筋混凝土，贝雷架座板直接搁置在混凝土基础上，桥台地基容许应力不小于150 kPa[3]。便桥两侧采用碎石填筑路面与两侧路面接顺。

栈桥附属设施。为方便施工和用电安全，在栈桥两侧设置管线区，以确保施工用电的供应。钢栈桥桥面护栏竖杆（1.2 m）焊接在横向分配梁I20a上，竖杆间距为2.0 m，焊脚高度不小于6 mm;扶手横杆（3根），横杆间0.5 m，焊接在竖杆底端0.2 m处及竖杆的中部、顶端。护栏底部采用[20作为踢脚板。竖杆、横杆踢脚板要求刷红白相间的警示反光油漆，踢脚板涂刷黑黄相间的警示反光油漆，保证车辆夜间运行安全。

水中墩承台技术。采用钢板桩围堰进行支护施工，钢板桩采用拉森IV型钢板桩，长15 m，钢板桩围堰范围11 m×13.5 m，比承台周边尺寸大1.5 m，钢板桩周圈咬合紧密，有止水措施。围堰内侧四周采用双拼H500*200型钢每隔3 m设置一道围檩形式支护，四角采用斜撑。为增强工钢围檩抗弯强度，基底采用C30混凝土封底[4]。抽水采用4台大功率抽水机，分层抽水，分层支护，周圈50 cm以内设汇水渠、积水坑。承台施工分三次浇筑，按大体积砼考虑，钢板桩围堰内支撑同样分三次拆除。

4 结语

总之，在跨保护性饮用水域建设此类工程时，需要做好水环境保护方案的研发设计与施工技术的创新应用，从而保障对水源地的保护。通过以上初步分析可以看出，在实践过程中，一方面应从深度上做好相关的理论研究，也需要结合在建工程的设计规范与质量管理标准，做好资源配置。另一方面则需要在明确的方法与技术路线下，根据预期目标有效实施施工技术，在保障跨保护性饮用水域不被污染与破坏的条件下保质保量完成工程建设工作。

参考文献

[1] 周外平.铁路桥梁浅基冲刷防护方案探讨[J].铁路工程技术与经济，2020，35（1）：33-35.

[2] 庞森，陈树鑫.干湿交替环境下铁路钢筋混凝土桥梁中氯离子迁移规律研究[J].铁路工程技术与经济，2020，35（3）：18-21.

[3] 张文胜，吴强，祁平利，等.BIM与3DGIS的集成技术及在铁路桥梁施工中的应用[J].中国铁道科学，2019，40（6）：45-51.

[4] 王同军.铁路桥梁智能建造关键技术研究[J].中国铁路，2021， 14（9）：1-10.