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国内首座跨海公铁大桥绿色施工管理体系建设
发布日期:2017/4/18
中国铁建大桥工程局集团有限公司  李招明  卢宏志
    平潭海峡公铁两用大桥是中国铁建大桥工程局集团由中铁十三局集团改建后承揽到的首座国内跨海公铁大桥,是中国铁路第一次真正意义的跨海,也是中国铁路与公路第一次联合跨海,桥梁建设弥补了中国铁建跨海桥梁这块短板,对企业发展具有重要的历史意义。在施工过程中,项目部高度重视绿色环水保施工,全盘考虑,加强资源配置,做到工期、安全、绿色协调推进,全力开展公铁大桥建设。
    一、工程概况
    中国铁建大桥工程局集团福州至平潭铁路FPZQ-4标位于福建省平潭县,起讫里程DK70+564.7~DK88+099.56,正线全长17.5km,其中公铁合建长度为5.3km。标段主要工程有梁式桥10座/8773m,其中特大桥4座/7428m,大桥6座/1345m;框架桥13座/309.2横延米;涵洞10座/220.6横延米;双线隧道1座/1861m;站场1座,站场路基长3150m;区间路基累计长5785.6m。
    平潭海峡公铁两用大桥桥长16.322Km(公铁合建段长14.399Km),中国铁建大桥工程局集团施工长度为5.3Km(占大桥长度的36.8%),其中跨越北东口水道部分,长3.712Km。公铁主跨均采用92m+2×168m+92m预应力混凝土连续刚构,其余孔跨铁路为64m及40m简支箱梁,公路左右幅各5联连续箱梁,孔跨与铁路简支梁跨度相对应。 
    二、绿色施工体系建设背景
    近年来,随着大批的重大工程的相继建设,建筑施工领域的绿色概念开始逐渐形成,绿色施工的研究也是一种发展趋势,绿色施工示范工程在全国范围内推行和创建。绿色施工是指工程建设中,在保证质量、安全等基本要求的前提下,通过科学管理和技术进步,最大限度地节约资源并减少对环境负面影响的施工活动,实现节能、节地、节水、节材和环境保护("四节一环保")。推行绿色施工,是建筑业贯彻落实国家节能减排政策的重大举措,对于资源节约型、环境友好型“两型社会”建设以及提升建筑业整体水平具有十分重要的意义。
    平潭海峡公铁两用大桥由中国铁建大桥工程局承建段横跨海坛海峡海域,连接平潭县大练乡与苏澳两地,施工海域为a类优先保护生态资源保护区,施工区域40余艘船舶交织在2km海域内,施工船舶密集,锚缆交织如网,施工征海范围为桥轴线两侧各400m,征海范围外海上养殖区域广泛分布,存在大量水产养殖滩涂和渔排,一旦施工对海域环境造成影响,会造成海产品减产甚至死亡,因此施工环境保护要求极高,环境保护难度大。
    同时,平潭地区资源匮乏,岛内淡水严重缺乏,施工所需淡水均采取岛外采购船只运输至码头。河砂受闽江限制开采影响,难以满足需求。平潭岛及周边碎石所用母料均从外地购入。各种材料陆运不便,小里程侧大练岛为海上孤岛,无陆运条件,大里程侧平潭岛内交通极为不便,油料、材料、大型机械等物资设备均需靠船运至码头后周转至施工现场。
    鉴于以上情况,推行绿色施工势在必行,项目部通过变更设计、方案优化、推行专业设备、深化现场管理等手段开展绿色施工,并随着施工的开展不断完善,确保绿色施工达到预期目标,也为今后施工提供经验。
    三、加强体系建设
    (一)组织机构管理。
    为加强对绿色施工的组织协调,在本工程管理组织机构基础上,成立了以项目经理为组长的绿色施工领导小组,明确小组成员职责和分工,进行绿色施工的组织管理工作。明确安全总监为绿色环水保工作分管领导,项目部安全质量环保部为绿色环水保工作牵头部门,各部门负责人按照创建绿色施工示范工程分工表各尽其责。绿色环水保工作领导小组下设办公室,办公室设在项目部安全质量环保部。
    (二)规划管理
