西南交通大學環(huán)境科學與工程學院 蔡 焱 賀玉龍 楊立中 代科林

淺談高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水環(huán)境的影響及防治措施

西南交通大學環(huán)境科學與工程學院 蔡 焱 賀玉龍 楊立中 代科林

本文以京滬高速鐵路丹昆特大橋工程為例，探討和研究了該工程在跨水源保護區(qū)（即陽澄湖）時所采用的水環(huán)境保護措施，并著重介紹了對鉆孔灌注樁中泥漿污染物的處理方法。同時結(jié)合施工實例，對泥漿的處理方法提出些合理的建議。

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國的高速鐵路建設也得到了飛速發(fā)展。高速鐵路橋梁是高速鐵路跨越河流、湖泊、海峽、山谷或其他障礙物，以及為實現(xiàn)鐵路線路與鐵路線路或道路的立體交叉而修建的構(gòu)筑物。由于高速鐵路采用全封閉行車模式，線路平縱斷面參數(shù)嚴格要求軌道高平順性，導致橋梁的比例明顯增大。因此，橋梁比例大，長橋多是高速鐵路橋梁的主要特征，橋梁已成為高速鐵路土建工程的主要組成部分。

在我國，高速鐵路多位于東、中部地區(qū)，這些地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、人口稠密、水源保護區(qū)覆蓋面很大，在這些水源地進行高速鐵路橋梁建設，其施工過程形成的鉆渣、泥漿、施工船舶污水?生活污水以及生活垃圾的流失，必然引起水中懸浮物濃度的增高，甚至形成重金屬離子污染，嚴重影響水體水質(zhì)，其中尤其以樁基施工中鉆孔灌注樁產(chǎn)生的泥漿對水源保護區(qū)的污染最為突出。因此，如何最大程度地降低高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水環(huán)境的污染更是高速鐵路橋梁建設環(huán)境保護工作的重點內(nèi)容。現(xiàn)以京滬高速鐵路丹昆特大橋跨陽澄湖橋梁段為例，全面分析其鉆孔灌注樁施工對水環(huán)境的影響，尢其對其在防治泥漿污染環(huán)境方面所采取的措施進行探討，為同類工程提供參考[1]。

一、工程概況

京滬高速鐵路丹昆特大橋縱貫江蘇省東部，起自丹陽，終至昆山，全長164公里。丹昆特大橋陽澄湖橋段七次跨越陽澄湖，總長5.9公里。京滬高速鐵路陽澄湖橋段主要位于蘇州市，陽澄湖特大橋至西向東經(jīng)蘇州市自來水公司灣里取水口穿越陽澄西湖至東陽華浜陽澄湖碼頭。經(jīng)雙陽路。陽澄路?陽澄東湖。陽澄東湖漁家燈火處繼續(xù)向東至上海[4]。

線路經(jīng)過湖區(qū)總長5900m，共181個墩臺，基礎采用Φ1.0m和Φ1.25m鉆孔灌注樁，樁基1749根，合計111577米，外運棄渣量合計87600m3，單根樁長最大80米，最小樁長45米。

其中在DK1226～DK1263區(qū)間通過了陽澄湖水源保護區(qū)：線路從DK1266+000(元和塘，又稱常熟塘)進入準保護區(qū)；在DK1230+700（獲干浜）進入二級保護區(qū)；在DK1233+570（湖中）進入取水口半徑500m區(qū)域的一級保護區(qū)，在DK1234+200（湖中）出一級保護區(qū)，該段線路距水廠取水口的最近距離約380m；在DK1247+000（燕子窩）出二級保護區(qū)；在DK1263+000（青陽港，又為昆山市界）出準保護區(qū)。

二、橋梁鉆孔灌注樁施工對水環(huán)境的影響

1. 陽澄湖湖區(qū)橋梁基礎施工方案主要施工工序：

施工準備→圍堰抽水→鉆孔樁施工→承臺墩柱施工→堰內(nèi)場地清理驗收→圍堰拆除六個階段[6]。

2. 橋梁鉆孔灌注樁主要施工工藝：

埋設護筒→鉆機就位→機械鉆孔→成孔→第一次清孔→安裝鋼筋籠和導管→第二次清孔→澆筑混凝土→鑿樁頭[3]。

3. 橋梁鉆孔灌注樁施工對水環(huán)境影響的主要污染物。

在鉆孔灌注樁基礎施工過程中，產(chǎn)生的主要水污染物有：鉆機油、鉆渣、泥漿、和在施工中所用船舶污水，以及施工工地的生活污水和生活垃圾的流失。其中以機械鉆孔、及第一、二次清孔時所產(chǎn)生的泥漿對水環(huán)境影響最大，且最難控制。

