绿色环保背景下跨高速及国省道桥梁的施工探讨

陶 俊

（毕节市交通运输发展服务中心，贵州 毕节 551700）

0 引言

近年来，我国人口基数的迅速增长对交通领域的各方面需求均显著增长。国家交通运输的基础设施正在不断完善，建设和改造的力度正在不断加大，促使交通网络在人民生活和国家发展的前进道路上发挥不可或缺的重要作用。在“十三五”时期，尽管我国综合交通运输体系建设已经获得了历史性成果，能够基本满足社会主义市场经济的发展，但由于当下正值我国的第十四个五年计划，综合交通运输的发展仍然面临着较为错综复杂的局面。在国际上，新冠肺炎疫情正不断打击着全球综合运输体系，严重影响了国际物流的发展，供应链的形势近似于举步维艰。在国内，我国开启了全面建设社会主义现代化国家的新征程，在区域经济布局和生产要素供应模式等方面不断发生重大变革。所以，我国综合交通运输体系不可避免地需要接受更多的挑战，毋庸置疑，交通运输行业将通过继续完善基础设施网络和深化改革创新，进而提高其整体服务水平。

为了更好地适应未来交通运输行业的发展需要，把项目施工可能给已经运营的高速公路和国省道带来的影响降到最低，市场对道路桥梁工程项目的需求越来越多，所以桥梁施工也愈发重要。道路桥梁工程项目具有较为突出的优缺点，一方面，它直接影响出行群众的主观体验，服务于人们的生活质量，通过发挥自身的价值带动局部甚至国家的经济效益[1]。另一方面，道路桥梁工程是一个高耗能行业，对资源或能源的消耗量较大，容易造成我国境内的资源短缺，同时，在项目的施工过程中如果对排出的废物处理不当将会对生态环境产生不利影响。所以，道路桥梁的建设工程有利有弊，应该充分发挥其优势，并采取有效措施弥补其短板，通过科学合理的手段控制其对生态环境的污染程度，在可持续发展理念的指引下推动项目施工向绿色环保的方向一步步前进。

积极响应国家对绿色环保的倡导，相关政府部门逐渐增强了对生态环境的关注程度。基于管理阶层日渐提高的环境保护理念，各行各业均陆续将绿色环保的概念引入各个领域。绿色施工是从绿色环保的概念衍生出来的，指将绿色环保的施工技术应用到工程项目的施工现场。绿色施工技术与传统施工技术的不同之处在于，后者的主要工作目标是要求完成施工任务后的最终质量满足市场的需求，并且要求后期的经济效益能够与带动相关企业发展的条件完美契合。而绿色施工技术的要求是基于传统施工技术的特点，再重点考虑施工的节能减排，从前期的施工设计和中间的施工现场到后期的质量验收等，各个环节均融入了绿色环保的理念[2]。绿色施工的必要性体现在，如果道路桥梁工程没有落实绿色施工的理念或技术，就不能顺应时代发展的潮流，例如，在先破坏生态环境再进行污染治理的反复循环过程中，会导致该项生产建设的成本或代价增加而使收益降低。

施工项目的成本包括直接成本和间接成本，主要指从项目的投标开始到最后的竣工阶段，整个工程建设所需要的各种费用。其中，工程费和措施费等属于直接成本，收益的损失和管理费等属于间接成本[3]。对于跨高速公路和跨国省道的桥梁工程，施工项目需要考虑的成本包括施工的作业空间、难易和风险程度、工期与造价、后期的维护、环境影响、对高速公路或国省道的运营影响和政策可行性等因素[4]。因此，在选择跨高速公路或跨国省道的桥梁工程的施工方案时，要着重考虑间接成本引起的隐性支出部分。由于桥梁工程的特殊性，不同桥型的选择、跨径的确定、施工方案的选用都对应着桥梁各种不同构件的强度、稳定、刚度、裂缝、构造的不同技术指标[5]。常见的桥梁施工方案主要有预制拼装、现浇施工、顶推施工和悬臂浇筑施工等。其中，悬臂浇筑施工中所用到的主要机械设备之一是挂篮，它是一个能够沿着梁顶轨道行走的活动承重构架。挂篮被应用在梁段的施工程序，辅助完成箱梁梁段的模板安装、预应力管道安装、混凝土浇筑等工作，一个梁段完成后解除后锚并移向下一梁段，直至全桥浇筑任务的完成[6]。

1 钢构桥挂篮施工

钢结构桥梁的特点是：在竖向荷载作用下，梁的弯矩通常比同等跨径连续梁或简支梁小，其跨越能力大于梁桥；墩梁固结省去了大型支座，结构整体性强、抗震性能好；桥型美观、宏伟，跨越能力较大。同时，钢结构桥还具有轻型化、工业化和装配化程度高和可循环利用等优点[7]。所以，随着跨高速公路和跨国省道桥梁的大规模应用，采用钢结构已经成为未来我国交通基础设施发展的必然趋势。

