姚文剛，童 怡

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

城市化建設(shè)的推進離不開交通路網(wǎng)系統(tǒng)的服務和支撐。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，區(qū)域性的交通需求不斷增多，其中建設(shè)聯(lián)系城市各片區(qū)的道路橋梁既是緩解城市地面道路交通壓力、搭建城市路網(wǎng)架構(gòu)和拓展城市發(fā)展空間的核心舉措，又是加快城市建設(shè)步伐、提升城市化水平和推動經(jīng)濟快速發(fā)展的重要手段。

同其他建設(shè)項目一樣，城市道路橋梁建設(shè)不可避免地會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，其中對周邊區(qū)域水環(huán)境的影響尤為顯著，包括引起水質(zhì)和水位發(fā)生變化等。因此，做好對城市道路跨河橋梁和隧道施工過程中采取的地表水環(huán)保措施的分析工作，可為工程施工過程中的水環(huán)境保護提供科學依據(jù)。

本文主要針對典型城市道路橋梁和隧道建設(shè)對水環(huán)境的影響提出相應的環(huán)境保護措施，為工程建設(shè)和環(huán)境管理提供科學依據(jù)，做到既發(fā)展經(jīng)濟又保護環(huán)境，進而達到可持續(xù)發(fā)展的目的，同時為城市道路工程施工期的環(huán)境保護提供相關(guān)技術(shù)和方法，指導施工單位采取有效措施進行水污染防治。

1 橋梁施工對水環(huán)境的影響

1.1 橋梁施工概述

典型的道路橋梁工程施工主要包括橋梁上部結(jié)構(gòu)施工和橋梁下部結(jié)構(gòu)施工等。

1) 上部結(jié)構(gòu)也稱橋跨結(jié)構(gòu)，主要包括承重結(jié)構(gòu)和橋面系(橋面鋪裝、防水排水設(shè)施、伸縮縫、車行道、人行道、欄桿和燈柱等)，用以承受車輛和行人荷載，通過支座將荷載傳遞至下部結(jié)構(gòu)。

2) 下部結(jié)構(gòu)通常由橋墩、橋臺和基礎(chǔ)組成，作用是支撐上部結(jié)構(gòu)，并將結(jié)構(gòu)的重力和車輛、行人的荷載傳遞給地基。橋墩設(shè)在2個橋臺之間，支撐橋跨結(jié)構(gòu)。

1.2 橋梁施工對水環(huán)境的影響

目前城市道路橋梁上部結(jié)構(gòu)多采用預制裝配技術(shù)施工，即蓋梁和箱梁等均在施工場地外預制成型之后再運輸至施工現(xiàn)場安裝。相比傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑技術(shù)，預制裝配技術(shù)能大幅度減少施工現(xiàn)場混凝土攪搗作業(yè)量，在一定程度上減少上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)場澆筑對水環(huán)境的影響。橋梁下部結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)場鉆孔灌注樁的方式施工，往往會產(chǎn)生一定量的廢棄泥漿，這也是橋梁施工過程中對區(qū)域水環(huán)境造成污染的主要原因。此外，施工場地和物料堆場的施工材料及部分橋梁施工所需的施工船舶產(chǎn)生的混合油污水也可能對區(qū)域地表水環(huán)境造成污染，具體如下。

1) 橋梁下部結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生的泥漿(污染物以泥沙為主)對地表水環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為橋位附近水域懸浮物濃度的增加。

2) 橋梁施工場地和物料堆場的施工材料受暴雨沖刷等因素的影響而進入水體，引起水體遭受污染。

3) 部分跨航道橋梁施工過程中需使用打樁船和起重船等。這些施工船的艙底水中含有從管路中漏出的水、機器運轉(zhuǎn)中漏出的潤滑油和燃料油等組成的混合油污水。這些油污水若隨意排放，會對地表水的水質(zhì)產(chǎn)生影響。

2 橋梁施工水環(huán)境保護措施

通過上述分析可知，橋梁下部結(jié)構(gòu)的鉆孔灌注樁施工是造成水環(huán)境遭受污染的主要因素，施工物料場地、橋梁施工船和施工機械產(chǎn)生的油污水若處理不當，也會對區(qū)域水環(huán)境造成污染。因此，針對這些污染因素，提出相應的水環(huán)境保護措施。

2.1 鉆孔灌注樁施工水環(huán)境保護措施

2.1.1 施工工藝

橋梁鉆孔灌注樁施工工藝一般包括埋設(shè)護筒、鉆孔、清孔、安裝鋼筋籠和導管及澆筑混凝土等流程(見圖1)[1]。

圖1 鉆孔灌注樁主要施工工藝

護筒埋置深度一般為2～4 m，在特殊情況下增加埋置深度，以保證鉆孔和灌注混凝土順利進行。護壁泥漿由水和黏土(或膨潤土)按一定比例配制而成，通過機械在泥漿池和鉆孔中攪拌均勻。開鉆時，在一定范圍內(nèi)慢速鉆進，待導向部位或鉆頭全部進入土層之后加速鉆進。在搬運、吊裝鋼筋籠和導管時，安放要對準孔位，避免碰撞孔壁，就位之后立即采用鋼絲繩或鋼筋固定，確保在安放導管、清孔和灌注混凝土過程中不發(fā)生移位。澆筑混凝土一般采用鋼制導管回頂法施工，導管接口之間采用絲扣或法蘭連接，連接時加墊密封圈或橡膠墊，并上緊絲扣或螺栓。水下混凝土必須具有良好的和易性。

