綠色環保背景下跨高速及國省道橋梁的施工探討

陶 俊

（畢節市交通運輸發展服務中心，貴州 畢節 551700）

0 引言

近年來，我國人口基數的迅速增長對交通領域的各方面需求均顯著增長。國家交通運輸的基礎設施正在不斷完善，建設和改造的力度正在不斷加大，促使交通網絡在人民生活和國家發展的前進道路上發揮不可或缺的重要作用。在“十三五”時期，盡管我國綜合交通運輸體系建設已經獲得了歷史性成果，能夠基本滿足社會主義市場經濟的發展，但由于當下正值我國的第十四個五年計劃，綜合交通運輸的發展仍然面臨著較為錯綜復雜的局面。在國際上，新冠肺炎疫情正不斷打擊著全球綜合運輸體系，嚴重影響了國際物流的發展，供應鏈的形勢近似于舉步維艱。在國內，我國開啟了全面建設社會主義現代化國家的新征程，在區域經濟布局和生產要素供應模式等方面不斷發生重大變革。所以，我國綜合交通運輸體系不可避免地需要接受更多的挑戰，毋庸置疑，交通運輸行業將通過繼續完善基礎設施網絡和深化改革創新，進而提高其整體服務水平。

為了更好地適應未來交通運輸行業的發展需要，把項目施工可能給已經運營的高速公路和國省道帶來的影響降到最低，市場對道路橋梁工程項目的需求越來越多，所以橋梁施工也愈發重要。道路橋梁工程項目具有較為突出的優缺點，一方面，它直接影響出行群眾的主觀體驗，服務于人們的生活質量，通過發揮自身的價值帶動局部甚至國家的經濟效益[1]。另一方面，道路橋梁工程是一個高耗能行業，對資源或能源的消耗量較大，容易造成我國境內的資源短缺，同時，在項目的施工過程中如果對排出的廢物處理不當將會對生態環境產生不利影響。所以，道路橋梁的建設工程有利有弊，應該充分發揮其優勢，并采取有效措施彌補其短板，通過科學合理的手段控制其對生態環境的污染程度，在可持續發展理念的指引下推動項目施工向綠色環保的方向一步步前進。

積極響應國家對綠色環保的倡導，相關政府部門逐漸增強了對生態環境的關注程度?；诠芾黼A層日漸提高的環境保護理念，各行各業均陸續將綠色環保的概念引入各個領域。綠色施工是從綠色環保的概念衍生出來的，指將綠色環保的施工技術應用到工程項目的施工現場。綠色施工技術與傳統施工技術的不同之處在于，后者的主要工作目標是要求完成施工任務后的最終質量滿足市場的需求，并且要求后期的經濟效益能夠與帶動相關企業發展的條件完美契合。而綠色施工技術的要求是基于傳統施工技術的特點，再重點考慮施工的節能減排，從前期的施工設計和中間的施工現場到后期的質量驗收等，各個環節均融入了綠色環保的理念[2]。綠色施工的必要性體現在，如果道路橋梁工程沒有落實綠色施工的理念或技術，就不能順應時代發展的潮流，例如，在先破壞生態環境再進行污染治理的反復循環過程中，會導致該項生產建設的成本或代價增加而使收益降低。

施工項目的成本包括直接成本和間接成本，主要指從項目的投標開始到最后的竣工階段，整個工程建設所需要的各種費用。其中，工程費和措施費等屬于直接成本，收益的損失和管理費等屬于間接成本[3]。對于跨高速公路和跨國省道的橋梁工程，施工項目需要考慮的成本包括施工的作業空間、難易和風險程度、工期與造價、后期的維護、環境影響、對高速公路或國省道的運營影響和政策可行性等因素[4]。因此，在選擇跨高速公路或跨國省道的橋梁工程的施工方案時，要著重考慮間接成本引起的隱性支出部分。由于橋梁工程的特殊性，不同橋型的選擇、跨徑的確定、施工方案的選用都對應著橋梁各種不同構件的強度、穩定、剛度、裂縫、構造的不同技術指標[5]。常見的橋梁施工方案主要有預制拼裝、現澆施工、頂推施工和懸臂澆筑施工等。其中，懸臂澆筑施工中所用到的主要機械設備之一是掛籃，它是一個能夠沿著梁頂軌道行走的活動承重構架。掛籃被應用在梁段的施工程序，輔助完成箱梁梁段的模板安裝、預應力管道安裝、混凝土澆筑等工作，一個梁段完成后解除后錨并移向下一梁段，直至全橋澆筑任務的完成[6]。

1 鋼構橋掛籃施工

鋼結構橋梁的特點是：在豎向荷載作用下，梁的彎矩通常比同等跨徑連續梁或簡支梁小，其跨越能力大于梁橋；墩梁固結省去了大型支座，結構整體性強、抗震性能好；橋型美觀、宏偉，跨越能力較大。同時，鋼結構橋還具有輕型化、工業化和裝配化程度高和可循環利用等優點[7]。所以，隨著跨高速公路和跨國省道橋梁的大規模應用，采用鋼結構已經成為未來我國交通基礎設施發展的必然趨勢。

