高速鐵路工程綠色建造技術(shù)淺議

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［摘要］總結(jié)提出了綠色高鐵的概念，以濟萊高鐵工程為依托背景，從綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計、綠色施工、綠色運維、綠色管理等方面闡述了高鐵工程綠色建造技術(shù)體系的內(nèi)容，以期為高鐵工程綠色建設(shè)和運維管理提供技術(shù)指導(dǎo)和參考作用。

［關(guān)鍵詞］高速鐵路；綠色建造；技術(shù)體系；綠色施工

近年來，我國高速鐵路工程建設(shè)以其高速便捷、安全舒適、運載量大、節(jié)能低碳等特點成為我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主導(dǎo)[1-3]。隨著“十四五”全面推動高質(zhì)量綠色發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對綠色高鐵建設(shè)提出了新的更高的要求。如何優(yōu)化、提升、實施高速鐵路綠色建設(shè)技術(shù)，提高城市高鐵服務(wù)水平，降低高鐵建造和運營能耗，將成為高鐵建設(shè)的發(fā)展目標。當前，國內(nèi)已逐漸關(guān)注高鐵工程綠色設(shè)計、綠色施工技術(shù)等方面的應(yīng)用與發(fā)展[4-9]，但對高鐵綠色建造技術(shù)體系方面的總結(jié)研究尚相對匱乏。因此，有必要對高鐵工程綠色建造技術(shù)體系進行總結(jié)分析，以便為高鐵工程的綠色高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)引導(dǎo)與參考。

1工程概況

濟南至萊蕪高速鐵路工程（以下簡稱“濟萊高鐵”）線路全長117.5km，設(shè)濟南東、港溝、章丘南、雪野、萊蕪北、鋼城6座車站。設(shè)計時速350km，設(shè)隧道24座，42.984km，橋梁53座，48.001km，橋隧比例77.44%。全線共有27處大跨懸澆橋掛籃施工，先后7次跨越東繞城高速、京滬高速、邢村立交等高速公路，先后4次跨越運營濟青高鐵、石濟客專、膠濟鐵路等鐵路，具有沿線條件復(fù)雜、南部山區(qū)巖溶裂隙發(fā)育、隧道淺埋偏壓、涉鐵涉路繁多、路基分散等特點，存在施工風(fēng)險高、難度大、工期緊、技術(shù)含量高等難題。濟萊高鐵工程秉承“安全高鐵、綠色高鐵、智慧高鐵、品質(zhì)高鐵”的建設(shè)理念，通過統(tǒng)籌規(guī)劃、前瞻設(shè)計、科學(xué)施工、智慧運維等手段，制訂高鐵綠色建造技術(shù)20項，力爭實現(xiàn)“資源集約、效率優(yōu)化、和諧相生、智慧管控”的目標，推進高鐵工程高標準建設(shè)。

2綠色高鐵建造技術(shù)體系

根據(jù)綠色高鐵建設(shè)的實施階段，將綠色建造技術(shù)劃分為綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計、綠色施工、綠色運維、綠色管理等。

