高速鐵路工程綠色建造技術淺議

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［摘要］總結提出了綠色高鐵的概念，以濟萊高鐵工程為依托背景，從綠色規劃、綠色設計、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體系的內容，以期為高鐵工程綠色建設和運維管理提供技術指導和參考作用。

［關鍵詞］高速鐵路；綠色建造；技術體系；綠色施工

近年來，我國高速鐵路工程建設以其高速便捷、安全舒適、運載量大、節能低碳等特點成為我國交通基礎設施建設的主導[1-3]。隨著“十四五”全面推動高質量綠色發展戰略的提出，對綠色高鐵建設提出了新的更高的要求。如何優化、提升、實施高速鐵路綠色建設技術，提高城市高鐵服務水平，降低高鐵建造和運營能耗，將成為高鐵建設的發展目標。當前，國內已逐漸關注高鐵工程綠色設計、綠色施工技術等方面的應用與發展[4-9]，但對高鐵綠色建造技術體系方面的總結研究尚相對匱乏。因此，有必要對高鐵工程綠色建造技術體系進行總結分析，以便為高鐵工程的綠色高質量發展提供技術引導與參考。

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，設濟南東、港溝、章丘南、雪野、萊蕪北、鋼城6座車站。設計時速350km，設隧道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，具有沿線條件復雜、南部山區巖溶裂隙發育、隧道淺埋偏壓、涉鐵涉路繁多、路基分散等特點，存在施工風險高、難度大、工期緊、技術含量高等難題。濟萊高鐵工程秉承“安全高鐵、綠色高鐵、智慧高鐵、品質高鐵”的建設理念，通過統籌規劃、前瞻設計、科學施工、智慧運維等手段，制訂高鐵綠色建造技術20項，力爭實現“資源集約、效率優化、和諧相生、智慧管控”的目標，推進高鐵工程高標準建設。

2綠色高鐵建造技術體系

根據綠色高鐵建設的實施階段，將綠色建造技術劃分為綠色規劃、綠色設計、綠色施工、綠色運維、綠色管理等。

2.1綠色規劃

2.1.1保護生態敏感區規劃設計。結合工程沿線地形地貌、水文地質、生態環境等條件，按照“地形選線”“地質選線”“生態選線”的原則，優化線路平、縱、橫布置，“保護優先、避讓為主”，注重對沿線水源地、生態保護區、自然景觀區等區域的保護，采用大跨度橋梁跨越、水中圍堰控制施工等措施，施工后進行生態環境評估檢查、水體水質取樣檢測等手段反饋評價，實現線形順適、指標均衡、運行安全、造價合理。重視生態環保和綠化設計，堅持“宜橋即橋、宜隧則隧”，最大限度節約用地。結合沿線自然風光及旅游、文化資源，因地制宜，合理確定綠化風格和規模，科學搭配路基邊坡、橋梁地段、隧道邊仰坡、站場場坪等位置植被種類，保障當地綠水青山原貌不變，保留自然生態美。2.1.2繞避、保護文物古跡控制技術。在規劃選線時，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掘保護等措施。2.1.3臨時用地結合生態環境保護規劃設計。堅持“永臨結合、少占耕地、集中設置、緊湊布局”的原則，各臨時用地設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環境的破壞。取棄土場、大型臨時工程的生態恢復以占地現狀為依據，宜耕則耕、宜林則林、宜草則草。通過對邊坡坡度進行優化，減少占地的同時減少對既有生態環境的破壞。2.1.4綜合交通樞紐一體化設計。通過對線路、土地開發、配套設施進行一體化設計，規劃探索高鐵站、地鐵站、公交站綜合交通樞紐同場設計，實現不同交通方式在空間和形態上的融合與滲透，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，聯動周邊功能區，客站與城市功能之間聯系密切，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計。優化高鐵車站、區間綠化設計，將高鐵工程與周邊風景、地形自然融合。推行花園式工地建設，各鄰近既有風景區及湖泊、河流的工地需結合周邊環境進行綠化，加強生活垃圾及施工廢水管理，所有廢水須經處理達標后排放。各建設項目部及生活區采用裝配式板房，節能環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綠色設計