根據建筑工程多年的時間經驗，在鋼構橋梁的建設中，懸臂施工是應用最多的一種施工方法[8]。鋼構橋的懸臂施工是以兩側的橋墩作為平座平臺，在整體的梁段上進行平移，對各種階段性梁段進行拼接組合。與傳統的施工條件相比，懸臂施工法可以避免使用大量的施工支架和臨時設備[9]，從而大幅度地節約成本。懸臂施工法還能夠改善結構受力的不均勻，使得鋼構橋梁結構在受力前后不會出現顯著差異。此外，懸臂施工的過程不容易受到天氣和水位等外界因素的影響，同時施工也不會對橋下的通車造成干擾。所以，懸臂施工的方法憑借較高的施工效率和較低的施工成本已經在建筑工程中被廣泛應用。

橋梁施工的重點工作之一為掛籃的設計，而懸臂施工對掛籃的結構設計和布置反應敏感，例如，風荷載和主梁的變形等。目前，掛籃結構可以大致分為以下幾個部分：主桁架系統、懸吊系統、錨固系統、走行系統、模板系統和工作平臺，且施工掛籃正在向重載和輕型化快速發展。掛籃利用系數指掛籃的總重量與懸澆梁段最大重量的比值，它通常被視為判斷掛籃設計是否合理的標準。根據《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50-2011）的相關規定，掛籃利用系數一般需要被控制在0.3～0.5的區間范圍，系數值越小，表明掛籃設計的合理性越強。掛籃設計應該遵循減輕掛籃自重、縮短掛籃施工周期、保證施工安全、改善施工條件和作業環境、使其行走和錨固方便可靠、重量不大于設計規定等原則[10]。

關于掛籃施工的發展，大體上包括平行桁架式掛籃、弓弦式掛籃、三角形組合梁式掛籃、滑動斜拉式掛籃和菱形桁架式掛籃的過程[11]。其中，菱形桁架式掛籃應用最為廣泛。原因主要在于：雖然平行桁架式掛籃的結構較為簡單，能夠充分利用常備式萬能桿件、軍用梁等制作掛籃主桁架，但是它的自重大且工作系數較高，系數一般會超過1.0。弓弦式掛籃雖然自重小且工作系數較低，系數一般介于0.5～0.9之間，但是受力主桁架為超靜定結構，所需眾多桿件的受力分配較難確定。三角型組合梁式掛籃的工作系數介于0.3～0.6之間，掛籃的各個桿件之間通常用鉸銷連接，但該掛籃技術對懸澆節段長度具有很高的要求，因為其主桁架縱梁通常是壓彎構件，縱梁的長度會影響穩定性，若過長則容易壓彎失穩?；瑒有崩綊旎@技術在力學體系方面具有較大的突破，它的工作系數通常在0.3左右，具有自重輕且無平衡重等顯著優勢，其應用受限是因為該掛籃技術對水平限位裝置的要求較高。而菱形桁架式掛籃技術的應用最為廣泛。它的主桁架采用菱形結構形式，既能夠避免壓彎桿件，又可以明確各個桿件的拉壓受力，工作系數介于0.3～0.6之間。

為確保掛籃施工的安全性，應該經常檢查后錨固筋、千斤頂、張拉平臺等的可靠性，同時，工作人員應該確保作業人員所系安全帶、安全網和臨時護欄、幕后救生設施等的可靠性。掛籃在使用過程中，不得破壞其原有結構或改變其受力形式，避免掛籃受到沖擊引起震動；在底模蕩移之前，需要詳細檢查掛籃位置、后端壓重和后吊桿安裝情況，以確保在以上均符合要求的前提下安全蕩移。供掛籃移動的滑道應該平整順直，掛籃的行進速度應該不超過0.1 m/min。澆筑混凝土時，掛籃桁架后端應該錨固在已經完成的梁段上，并配重使其與澆筑的混凝土重量保持平衡狀態。最后，非常值得一提的是，在掛籃施工作業期間，應挑選安全意識較強、具有強烈責任感的作業人員以及頭腦犀利處事靈活、具有豐富施工經驗的指揮人員，保證工作人員之間能夠高效率地配合。