2.1綠色規(guī)劃

2.1.1保護生態(tài)敏感區(qū)規(guī)劃設(shè)計。結(jié)合工程沿線地形地貌、水文地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等條件，按照“地形選線”“地質(zhì)選線”“生態(tài)選線”的原則，優(yōu)化線路平、縱、橫布置，“保護優(yōu)先、避讓為主”，注重對沿線水源地、生態(tài)保護區(qū)、自然景觀區(qū)等區(qū)域的保護，采用大跨度橋梁跨越、水中圍堰控制施工等措施，施工后進行生態(tài)環(huán)境評估檢查、水體水質(zhì)取樣檢測等手段反饋評價，實現(xiàn)線形順適、指標均衡、運行安全、造價合理。重視生態(tài)環(huán)保和綠化設(shè)計，堅持“宜橋即橋、宜隧則隧”，最大限度節(jié)約用地。結(jié)合沿線自然風(fēng)光及旅游、文化資源，因地制宜，合理確定綠化風(fēng)格和規(guī)模，科學(xué)搭配路基邊坡、橋梁地段、隧道邊仰坡、站場場坪等位置植被種類，保障當?shù)鼐G水青山原貌不變，保留自然生態(tài)美。2.1.2繞避、保護文物古跡控制技術(shù)。在規(guī)劃選線時，盡可能繞避文物古跡，并采取工程措施對難以繞避的文物古跡進行原地保護，如調(diào)整跨距采用大跨度橋梁跨越、變更為門式墩繞避、對地下文物遺跡委托文物考古單位發(fā)掘保護等措施。2.1.3臨時用地結(jié)合生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃設(shè)計。堅持“永臨結(jié)合、少占耕地、集中設(shè)置、緊湊布局”的原則，各臨時用地設(shè)施選址綜合考慮對植被的占用、生物量的損失、水土流失、運輸距離等綜合影響因素，盡可能地減少對沿線生態(tài)環(huán)境的破壞。取棄土場、大型臨時工程的生態(tài)恢復(fù)以占地現(xiàn)狀為依據(jù)，宜耕則耕、宜林則林、宜草則草。通過對邊坡坡度進行優(yōu)化，減少占地的同時減少對既有生態(tài)環(huán)境的破壞。2.1.4綜合交通樞紐一體化設(shè)計。通過對線路、土地開發(fā)、配套設(shè)施進行一體化設(shè)計，規(guī)劃探索高鐵站、地鐵站、公交站綜合交通樞紐同場設(shè)計，實現(xiàn)不同交通方式在空間和形態(tài)上的融合與滲透，提升交通換乘高效性與便捷性。同時集約周邊城市建筑用地，聯(lián)動周邊功能區(qū)，客站與城市功能之間聯(lián)系密切，形成一個高效舒適的生活圈。2.1.5高鐵工程與周邊景觀融合設(shè)計。優(yōu)化高鐵車站、區(qū)間綠化設(shè)計，將高鐵工程與周邊風(fēng)景、地形自然融合。推行花園式工地建設(shè)，各鄰近既有風(fēng)景區(qū)及湖泊、河流的工地需結(jié)合周邊環(huán)境進行綠化，加強生活垃圾及施工廢水管理，所有廢水須經(jīng)處理達標后排放。各建設(shè)項目部及生活區(qū)采用裝配式板房，節(jié)能環(huán)保的同時提升居住舒適性。強化車站裝飾與周邊景觀融合，提升城市景觀效果。

2.2綠色設(shè)計

2.2.1路基邊坡防護形式優(yōu)化設(shè)計。傳統(tǒng)路基邊坡防護設(shè)計通常采用骨架護坡、實體墻護坡、錨桿框架梁及漿砌片石防護，設(shè)計防護通常形式單一、過于保守，未能因地制宜采取經(jīng)濟合理的防護措施，造成材料消耗巨大、支護成本升高、施工效率較低、景觀單調(diào)及缺乏生態(tài)效益等弊端。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件與邊坡實際情況，因地制宜地選擇邊坡防護形式，制訂路基邊坡防護方式判選依據(jù)，以取得綠色生態(tài)和環(huán)境景觀等多重功效。2.2.2復(fù)雜地貌高速鐵路生態(tài)護坡綜合設(shè)計。濟萊高鐵經(jīng)過魯中隆起區(qū)、泰萊凹陷東側(cè)外緣，北部地勢平坦開闊，中部地勢起伏較大，南部萊蕪區(qū)、鋼城區(qū)境內(nèi)地勢略有起伏，沿線地形變化較大，且地貌復(fù)雜，植被種類多種多樣。濟萊高鐵沿線沉積巖可劃為碳酸鹽巖及碎屑巖、煤系地層、侵入巖等，巖性包括灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、頁巖夾灰?guī)r等。巖層、巖性及土體的多樣性，導(dǎo)致了沿線邊坡種類的復(fù)雜性。充分考慮沿線氣候、地質(zhì)環(huán)境等因素，開展復(fù)雜環(huán)境高速鐵路生態(tài)護坡設(shè)計研究，制訂不同條件下的生態(tài)護坡設(shè)計方案。2.2.3隧道洞口支護形式優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)“安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、質(zhì)量精品”的要求，對隧道洞口的邊仰坡、擋石墻、明洞與臨時噴錨防護等結(jié)構(gòu)形式進行優(yōu)化設(shè)計，科學(xué)合理調(diào)配支護強度，提升施工工效。2.2.4長大隧道斜井橫洞優(yōu)選設(shè)計。綜合工程進度計劃、地形地貌、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、施工工法等因素，建立長大隧道斜井橫洞優(yōu)選技術(shù)體系，制訂判選指標與影響權(quán)重，為科學(xué)決策及進度控制提供判選依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。

