文|貴州中交貴黃高速公路有限公司 劉志航

在建設過程中，貴黃高速遇到了多種難題，其中環(huán)境保護和水土保持面對的任務更為艱巨，一方面難以避免對原有生態(tài)環(huán)境產生破壞，另一方面國家環(huán)保政策趨緊和環(huán)保督查力度加大，對建設過程中的環(huán)水保工作提出了更高的要求。如何破題？除了加強管理，最重要的是依靠技術創(chuàng)新，以技術手段落實設計方案，克服種種困難，實現環(huán)保施工、節(jié)能施工、安全施工。以科技之力，實現青山綠水間的生態(tài)工程建設。

設備創(chuàng)新：以人為本 提質增效

隧道建設屬于地下工程，施工難度由隧址區(qū)域地質情況決定。目前，大多數公路隧道地形地質條件復雜，雖然可以通過多種地質預報手段避免部分由地質災害引起的隧道安全事故，但更多情況下，因不可預知的地質變化仍讓建設者們付出了沉重的代價。傳統(tǒng)的隧道施工方法洞身開挖、支護、噴射混凝土等工序全部采用人工完成，掌子面作業(yè)人員眾多，施工人員勞動強度極大、作業(yè)時間長，功效較低，同時一旦發(fā)生危險，極易產生嚴重的安全事故。

貴黃高速龍昌隧道起點位于貴州省福泉市龍昌鎮(zhèn)下壩村東側，終點位于白秧塘村西側，左線隧道全長2165米，右線隧道全長2230米。龍昌隧道施工配置了三臂鑿巖臺車、拱架安裝臺車、濕噴臺車、凈漿注漿機、液壓仰拱棧橋、防水板自動掛設臺車等40臺套，摒棄傳統(tǒng)工藝，以“機械化換人、自動化減人”為目標，強力推行機械化施工。

全工序成套機械化工藝流程

永臨結合的花園式工地

三臂鑿巖臺車：人力只需原來的四分之一

傳統(tǒng)工藝采用人工進行炮眼鉆設，三車道隧道一般需要人員為18人至20人，而且鉆進速度慢，人工炮眼鉆設隨意性較大，根據施工人員經驗判斷炮眼間距，超欠挖控制難度大，易造成浪費。

隧道機械化工裝配套示意圖

相較傳統(tǒng)工藝，三臂鑿巖臺車作業(yè)有效降低了洞內粉塵污染。

龍昌隧道采用三臂鑿巖臺車，僅需4名至5名操作手，通過全站儀為鑿巖臺車自身定位，預先輸入炮眼布置圖后，啟動自動鉆設功能，即可實現智能鉆孔。單孔鉆進速度快，鉆孔精確，超欠挖控制效果較好，提升了功效，減少了浪費的同時，極大地改善了洞內環(huán)境。

隧道除塵凈化設備

多功能防水作業(yè)臺車

智能噴淋養(yǎng)生臺車

拱架臺車：減少工人勞動強度

傳統(tǒng)工藝采用人工安裝拱架，施工人員靠肩扛人抬將拱架移動至設計位置，一次性成功幾率低，調節(jié)困難，隨意性較大，拱架安裝質量低，同時施工人員長時間在暴露的圍巖下開展重體力勞動，易發(fā)生安全事故，同時用時較長、功效低。

龍昌隧道選用拱架臺車安裝拱架，利用拱架臺車機械手抓起已拼接的拱架，移動至設計位置，安裝調節(jié)極為方便快捷，在減少人員數量的前提下，大大降低了工人的勞動強度，施工速度快、功效高、安全性高、安裝準確。

“濕噴臺車+罐車+濕噴機”：降低粉塵含量控制職業(yè)病概率

傳統(tǒng)工藝開展干噴或潮噴混凝土作業(yè)時，洞內粉塵較大，空氣質量差。在超挖較大情況下填塞部分填充物，人為形成空洞，影響隧道使用壽命，同時干噴混凝土，用水量控制不準確，混凝土強度難以保證。值得注意的是，干噴或潮噴采用的噴漿機一般為小型噴漿機，功率低下、噴射時間長，施工人員長時間在這種環(huán)境下，易患矽肺、塵肺等職業(yè)病。

龍昌隧道使用的濕噴臺車，混凝土由拌和站集中拌和、罐車運輸，通過濕噴機噴射，降低了粉塵含量，每小時30立方米的噴射速度大大提高了功效，減少了工人在洞內作業(yè)時間，降低職業(yè)病概率。同時，濕噴機功率大，噴射壓力強，噴射混凝土密實，從而徹底解決了隧道初支背后空洞的問題，在龍昌隧道應用過程中，通過多次鉆芯取樣等手段驗證，實際應用效果良好。工人也由傳統(tǒng)工藝的8人減少到2人。