根据建筑工程多年的时间经验，在钢构桥梁的建设中，悬臂施工是应用最多的一种施工方法[8]。钢构桥的悬臂施工是以两侧的桥墩作为平座平台，在整体的梁段上进行平移，对各种阶段性梁段进行拼接组合。与传统的施工条件相比，悬臂施工法可以避免使用大量的施工支架和临时设备[9]，从而大幅度地节约成本。悬臂施工法还能够改善结构受力的不均匀，使得钢构桥梁结构在受力前后不会出现显著差异。此外，悬臂施工的过程不容易受到天气和水位等外界因素的影响，同时施工也不会对桥下的通车造成干扰。所以，悬臂施工的方法凭借较高的施工效率和较低的施工成本已经在建筑工程中被广泛应用。

桥梁施工的重点工作之一为挂篮的设计，而悬臂施工对挂篮的结构设计和布置反应敏感，例如，风荷载和主梁的变形等。目前，挂篮结构可以大致分为以下几个部分：主桁架系统、悬吊系统、锚固系统、走行系统、模板系统和工作平台，且施工挂篮正在向重载和轻型化快速发展。挂篮利用系数指挂篮的总重量与悬浇梁段最大重量的比值，它通常被视为判断挂篮设计是否合理的标准。根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）的相关规定，挂篮利用系数一般需要被控制在0.3～0.5的区间范围，系数值越小，表明挂篮设计的合理性越强。挂篮设计应该遵循减轻挂篮自重、缩短挂篮施工周期、保证施工安全、改善施工条件和作业环境、使其行走和锚固方便可靠、重量不大于设计规定等原则[10]。

关于挂篮施工的发展，大体上包括平行桁架式挂篮、弓弦式挂篮、三角形组合梁式挂篮、滑动斜拉式挂篮和菱形桁架式挂篮的过程[11]。其中，菱形桁架式挂篮应用最为广泛。原因主要在于：虽然平行桁架式挂篮的结构较为简单，能够充分利用常备式万能杆件、军用梁等制作挂篮主桁架，但是它的自重大且工作系数较高，系数一般会超过1.0。弓弦式挂篮虽然自重小且工作系数较低，系数一般介于0.5～0.9之间，但是受力主桁架为超静定结构，所需众多杆件的受力分配较难确定。三角型组合梁式挂篮的工作系数介于0.3～0.6之间，挂篮的各个杆件之间通常用铰销连接，但该挂篮技术对悬浇节段长度具有很高的要求，因为其主桁架纵梁通常是压弯构件，纵梁的长度会影响稳定性，若过长则容易压弯失稳。滑动斜拉式挂篮技术在力学体系方面具有较大的突破，它的工作系数通常在0.3左右，具有自重轻且无平衡重等显著优势，其应用受限是因为该挂篮技术对水平限位装置的要求较高。而菱形桁架式挂篮技术的应用最为广泛。它的主桁架采用菱形结构形式，既能够避免压弯杆件，又可以明确各个杆件的拉压受力，工作系数介于0.3～0.6之间。

为确保挂篮施工的安全性，应该经常检查后锚固筋、千斤顶、张拉平台等的可靠性，同时，工作人员应该确保作业人员所系安全带、安全网和临时护栏、幕后救生设施等的可靠性。挂篮在使用过程中，不得破坏其原有结构或改变其受力形式，避免挂篮受到冲击引起震动；在底模荡移之前，需要详细检查挂篮位置、后端压重和后吊杆安装情况，以确保在以上均符合要求的前提下安全荡移。供挂篮移动的滑道应该平整顺直，挂篮的行进速度应该不超过0.1 m/min。浇筑混凝土时，挂篮桁架后端应该锚固在已经完成的梁段上，并配重使其与浇筑的混凝土重量保持平衡状态。最后，非常值得一提的是，在挂篮施工作业期间，应挑选安全意识较强、具有强烈责任感的作业人员以及头脑犀利处事灵活、具有丰富施工经验的指挥人员，保证工作人员之间能够高效率地配合。