2.3綠色施工

2.3.1高速鐵路混凝土因地制宜制備技術(shù)。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與服役環(huán)境、材料組成、施工方法與施工質(zhì)量等密切相關(guān)。濟萊高鐵沿線巖石分布具有多樣性，主要有石灰石、泥灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖等，為混凝土骨料原材料選擇和施工質(zhì)量控制提出了新要求。沿線混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境較復(fù)雜，除了常見的凍融循環(huán)、干濕交替、碳化等作用外，多處地下水及巖石裂隙水含有硫酸鹽或石膏等，橋梁、隧道等混凝土結(jié)構(gòu)存在較高的鈣礬石類化學(xué)侵蝕、低溫碳硫硅鈣石類化學(xué)侵蝕和鹽結(jié)晶破壞的風(fēng)險。制訂了因地制宜的原材料選擇方案，以沿線石灰石、白云巖為主要粗骨料，以附近地區(qū)河砂為細骨料，強化水泥密度控制、外加劑種類控制、粉煤灰細度控制，嚴格控制原材料質(zhì)量。針對長大連續(xù)梁橋梁、大體積墩柱混凝土等，嚴格控制混凝土水灰比和坍落度，以減小水化熱和早期收縮裂縫。2.3.2緊鄰住宅區(qū)隧道微擾動機械法施工技術(shù)對于緊鄰城市住宅區(qū)的隧道施工，為降低爆破施工擾動，采用懸臂機微擾動機械法開挖，有效控制施工對周邊環(huán)境的擾動影響。2.3.3巖溶地質(zhì)大直徑樁基全護筒護壁施工技術(shù)。針對巖溶地質(zhì)溶洞、溶腔樁基施工存在塌孔、跑漿、成樁質(zhì)量不良等現(xiàn)場，制訂了大直徑樁基全護筒護壁施工技術(shù)。當樁長小于40m，溶洞直徑大于2m或存在連續(xù)多層相鄰溶腔，且溶腔無填充物或填充物為流塑泥層時，采用旋挖鉆機帶全護筒跟進施工，護筒跟進至最下層溶腔以下1.0m，確保溶腔有效防護處理；當覆蓋層過厚，導(dǎo)向護筒無法埋入或旋挖鉆動力不足，護筒跟進施工困難時，采用全回轉(zhuǎn)鉆機施工；當樁長大于40m，采用全回轉(zhuǎn)鉆機并加設(shè)雙護筒跟進施工，外護筒直徑大于樁徑20cm，跟進至35m后，停止跟進，內(nèi)護筒繼續(xù)跟進，內(nèi)護筒直徑大于樁徑10cm。2.3.4隧道爆破施工減隔震控制技術(shù)。通過優(yōu)化設(shè)計隧道爆破孔眼布置、增設(shè)炮簾及阻波堤、炮孔填充水袋與炮泥、合理設(shè)置循環(huán)進尺、電子雷管精細化分段控爆等技術(shù)措施，有效控制爆破振速低于0.2cm/s，最大限度地減小了對周邊居民的擾動影響。2.3.5隧道光面爆破控制技術(shù)。對于完整性較好的圍巖級別Ⅲ以上的隧道，采用光面爆破可顯著影響隧道開挖與支護質(zhì)量，硬巖及中硬巖炮眼殘留率不低于70%。結(jié)合隧道圍巖具體情況，制訂光面爆破專項控制技術(shù)，科學(xué)布設(shè)炮眼、深度、角度、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方法和起爆順序，優(yōu)化控制周邊眼間距與最小抵抗線，周邊眼采用小直徑藥卷和低爆速炸藥，采用毫秒雷管微差起爆，形成隧道爆破后輪廓線光面效果。