防水板自動掛設臺車：極大降低防水板松緊度控制難度

傳統(tǒng)工藝防水板掛設需工人將防水板展鋪在隧道洞壁，人工約3人至5人，勞動強度大，防水板定制寬度最寬3米，并且松緊度控制難度大。

龍昌隧道運用防水板自動掛設臺車，通過弧形軌道和牽引系統(tǒng)，將載有防水板的小車從底部牽引經過拱頂到另一側底部，自動展開防水板，便于人工固定，降低勞動強度的同時，防水板掛設松緊適度，可適當增加防水板定制寬度，減少接縫，降低滲水風險。

通過龍昌隧道的實踐證明，采用機械化施工“9+N”模式在隧道施工節(jié)能降噪方面取得了良好的效果，從而進行全線推廣。

工藝創(chuàng)新：除冰融雪 環(huán)境友好

在西南山區(qū)如貴州省、云南省等地，冬雨期道路凝冰路面狀況特別突出，山區(qū)高速公路在長大縱坡和冰雪雙重作用下，容易導致汽車剎車失靈、方向失控，造成嚴重的交通事故，給道路暢通和行車安全帶來一定安全隱患。更重要的是，如果使用融雪劑，特別是氯鹽型融雪劑，則將面臨嚴重的環(huán)保風險。

為此，貴黃高速開始研究、攻克冰雪道路的抑冰路面防冰凍技術難題，特別是研究環(huán)保型融冰雪控制材料。結合高速公路中壓實積雪和融冰破碎清除要求，貴黃高速將不同冰雪控制材料的適用性及相應除冰雪機械的效率與配置組合，研究夏季雨水對防凝冰材料性能的影響。

工地一角

依托于貴黃高速LM2標項目建設及運營，相關研究人員開展了路面防凝冰原理與防凝冰材料工作機制研究、防凝冰材料優(yōu)選與防凝冰瀝青混合料研究、防凝冰瀝青路面配合比優(yōu)化與施工工藝研究、路面防凝冰效果及其衰變規(guī)律研究、雨雪冰凍氣象條件下路面融冰除雪綜合應對措施研究。

貴黃高速部分段落瀝青路面所采用的新型材料較以往傳統(tǒng)材料有質的飛躍，此種工藝不僅使后續(xù)高速公路有很強的耐久性、安全性，而且不會對瀝青混凝土路面質量產生影響。貴黃高速的技術研究將大大驅動今后防凝冰路面研究工作。

同時，防凝冰路面優(yōu)點明顯，首先是施工簡便，替代礦粉摻入瀝青混凝土中，無需添加改造設備投料。其次是性能可靠，不改變原配合比設計，對瀝青混凝土路面的路用性能沒有影響。另外，防凝冰路面長效主動除冰融雪，將路面凍結溫度降至零下10攝氏度或零下18攝氏度，路面與冰雪有效剝離，減少融雪劑和除雪機械的使用量，保證摩擦系數，降低交通事故發(fā)生率，降低冬季路面損害，經濟效益明顯。最為重要的是，防凝冰路面環(huán)境友好，碳鋼腐蝕率低，有效減少橋梁和路面鹽害發(fā)生，并且用途廣泛，可適用于瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面。

材料創(chuàng)新：減少污染 降低排放

一般情況下，瀝青路面施工采用熱拌熱鋪的方法施工，通常需要將瀝青加熱到160攝氏度左右的高溫，瀝青會排放出一定量的污染物，其中包括揮發(fā)物（VOCs）、碳氧化物、氮氧化物、硫化物等，對環(huán)境造成嚴重污染，對施工人員的呼吸系統(tǒng)也存在強烈的刺激，在相對封閉的環(huán)境中（如隧道）尤為突出。瀝青煙的成分主要是多環(huán)芳烴(PAHs)及少量氧、氮、硫的雜環(huán)化合物，包括萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100余種有機質，其中的苯并芘(BaP)和蒽類等化合物更是強致癌物質。

瀝青在高溫(120攝氏度至180攝氏度)條件下，極易釋放出含有二惡英等有害成分的有毒瀝青煙，能致癌和引發(fā)呼吸道疾病。當路面攤鋪溫度約為180攝氏度時，瀝青煙氣和懸浮顆粒最大濃度為每立方米10毫克至12毫克，若瀝青混合料溫度達到200攝氏度，濃度則高達每立方米50毫克。施工人員長期暴露在瀝青煙霧中工作，會造成嘔吐、胃痛、食欲下降、頭疼、疲勞等一系列健康危害，嚴重者會引起中毒性肺炎，出現肝臟腫大和白血球增高，并誘發(fā)癌癥和引發(fā)呼吸道疾病。