2 綠色施工的建議

在大力倡導綠色施工的形勢下，管理階層和相關工作人員均應該在橋梁建設的施工過程中全面貫徹落實綠色施工的思想，并以其為導向引入綠色施工技術。首先，綠色施工要求整體優化。在施工之前，認真細致地對施工現場進行全方位勘察，經過專業分析后選擇適合當地的科學施工技術，并基于此技術設計合理的施工方案。此外，針對施工現場周邊的環境預測其可能會對工程質量或綠色施工技術造成的影響，進而提出關于這些外在影響因素的防控措施和解決方案。其次，綠色施工要求細節優化。在橋梁建設工程中引入綠色施工技術時，必不可缺的環節之一是對綠色施工技術在工程中的可行性分析，然后對不同的技術進行分類，深入研究其在實施過程中的重點和難點，以便于其被順利地應用在項目工程中。關于綠色施工技術，從以下幾個方面提出建議：

（1）控制原材料的環保性

在原材料的選用與采購環節，結合國家對橋梁施工的相關標準和技術要求，在最大程度上挑選節能環保型的施工材料，也可以對廢舊的材料進行回收再利用，進而提高材料的利用率。此外，嚴格控制原材料的存放和使用，基于綠色施工的原則并按照實際情況的需要控制能源的消耗量，減少材料資源的浪費，從而實現橋梁施工的低能耗。

（2）對大氣污染的控制

橋梁建設的施工極易引起較多揚塵，顯著增加大氣中的粗顆粒物。顆粒物的長期暴露和短期暴露均會給人體的身心健康帶來不利影響，容易引發呼吸系統疾病、心血管疾病等，造成壽命損失。所以，綠色施工技術應該加強對大氣污染方面的控制：一是配備足夠使用的灑水車，根據現實中的場景合理設置灑水的時間和頻率，以及灑水區域的范圍，有效控制粗顆粒物的擴散速度和擴散范圍，保證揚塵的垂直高度不超過1.5 m。二是對施工現場土方或垃圾的處理，在運輸過程中重視運輸車輛的清潔程度，在施工場地進口處設置洗車槽，加強封閉性管理的力度。

（3）對水污染的控制

橋梁建設的施工過程涉及攪拌作業等工作，需要消耗較多的水資源，從而產生大量的廢水，如果將其直接排放，會造成水資源的浪費和水環境的污染。所以，綠色施工技術應該從循環利用水資源和合理排放污水兩個方面著手。一是加強對水資源的再利用，例如沖洗設備后的廢水等可以經過再處理后被循環利用，用于對混凝土的灌澆以增加其密合度；二是提高水資源的利用率，通過開挖集水坑等收集生活用水或地表水，進而加強對水的管理和利用；三是控制排放污水的質量，基于綠色施工的原則，將無法再利用的廢水經過污水處理池的凈化后排放，加強對廢水的處理以確保廢水符合排放標準。

（4）對光污染的控制

實際調查的結果顯示，橋梁工程不只在白天施工，也經常會在夜晚施工，在夜晚條件下施工時，照明系統是必不可少的工具，而光源則容易對施工現場周邊的居民造成光污染。所以，在貫徹落實綠色施工技術的前提下，需要采取能夠減少光污染的一些措施。例如，在施工現場的邊界處設置擋光板，把光聚集在項目工程的范圍之內；或者采用移動照明等措施，靈活調整照明燈的角度，避免因照明設備的直射而對周圍環境產生不良影響。

（5）對噪聲污染的控制

橋梁建設的施工過程會由于工作人員的信號對接、機械設備的操作運轉和原材料的運輸加工等原因產生大量的噪聲，給施工現場周邊的居民造成不必要的噪聲困擾從而影響人們的精神狀態，同時，噪聲污染也會對部分生物的生存形成潛在威脅。所以，需要緊跟綠色施工技術的步伐，有效降低橋梁施工產生的噪聲污染。一是立足于噪聲源進行降噪，工作人員可以通過對講機進行溝通從而避免發出高響度的音量；選用機械噪聲較低的相關操作設備，如攪拌機、切割機等，或者采取低噪聲的施工工藝等；合理安排原材料的擺放位置，減少不必要的車輛運輸或者人工搬運環節。二是立足于噪聲源的傳播過程，可以在適當的位置合理布置聲屏障，對噪聲的傳播起到阻擋的作用，從而縮小其對周邊造成影響的范圍。

3 結語

交通基礎設施的建設不斷完善著我國的交通網絡，順應時代的發展，跨高速公路和跨國省道的橋梁的需求正在持續增長。隨著科學的迅速發展，橋梁工程的施工技術也不斷地推陳出新，當然，僅僅局限于施工技術本身的發展遠遠不夠，還應該將其與民生的追求理念密切結合起來。人們在提高生活水平的同時，逐漸傾向于關注生活質量，目光更多地聚集于綠色健康，所以對生態環境的保護已經在公眾心中達成了共識。鋼結構橋梁和掛籃施工技術憑借多方位的優勢已經被廣泛應用于橋梁建設工程，工程需要基于綠色施工的原則科學合理地采取相應措施，以響應國家關于生態環保建設的號召。在減少大氣污染、水污染、光污染和噪聲污染等方面，提出了一些綠色環保背景下橋梁施工過程的改善措施。