2.4綠色運維

2.4.1高鐵站房綠色節(jié)能控制技術(shù)。高鐵站房采用地源熱泵、蒸發(fā)冷凝、光伏發(fā)電、雨水回收、中水利用、智能調(diào)光照明等綠色節(jié)能技術(shù)，降低能耗，低碳生態(tài)。2.4.2鄰近城市住宅區(qū)減降噪控制技術(shù)。對高鐵沿線噪聲敏感點進行踏勘評估，制訂不同減降噪控制等級，對高等級敏感區(qū)采取列車限速、全封閉聲屏障等措施，對中等敏感區(qū)采取聲屏障控制措施，確保實施后噪聲等效聲級達到國家標準。

2.5綠色管理

2.5.1施工固體廢棄物分類管理。對工程施工產(chǎn)生的建筑垃圾及廢棄的混凝土進行及時清理，對生活垃圾進行集中處置，現(xiàn)場設(shè)立智能垃圾分類回收站，保證各施工現(xiàn)場固體垃圾處理到位，對已完工點、取棄土場等施工場所，進行清理、平整、撒播草種。2.5.2生物質(zhì)燃料蒸汽發(fā)生器。生物質(zhì)燃料蒸汽發(fā)生器主要應(yīng)用于箱梁冬期施工蒸汽養(yǎng)護，以秸稈為燃料，無污染、環(huán)保節(jié)能，符合當前形勢下的環(huán)保要求，相對傳統(tǒng)養(yǎng)護方式，操作高效便捷，降低勞動力強度，提高了工作效率。2.5.3混凝土拌和站自動降塵、調(diào)溫控制技術(shù)。混凝土拌和站采用全封閉式料倉，應(yīng)用自動降塵、自動加熱升溫控制系統(tǒng)，確保混凝土生產(chǎn)質(zhì)量。2.5.4施工現(xiàn)場揚塵綜合控制技術(shù)。在施工現(xiàn)場出口設(shè)置自動感應(yīng)洗車槽，車輛進入洗車槽感應(yīng)區(qū)后自動開啟沖洗裝置，防止車輛泥土污染路面。加強混凝土拌和站揚塵控制，對料倉和皮帶輸送機進行全封閉，防止骨料粉塵飄揚。對料倉砂石料進行灑水處理，提高骨料含水率以減少拌和過程產(chǎn)生揚塵。加強施工道路揚塵控制，對車流量大的施工主干道進行硬化處理，合理配備新能源灑水車，對施工道路每天灑水不少于8次。在場地固定區(qū)域采用抑塵劑等進行揚塵防治。在揚塵易發(fā)區(qū)設(shè)置自動監(jiān)控設(shè)備，實時監(jiān)控揚塵指標并進行自動報警處置。

3結(jié)束語

綠色高質(zhì)量發(fā)展是中國高鐵未來發(fā)展的方向，是推動生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的重要力量。高鐵綠色建造技術(shù)體系貫穿于綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計、綠色施工、綠色運維、綠色管理等階段，需根據(jù)具體工程條件因地制宜的選取和實施綠色建造技術(shù)，科學(xué)合理地發(fā)揮節(jié)能環(huán)保、低碳減排的作用，以實現(xiàn)綜合效益最大化的可持續(xù)發(fā)展目標。

參考文獻

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作者:姜濤 孫捷城 孫華盛 單位:濟南軌道交通集團有限公司