泥漿的使用貫穿整個鉆孔灌注樁施工過程，泥漿是鉆孔施工中重要的施工材料，起著冷卻鉆頭、平衡井壁壓力、懸浮鉆渣和保護孔壁等作用。

2.1.2 主要污染影響

鉆孔灌注樁施工是橋梁施工過程中對水環(huán)境造成影響的主要因素。由上述分析可知，由于泥漿的使用貫穿整個鉆孔灌注樁施工過程，在冷卻鉆頭、懸浮鉆渣等過程中起著重要作用，因此在樁基施工過程中不可避免地會產(chǎn)生廢棄泥漿、鉆機油和鉆渣等污染物[2]。這些污染物進入水體之后對水環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為橋位附近水域懸浮物的濃度升高，特別是水下構(gòu)筑物周圍50～100 m范圍內(nèi)的水體中的懸浮物會顯著增加。

在道路工程前期的方案設(shè)計中，一般會對涉及橋梁的道路項目進行線位比選，盡可能地避開生態(tài)保護區(qū)和水源保護區(qū)等重要或特殊的環(huán)境敏感區(qū)。但是，作為線性工程的道路項目，其與現(xiàn)有道路的銜接性、經(jīng)濟可行性和與區(qū)域規(guī)劃的相符性也是工程線位比選考慮的重點。因此，綜合考慮各項因素之后，部分橋梁線位不可避免地會侵入飲用水水源保護區(qū)[3]。上述鉆孔灌注樁施工產(chǎn)生的污染物和施工船等施工機械產(chǎn)生的油污水必然會引起水中污染物的濃度指標升高，對區(qū)域水體的水質(zhì)產(chǎn)生影響。若項目周邊有水廠，還有可能對水廠取水構(gòu)成嚴重威脅，進而影響水源的水質(zhì)。

2.1.3 環(huán)保措施

針對上述橋梁樁基施工對周邊水環(huán)境的影響，需有針對性地采取環(huán)保施工方案。本文從源頭控制、循環(huán)使用和泥漿處置等3個方面進行論述，通過選用環(huán)保型泥漿、建立泥漿循環(huán)系統(tǒng)和采取相應的泥漿處置措施等，最大程度地減少鉆孔灌注樁施工對水環(huán)境的污染。

2.1.3.1 源頭控制——選用環(huán)保型泥漿

在鉆孔灌注樁施工過程中，若泥漿選用不當，極易對周邊的水環(huán)境造成污染，因此在施工過程中應選用環(huán)保型泥漿。衡量泥漿環(huán)保特性的一個主要指標是馬氏漏斗黏度，其值越大,表示泥漿的護壁穩(wěn)定性能和沉渣凈化性能越強。在各類聚合物泥漿中，XN型泥漿和聚丙烯酰胺(PHP)泥漿具有較高的馬氏漏斗黏度，具有較強的護壁穩(wěn)定性能和沉渣凈化性能。由于該聚合物泥漿具有較好的環(huán)保特性，在鉆孔樁基礎(chǔ)施工過程中可得到循環(huán)往復使用，能從源頭上減少橋梁鉆孔泥漿的消耗量和廢棄量。

2.1.3.2 循環(huán)使用——建立泥漿循環(huán)系統(tǒng)

為減少廢棄泥漿的運輸量及其對水環(huán)境的污染，同時加快鉆孔進度,提高成孔質(zhì)量,循環(huán)利用工程泥漿，進而達到現(xiàn)場文明施工的要求，在進行鉆孔灌注樁施工時，建議設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng)。該泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由造漿筒、基漿池、新漿筒、循環(huán)沉淀池、維漿池、泥漿泵和砂石泵等組成[4]，其主要原理是將鉆孔使用過的粗顆粒含量較高的泥漿通過凈化、循環(huán)、絮凝和稀釋等過程，去除其中的大顆粒沉淀，加入PHP含量高的新漿，提高其黏度，減少其失水量，優(yōu)化其性能指標，使其重新滿足鉆孔需要。

采用泥漿循環(huán)系統(tǒng)之后，可提高施工泥漿的循環(huán)利用率，大幅度減少廢棄泥漿的產(chǎn)生量和運輸量，進而減少廢棄泥漿對水環(huán)境的污染。泥漿循環(huán)系統(tǒng)示意見圖2。