    项目部在工程开工之初编制工程策划书时,即确定绿色施工目标,明确绿色施工相关内容,编制绿色施工专项方案、制定绿色施工管理制度,施工前按照分项工程对绿色施工方案进行专项交底,其它分项工程交底中包含主要绿色施工内容,施工中严格按照交底要求执行。过程中严格执行相关管理制度,明确奖罚。
    (三)培训管理。
    由于之前大部分项目管理人员对绿色施工了解甚少,因此培训教育尤为关键。推行绿色施工以来,项目部年初根据施工情况制定培训计划,每季度开展一次绿色施工专题教育,分部每两个月开展一次绿色施工专题教育。同时,项目部积极参加上级组织的专题培训班,努力提高分管领导和业务人员的素质,2015年5月和2016年5月份分别参加了中国建筑业协会绿色分会在南京和青岛组织的专题培训班,项目部共有6名同志参加培训,其中2名同志取得绿色施工专家证书;通过教育培训,进一步提高了管理人员的绿色施工意识,理清了管理思路,减少了管理阻力。
    (四)评价管理。
    结合现场实际情况,项目和分部两级均建立完善了绿色环水保管理组织机构及管理制度,依照绿色施工要求,明确了分管领导、负责部门及业务人员,并将绿色施工示范工程创建任务分解到部室和个人;研究制定了项目部《绿色环水保管理办法》,制定并下发了16个绿色施工管理制度,形成了两级管理、分工明确、责任到人、考核有力的绿色施工管理网络。
    四、实施绿色施工
    (一)环境保护。
    工程施工2年多以来,项目部一直高度重视现场环保管理,从资源保护、人员健康、扬尘、废气、废水、噪声、建筑垃圾等常规项入手,编制了环保方案、环保应急预案,现场选用环保型设备、完善各项环保设施,定期对水质、噪声等关键指标进行监测,各项指标均能满足相关要求,符合国家标准。
    针对海上施工的特殊性,为避免对施工海域造成影响,项目部加大资金投入,钻孔桩施工期间配置专业泥浆船3艘,对泥浆实施专业化管理。与一家专业化公司签订海上防污染服务协议,对海上施工平台、船舶上的生活垃圾定期分类回收,同时该公司长年安排应急排污船在桥梁施工区附近待命,一旦发生海上污染事故能够及时进行处理。
    (二)节材与材料资源利用。
    项目部在材料选择方面,尽可能根据就地取材原则进行材料选择,选用绿色、环保材料。材料使用时根据施工情况提前编制材料的需求计划、采购计划,合理使用材料,并建立健全限额领料等管理制度,严格执行落实。
    现场临建设施、安全防护设施全部定型化、工具化、标准化。施工栈桥、平台、拌和站、钢筋加工场、配电房、防护栏杆等临时设施均采用可拆卸式结构,装配化施工,工程结束后可拆下回收材料继续使用。
    钢平台本着最大化利用的原则对平台场地进行设计,紧凑布置,确保不出现废弃地和死角,采用单支栈桥方案,减少钢管桩、平联及贝雷片的投入。吊箱为单臂钢吊箱,直接作为承台模板,减少对承台模板的投入。吊箱壁板根据不同的承台尺寸制成制式侧壁板,与底板栓接,承台浇筑结束后,拆除螺栓,撤下壁板,倒用至下一承台。临时爬梯均采用型钢焊接单元组拼而成,爬梯单元均可拆装重组,重复利用,从而提高爬梯的使用率。
    施工余料、废料充分利用,用于加固平台、制作爬梯、淡水储存罐、废料储存箱等设施;现场凿毛等混凝土废料统一收集,用于填筑改路、便道等;建筑材料包装物回收率达到100%。
    (三)节水与水资源利用。
    针对平潭地区淡水资源匮乏情况,项目部签订分包、劳务合同时,将节水指标列入分包合同,并定期考核,保证节约用水,减少浪费。
    梁场、拌和站区域等设置综合排水沟,经三级沉淀过滤后用于现场绿化浇灌、路面降尘、洗车等。现场设置雨水收集设施,用于喷洒路面、绿化浇灌等。水房、厨房采用节水水龙头,厕所采用感应小便池,节水器具配置率达到100%。施工现场养生采用自行设计的喷淋设施,满足养生效果的同时节约了大量水资源。
    钻孔泥浆采用海水造浆。通过研发新工艺,采用海水造浆作为钻孔泥浆,降低对淡水的需求。钻孔泥浆采用孔位护筒与邻位护筒之间的循环方式进行循环,在钻孔施工过程中泥浆的净化采用机械强制净化方法,每台钻机配一台ZX-500型泥浆分离器,过滤出粒径大于1.5mm的钻渣颗粒,过滤后的泥浆再通过泥浆分离器进行最终处理,循环利用。