泥漿是鉆孔施工中的重要施工材料之一，起著平衡井壁壓力、冷卻鉆頭、懸浮鉆渣以及保護孔壁等作用。在橋梁樁基施工中，不可避免地會遇到大量的鉆孔廢渣和流淌的泥漿，不但把施工現(xiàn)場弄得亂七八糟，給施工現(xiàn)場管理帶來麻煩，更重要的是它還嚴重污染環(huán)境、破壞生態(tài)或淤塞河道[2]。

三、治理措施

1. 對鉆孔泥漿的處理。

在本工程中，如果隨意排放堰中的底泥和鉆孔出碴，上浮泥沙?懸浮物將影響水體環(huán)境，根據(jù)近年來眾多橋梁工程施工的經(jīng)驗，濁度的提高僅限于施工點周圍50～100m范圍內(nèi)，對水廠取水基本不構(gòu)成影響。然而事關大量人群健康的飲用水源安全問題，基于“盡可能性小”及經(jīng)濟適用的原則，對鉆孔所出泥漿進行簡單的沉淀。過濾處理，通過專用船舶承接運至岸邊，再用抓斗或泥漿泵轉(zhuǎn)至運泥車輛上，運至指定的地點堆放。

在本工程中，采用雙排樁筑壩圍堰的施工措施，使鉆孔樁基的水上作業(yè)改為陸地上作業(yè)?橋梁樁基施工在湖區(qū)圍堰內(nèi)要進行統(tǒng)一規(guī)劃，設置標準、規(guī)范的泥漿池，同時，施工機械、材料停放與操作區(qū)也應有相應標準進行具體規(guī)劃，具體控制措施如下：

（1）泥漿池：每墩位間靠近鉆孔樁處設置泥漿池，泥漿池尺寸最小應滿足一根鉆孔樁排漿量的1.5倍，另一側(cè)用建筑垃圾(磚渣或砼塊)硬化場地后作為機械操作區(qū)和材料堆區(qū)。

同時注意泥漿池需采用塑料薄膜隔離，防止泥漿滲漏。

泥漿池在每根樁鉆孔完成后要及時清理漿池， 通過專用船舶承接運至岸邊沉淀， 沉淀后的泥漿不得排入湖中，在岸邊干化后用專用槽車運出湖區(qū)外指定地點排放棄，沉淀后的上清液經(jīng)檢驗合格達標后排入湖外水體。

（3）鉆孔樁施工完成后對將廢棄泥漿池進行清理，鉆孔位置表面被污染的地面清理挖除，采用湖內(nèi)承臺開挖的土體回填整平泥漿池和場地，棄方由當?shù)丨h(huán)保部門組織運輸?

（3）鉆孔樁施工所用的泥漿禁止采用有毒添加劑，以減少對環(huán)境的污染。

2. 對其他水污染物的處理。

在橋梁鉆孔灌注樁施工中，除鉆孔泥漿對水環(huán)境的影響外，還有鉆渣、鉆機油污、承接船舶的柴油泄漏及施工基地的生活污水、生活垃圾等。

（1）湖區(qū)施工采用市電進行鉆孔樁施工，現(xiàn)場每兩臺機備用一臺發(fā)電機，發(fā)電機放置場地作特殊的防油污措施和隔音處理?具體做法為:發(fā)電機及油桶存放區(qū)地面硬化外理，四周磚砌10CM左右高的臺階形成矩形框，鋪細砂及棉砂防止油污外泄?并定期清理坑內(nèi)油污?