圖2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)示意

2.1.3.3 泥漿處置——采取化學絮凝沉淀或化學固化措施

鉆孔灌注樁施工作業(yè)完成之后會產(chǎn)生一定量的廢棄泥漿,目前國內(nèi)施工單位普遍采取的處理措施是將廢棄泥漿沉淀一段時間之后外運至遠郊或就地填埋處理。由于泥漿的主要成分屬于穩(wěn)定的膠體體系，很難自然沉淀，因此即使歷經(jīng)很長時間，仍難以做到固液分離，若出現(xiàn)長時間的降雨天氣，很容易使泥漿外流,污染周圍的水環(huán)境，并影響植物的生長。為消除傳統(tǒng)泥漿處置方法的弊端，減小泥漿處置對周邊環(huán)境的不利影響，施工單位可采用化學絮凝沉淀法和化學固化法對廢棄泥漿進行處理。

1) 化學絮凝沉淀法：該方法是目前水處理技術(shù)中重要的固液分離法之一，在生活用水、循環(huán)冷卻水和工業(yè)用水處理中有著廣泛的應用，具有較強的凈化處理功能。該方法的原理是利用絮凝劑，在分散顆粒與懸浮物膠體之間施加分子力，在該作用力下膠體與顆粒相互碰撞，進而相互凝聚，不斷重復該過程之后，顆粒的尺寸不斷變大,質(zhì)量不斷增加，最終形成絮凝體，并在重力的作用下形成固相，最終形成沉淀。水中的懸浮物在絮凝劑的作用下沉淀之后得以清除，從而達到凈化處理的效果。在廢棄泥漿絮凝沉淀處理中，將聚丙稀酰胺和聚苯乙烯等長鏈狀高聚物用作絮凝劑往往能較為有效地去除泥漿中的廢棄物。

2) 化學固化法：絮凝沉淀對顆粒較小且密度較低的廢棄泥漿有較好的凈化作用，但面對顆粒較大且密度較高的廢棄泥漿，絮凝劑施加在分散顆粒與懸浮物膠體之間的分子力不足以達到使二者互相凝聚的效果，幾乎無法產(chǎn)生絮凝沉淀，凈化效果非常有限。此時需在泥漿中加入類似凝膠或樹脂等材料的固化劑[5]，即采用化學固化法將泥漿固化，形成具有一定強度和重量的固體，即可進行沉淀處置?；瘜W固化法對于顆粒較大、密度較高的廢棄泥漿而言具有較好的凈化處理效果。

2.2 其他水環(huán)境保護措施

1) 水下混凝土泵送選用先進的施工工藝和設(shè)備實現(xiàn)，保證泵管的剛度、耐磨性和水密性。每水下泵管在次使用完泵管之后，先采用棉花胎和柱狀清洗球?qū)ζ溥M行清洗，再用壓縮空氣清孔，重復多次，使整個泵管內(nèi)的水全部清除。下次使用泵管時，先向其中注入清水，并用清洗球?qū)ζ溥M行潤滑和清洗，再用砂漿對其進行潤滑。

2) 橋梁施工材料堆場內(nèi)往往有施工所需的物料、油料和化學品等，這些物料在雨季極易受雨水的沖刷而進入附近水體內(nèi)，因此施工物料堆場需盡可能地遠離水體，嚴禁在水源保護區(qū)堆放施工物料或設(shè)置施工作業(yè)場。在將橋梁施工涉及的粉狀物料堆場遠離水體布置的同時，需采取嚴格的遮擋掩蓋措施，避免粉狀物料落入水體引發(fā)水體污染。此外，橋梁建設(shè)中用到的各類施工機械、船舶機械等若使用、維護不當，易造成漏油，含油污水進入水體之后易造成區(qū)域內(nèi)的水體受到污染，因此要求施工單位采用工藝先進、運行工況穩(wěn)定的施工船和施工機械，并定期對施工機械進行維護和檢修，盡可能地減少含油污水的產(chǎn)生和跑冒滴漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時做好殘油收集處置工作，避免區(qū)域水體受含油污水的污染。

3) 加強施工船管理。艙底水應集中收集，定期運至岸上集中處理，禁止隨意排放。施工作業(yè)船應及時進行檢修和維護，防止船舶燃油泄漏對水體造成污染。

3 結(jié) 語

隨著我國城市化進程的不斷加快，對道路網(wǎng)絡進行拓展和完善越來越重要，其中聯(lián)系片區(qū)的道路橋梁建設(shè)是拉開城市架構(gòu)、拓展城市發(fā)展空間的重要舉措，更是推動我國經(jīng)濟發(fā)展和改善人民生活條件的有效方式。同其他建設(shè)項目一樣，道路橋梁工程建設(shè)不可避免地會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響，尤其是對周邊水環(huán)境造成污染。隨著我國各城市對水環(huán)境污染的管控越來越嚴格，在施工過程中應進一步采取更為有效的水環(huán)境保護措施，保護受影響的水體，最大程度地減少橋梁施工對周邊水體的污染，促進國民經(jīng)濟與社會環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。