2 绿色施工的建议

在大力倡导绿色施工的形势下，管理阶层和相关工作人员均应该在桥梁建设的施工过程中全面贯彻落实绿色施工的思想，并以其为导向引入绿色施工技术。首先，绿色施工要求整体优化。在施工之前，认真细致地对施工现场进行全方位勘察，经过专业分析后选择适合当地的科学施工技术，并基于此技术设计合理的施工方案。此外，针对施工现场周边的环境预测其可能会对工程质量或绿色施工技术造成的影响，进而提出关于这些外在影响因素的防控措施和解决方案。其次，绿色施工要求细节优化。在桥梁建设工程中引入绿色施工技术时，必不可缺的环节之一是对绿色施工技术在工程中的可行性分析，然后对不同的技术进行分类，深入研究其在实施过程中的重点和难点，以便于其被顺利地应用在项目工程中。关于绿色施工技术，从以下几个方面提出建议：

（1）控制原材料的环保性

在原材料的选用与采购环节，结合国家对桥梁施工的相关标准和技术要求，在最大程度上挑选节能环保型的施工材料，也可以对废旧的材料进行回收再利用，进而提高材料的利用率。此外，严格控制原材料的存放和使用，基于绿色施工的原则并按照实际情况的需要控制能源的消耗量，减少材料资源的浪费，从而实现桥梁施工的低能耗。

（2）对大气污染的控制

桥梁建设的施工极易引起较多扬尘，显著增加大气中的粗颗粒物。颗粒物的长期暴露和短期暴露均会给人体的身心健康带来不利影响，容易引发呼吸系统疾病、心血管疾病等，造成寿命损失。所以，绿色施工技术应该加强对大气污染方面的控制：一是配备足够使用的洒水车，根据现实中的场景合理设置洒水的时间和频率，以及洒水区域的范围，有效控制粗颗粒物的扩散速度和扩散范围，保证扬尘的垂直高度不超过1.5 m。二是对施工现场土方或垃圾的处理，在运输过程中重视运输车辆的清洁程度，在施工场地进口处设置洗车槽，加强封闭性管理的力度。

（3）对水污染的控制

桥梁建设的施工过程涉及搅拌作业等工作，需要消耗较多的水资源，从而产生大量的废水，如果将其直接排放，会造成水资源的浪费和水环境的污染。所以，绿色施工技术应该从循环利用水资源和合理排放污水两个方面着手。一是加强对水资源的再利用，例如冲洗设备后的废水等可以经过再处理后被循环利用，用于对混凝土的灌浇以增加其密合度；二是提高水资源的利用率，通过开挖集水坑等收集生活用水或地表水，进而加强对水的管理和利用；三是控制排放污水的质量，基于绿色施工的原则，将无法再利用的废水经过污水处理池的净化后排放，加强对废水的处理以确保废水符合排放标准。

（4）对光污染的控制

实际调查的结果显示，桥梁工程不只在白天施工，也经常会在夜晚施工，在夜晚条件下施工时，照明系统是必不可少的工具，而光源则容易对施工现场周边的居民造成光污染。所以，在贯彻落实绿色施工技术的前提下，需要采取能够减少光污染的一些措施。例如，在施工现场的边界处设置挡光板，把光聚集在项目工程的范围之内；或者采用移动照明等措施，灵活调整照明灯的角度，避免因照明设备的直射而对周围环境产生不良影响。

（5）对噪声污染的控制

桥梁建设的施工过程会由于工作人员的信号对接、机械设备的操作运转和原材料的运输加工等原因产生大量的噪声，给施工现场周边的居民造成不必要的噪声困扰从而影响人们的精神状态，同时，噪声污染也会对部分生物的生存形成潜在威胁。所以，需要紧跟绿色施工技术的步伐，有效降低桥梁施工产生的噪声污染。一是立足于噪声源进行降噪，工作人员可以通过对讲机进行沟通从而避免发出高响度的音量；选用机械噪声较低的相关操作设备，如搅拌机、切割机等，或者采取低噪声的施工工艺等；合理安排原材料的摆放位置，减少不必要的车辆运输或者人工搬运环节。二是立足于噪声源的传播过程，可以在适当的位置合理布置声屏障，对噪声的传播起到阻挡的作用，从而缩小其对周边造成影响的范围。

3 结语

交通基础设施的建设不断完善着我国的交通网络，顺应时代的发展，跨高速公路和跨国省道的桥梁的需求正在持续增长。随着科学的迅速发展，桥梁工程的施工技术也不断地推陈出新，当然，仅仅局限于施工技术本身的发展远远不够，还应该将其与民生的追求理念密切结合起来。人们在提高生活水平的同时，逐渐倾向于关注生活质量，目光更多地聚集于绿色健康，所以对生态环境的保护已经在公众心中达成了共识。钢结构桥梁和挂篮施工技术凭借多方位的优势已经被广泛应用于桥梁建设工程，工程需要基于绿色施工的原则科学合理地采取相应措施，以响应国家关于生态环保建设的号召。在减少大气污染、水污染、光污染和噪声污染等方面，提出了一些绿色环保背景下桥梁施工过程的改善措施。