（2）進入湖區(qū)圍堰的施工機械在施工前安排專人對打樁船?泥漿船?挖掘機等設備進行審查，設備必須持有湖區(qū)作業(yè)許可方進行施工作業(yè)。并加強對施工設備進行的詳細的檢查與維修?清潔工作，保證機械具良好的性能。

嚴防柴油泄漏，污染湖區(qū)，船只用油料必須嚴格保管，防止泄漏，污染湖水；所有50t以上的施工作業(yè)和運輸?shù)拇?，需設置油水分離器；為防止施工船只出現(xiàn)漏油造成污染，各作業(yè)船只配備足量吸油氈，一旦發(fā)生漏油事件，要及時采取措施，將水面上的油污集中到一起，并用吸油氈及時清理。

（3）鋼筋在湖區(qū)外部的加工場加工成型，采用隨運隨用的方式，模板在加工車間加工或采用定型鋼模，鋼筋和模板的除銹工作均在湖區(qū)外部進行，模板采用食用油作為脫模劑。

（4）固體垃圾：在湖區(qū)施工段每200米設置一處垃圾桶，岸邊位置設置環(huán)保廁所， 將生活垃圾統(tǒng)一收集后由駁船運至岸上堆放于陸上指定地點后，請當?shù)爻鞘协h(huán)保部門定期進行清理，不得將生活垃圾直接傾倒于湖中。

四、結(jié)論與展望

在高速鐵路施工生產(chǎn)中，橋梁基礎大量采用鉆孔灌注樁基礎。對于廢棄泥漿的處理，目前除回收利用一小部分外，絕大部分采用直接排放和自然蒸發(fā)、沉積、干化和就地掩埋等方法進行簡單處理。也有不加處理便直接排放與施工周圍的河道等水體中的個例存在，這無疑會對當?shù)氐淖匀画h(huán)境特別是水環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。為減少高速鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工對水源保護區(qū)的影響，除了采取文中所用處理措施外，還應該考慮以下幾方面：

（1）泥漿選用上：可以使用環(huán)保泥漿，如聚合物泥漿類，如國內(nèi)生產(chǎn)的XN，美國生產(chǎn)的SM，或.聚丙烯酰胺（PHP）泥漿，這些泥漿不僅具有穩(wěn)定的護壁功能，在控制成孔質(zhì)量以及孔底沉渣等方面都能達到了標準要求，更重要的是它們還具有非常好的沉渣自凈化性能，這使得鉆孔泥漿能得到循環(huán)使用，從而從源頭上減少橋梁鉆孔泥漿的產(chǎn)生量。

（2）從工藝及管理制度上：貫徹實施綠色施工原則，即工程建設中，在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術(shù)進步，最大限度地節(jié)約資源與減少對環(huán)境負面影響的施工活動，實現(xiàn)四節(jié)一環(huán)保(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護)。如：建立良好的泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)、及時地測定泥漿的各種指標等。

（3）注重施工造成的景觀影響[7]。由于施工廢水引起水質(zhì)渾濁、并引入一些漂浮物，盡管美學質(zhì)量下降不會直接影響人們的身體健康，但是會嚴重影響水體的社會經(jīng)濟價值，包括其作為娛樂用水的欣賞價值，所以在今后的施工過程中，應考慮到污染造成的景觀影響，以求將施工污染降到最低。

（4）對泥漿污染物的處理，除了用本工程中的方法外運交由當?shù)丨h(huán)保部門外，也可用機械處理方法，篩選分離出固相成分，再外運，以節(jié)約外運成本；或用焚燒法或化學絮凝沉淀法[5]，但這些方法成本較高，對污染物處理程度不徹底且處理技術(shù)還不夠成熟，亟待進一步研究。

[1]孫樹禮.京滬高速鐵路橋梁工程[J].鐵道標準設計，2008(6):1～4

[2]李德強，對鉆孔灌注樁泥漿作用的再認識[J]，天津市政工程(1)

[3]喬春亮，橋梁水中鉆孔灌注樁施工[J]，山西建筑，2007(9)：0311

[4] 鄭啟浦.京滬高速鐵路與環(huán)境保護[J].鐵道工程學報，1998(1):12～19

[5] 隆威，李立，彭善民.廢泥漿凈化與固結(jié)方法的試驗研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，1994(6):36～38

[6] 鐵路第四勘察設計院京滬高速鐵路徐州至上海段環(huán)境影響評價[R].武漢，2008

[7] 隧道施工廢水對水環(huán)境的影響分析及應對措施[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007，44(6)：82～84