2.2.1路基邊坡防護形式優化設計。傳統路基邊坡防護設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，設計防護通常形式單一、過于保守，未能因地制宜采取經濟合理的防護措施，造成材料消耗巨大、支護成本升高、施工效率較低、景觀單調及缺乏生態效益等弊端。結合區域地質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，以取得綠色生態和環境景觀等多重功效。2.2.2復雜地貌高速鐵路生態護坡綜合設計。濟萊高鐵經過魯中隆起區、泰萊凹陷東側外緣，北部地勢平坦開闊，中部地勢起伏較大，南部萊蕪區、鋼城區境內地勢略有起伏，沿線地形變化較大，且地貌復雜，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，巖性包括灰巖、白云巖、泥灰巖、頁巖夾灰巖等。巖層、巖性及土體的多樣性，導致了沿線邊坡種類的復雜性。充分考慮沿線氣候、地質環境等因素，開展復雜環境高速鐵路生態護坡設計研究，制訂不同條件下的生態護坡設計方案。2.2.3隧道洞口支護形式優化設計。根據“安全適用、技術先進、經濟合理、質量精品”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構形式進行優化設計，科學合理調配支護強度，提升施工工效。2.2.4長大隧道斜井橫洞優選設計。綜合工程進度計劃、地形地貌、地質條件、周邊環境、施工工法等因素，建立長大隧道斜井橫洞優選技術體系，制訂判選指標與影響權重，為科學決策及進度控制提供判選依據與技術指導。

2.3綠色施工

2.3.1高速鐵路混凝土因地制宜制備技術。混凝土結構的耐久性與服役環境、材料組成、施工方法與施工質量等密切相關。濟萊高鐵沿線巖石分布具有多樣性，主要有石灰石、泥灰巖、泥質白云巖等，為混凝土骨料原材料選擇和施工質量控制提出了新要求。沿線混凝土結構所處環境較復雜，除了常見的凍融循環、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、隧道等混凝土結構存在較高的鈣礬石類化學侵蝕、低溫碳硫硅鈣石類化學侵蝕和鹽結晶破壞的風險。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，嚴格控制原材料質量。針對長大連續梁橋梁、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緊鄰住宅區隧道微擾動機械法施工技術對于緊鄰城市住宅區的隧道施工，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境的擾動影響。2.3.3巖溶地質大直徑樁基全護筒護壁施工技術。針對巖溶地質溶洞、溶腔樁基施工存在塌孔、跑漿、成樁質量不良等現場，制訂了大直徑樁基全護筒護壁施工技術。當樁長小于40m，溶洞直徑大于2m或存在連續多層相鄰溶腔，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，采用全回轉鉆機施工；當樁長大于40m，采用全回轉鉆機并加設雙護筒跟進施工，外護筒直徑大于樁徑20cm，跟進至35m后，停止跟進，內護筒繼續跟進，內護筒直徑大于樁徑10cm。2.3.4隧道爆破施工減隔震控制技術。通過優化設計隧道爆破孔眼布置、增設炮簾及阻波堤、炮孔填充水袋與炮泥、合理設置循環進尺、電子雷管精細化分段控爆等技術措施，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。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量，硬巖及中硬巖炮眼殘留率不低于70%。結合隧道圍巖具體情況，制訂光面爆破專項控制技術，科學布設炮眼、深度、角度、裝藥量、裝藥結構、起爆方法和起爆順序，優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高鐵站房綠色節能控制技術。高鐵站房采用地源熱泵、蒸發冷凝、光伏發電、雨水回收、中水利用、智能調光照明等綠色節能技術，降低能耗，低碳生態。2.4.2鄰近城市住宅區減降噪控制技術。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，對高等級敏感區采取列車限速、全封閉聲屏障等措施，對中等敏感區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，現場設立智能垃圾分類回收站，保證各施工現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生物質燃料蒸汽發生器。生物質燃料蒸汽發生器主要應用于箱梁冬期施工蒸汽養護，以秸稈為燃料，無污染、環保節能，符合當前形勢下的環保要求，相對傳統養護方式，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、調溫控制技術。混凝土拌和站采用全封閉式料倉，應用自動降塵、自動加熱升溫控制系統，確保混凝土生產質量。2.5.4施工現場揚塵綜合控制技術。在施工現場出口設置自動感應洗車槽，車輛進入洗車槽感應區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。在場地固定區域采用抑塵劑等進行揚塵防治。在揚塵易發區設置自動監控設備，實時監控揚塵指標并進行自動報警處置。

3結束語

綠色高質量發展是中國高鐵未來發展的方向，是推動生產方式轉變的重要力量。高鐵綠色建造技術體系貫穿于綠色規劃、綠色設計、綠色施工、綠色運維、綠色管理等階段，需根據具體工程條件因地制宜的選取和實施綠色建造技術，科學合理地發揮節能環保、低碳減排的作用，以實現綜合效益最大化的可持續發展目標。

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