在保證公路路面施工質量和性能的前提下，貴黃高速注重公路建設中的環(huán)境保護，有效減少瀝青混合料施工過程中有害氣體的排放，改善施工環(huán)境和空氣環(huán)境，確保施工人員和人民群眾的身心健康。

結合凈味瀝青的凈味機理及瀝青膠結料性能，貴黃高速提出凈味改性瀝青的設計方法，研發(fā)了減排效果良好的凈味改性瀝青。在瀝青路面施工過程中產生的瀝青煙氣，主要為瀝青中輕組分的揮發(fā)及少量大分子物質的分解。在篩選瀝青凈味劑時，以不降低瀝青混合料的路用性能為基準，重點考慮添加劑能否束縛或減少瀝青中的易揮發(fā)成分。同時通過分析凈味劑摻量與基質瀝青品種對凈味瀝青成品凈化效果的影響，確定出凈味劑與基質瀝青的最佳配比。

貴黃高速的研究成果可從源頭上控制和減少瀝青煙排放，真正實現瀝青路面生產全過程的污染控制，這對交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要的價值，為助力貴州省綠色交通建設提供重要支撐，具有顯著的社會效益。

生態(tài)貴黃的技術支撐

● 隧道棄碴綜合利用

貴黃高速的隧道開挖棄碴及路塹挖方棄方量達1480萬立方米，通過高填路基反壓、加工碎石改良路基等多種形式，最大限度利用隧道棄碴，既解決隧道棄碴占地堆放的難題，又降低了工程造價。

● 聚能爆破+水壓爆破綜合技術

隧道建設中推廣“聚能爆破+水壓爆破綜合技術”應用，明顯改善作業(yè)環(huán)境，大幅提升隧道光面爆破效果，有效解決隧道施工中長期存在的超欠挖問題。

● 防水板激光定位+超聲波焊接綜合技術

“防水板激光定位+超聲波焊接綜合技術”通過激光燈投射光斑對熱熔墊圈精確定位，實現熱熔墊圈快速、規(guī)范安裝，并通過超聲波固定焊接，提升隧道襯砌防水材料的施工質量和防水效果。

● 二襯防水材料鋪掛臺車應用

二襯防水材料鋪掛臺車具有土工布和防水板掛設的功能，在使用過程中有效地節(jié)約人力物力，提高掛布質量，防止漏氣，有效保證防水板焊接質量和平整度。

● 二襯拱頂帶模注漿技術

二襯拱頂帶模注漿技術通過在襯砌臺車頂部開孔，在拱頂設置注漿管，襯砌沖頂結束后，采用注漿一體機，帶模高壓注入微膨脹砂漿。技術設備簡單，注漿一板襯砌只需2小時左右，不占用正常襯砌施工時間，帶模注漿可在混凝土初凝時開始注漿，提高襯砌混凝土與注漿處理漿液的整體性，防止拱頂脫空，保證隧道襯砌厚度，消除遠期的質量病害。

● 霧化養(yǎng)生技術或自噴式養(yǎng)生臺車

全線隧道推廣應用洞內霧化養(yǎng)生或自噴式養(yǎng)生臺車技術。技術具有操作簡單、移動方便等特點，養(yǎng)生二襯的同時具有很好的降塵作用，養(yǎng)生效果好，很好地提高了二襯后期強度，防止干縮裂縫產生，有效保證隧道二襯施工質量。

● 橋梁泄水管采用SMC材料

在梁體結構中不易更換的一段泄水管設計成SMC材料、梁體外側泄水管采用PCV材料，確保了橋梁排水設施的耐久性。

● 樁基泥漿分離技術

橋梁建設采用泥漿分離系統(tǒng)，通過分離機將泥漿分離成水和泥餅，渾水進入沉淀池二次處理，泥餅堆放曬干后運走，確保污水排放完全達標。

● 小型預制構件流水化施工

全線小型預制統(tǒng)一由路面施工單位集中工廠化加工，按照工序進行流水生產，混凝土集中拌和，從混凝土入模到振搗完畢各工序銜接緊密。施工采用機械流水作業(yè)，不需要人工搬運，生產效率提高，勞動環(huán)境改善，實現了流水化、標準化施工，預制塊質量均勻。

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凈味改性瀝青攤鋪現場