    (四)节能与能源利用。
    在工程施工前期准备阶段,编制临时用电方案、临时用电管理制度,合理规划现场临电布设。海上施工用电由平原变电所用1回路架空供电线路将线路引至苏澳码头处,然后通过1根海底电缆供给施工用电,供电电压10KV,取替了海上施工平台发电机发电,节省了大量能源。
    施工机具资源合理调配,充分共享(现场起重船、拌和船、履带吊等大型设备),并建立各种类型设备档案,定期进行设备维护、保养,定期监控重点耗能设备的能源利用情况,对耗能较大设备进行改进或更换。
    生活区均采用节能型灯具,宿舍、办公室等场所采用分路控制,围墙宣传图片采用LED节能灯带、厕所等位置设置感应灯等。现场设置一部分太阳能设施,合理利用再生资源。
    通过承台提高、孔跨调整、调整节段梁长度等设计变更,在保证结构安全的前提下,降低了施工难度,提高了海上设备的功效,节省了能源消耗。
    (五)节地与土地源利用。
    开工前对办公临设位置、材料堆场、材料加工区、临时道路等进行了科学合理的规划。临时办公和生活用房均租用当地民房或采用可重复使用的集装箱房屋,减少大量占地。
    施工现场道路为原有乡村道路并合理设计场内交通道路;利用荒山作为弃土场。
    为尽量就近利用工程所在地既有资源,将指导性施组中红线外的2个梁场均调整到台后路基上,节段梁通过运梁小车从台后直接运梁上桥,梁场由红线外调整到台后,减少临时征地38亩,减少土方回填20万方,减少运梁便道500m,取消提升站2座,减少运梁车1台,节省成本1500万。
为便于施工组织及节省用地,将原设计6处码头的交通、砂石料、起重等功能合并,大练岛、平潭岛各设综合码头1处,减少临时征地75亩,减少海上拆迁45户,节省钢材2500t,节省成本4900万元,且码头集中建设,更有利于施工组织。
    (六)绿色施工技术攻关及创新。
    1.埋置式钢混组合整体平台。平台采用一种埋置式钢混组合平台结构,即:单侧支栈桥,钢护筒与支栈桥钢管桩通过连接系共同受力,栈桥钢管桩通过钢筋混凝土灌注桩锚固,钢护筒采用水下围堰灌注不离散混凝土稳固。主要由钢管桩、钢护筒、连接系、横梁、承重梁、面板、锚固桩、水下混凝土基础结构等组成。平台施工时,选择4~6根支栈桥钢管桩作为起始单元,首先施做;以起始单元为依托,完成支栈桥施工;然后施工承台区域的钻孔平台的钢结构;最后施做混凝土基础,完成一个钻孔平台的施工。以此平台为初始平台,结合栈桥施工向两侧推进,依次完成所有平台施工。埋置式钢混组合整体平台攻克了深水裸岩区平台抗台稳定技术难题,具有施工速度快、安全风险低、施工成本低、环境影响小等优点,已申报国家专家,该工法已获得辽宁省工法。
    2.双孔连做造桥机。铁路梁预制节段拼装施工受大风条件影响显著,工期压力大,为此大桥两侧引桥铁路梁采用2台造桥机预制节段拼装施工,其中研发的SPZ2700×2/64“双孔连做”节段拼装造桥机,施工速度提升近一倍,该类型造桥机为国内首例,已获得国家专利。SPZ2700×2/64型箱梁节段拼装造桥机可满足64m跨、40m跨及其任意组合的双线整孔箱梁的节段拼装要求,一次过孔就位后,可同时完成两孔箱梁的造桥工作。造桥机重心低,梁体位于造桥机腹内,荷载经下托梁系统作用于主桁架下弦上,具有较高的稳定性。
    3.桥梁上部结构施工“BIM”研究。大桥梁部是决定工程工期和施工安全的关键管控点,而对于公铁合建结构,公路墩、铁路梁节段拼装、左右幅公路梁挂篮悬臂施工同时进行,工序干扰大、交通运输通道单一而繁忙、施工组织极为复杂、立体交叉安全隐患多,易发生窝工、停工现象及安全事故。梁部施工利用BIM技术和全方位防护体系,建立起结构的可视化三维模型,仿真模拟施工中存在的空间碰撞、时间冲突、环境影响等,为科学预判及优化施工组织提供依据,确保梁部施工组织有序、高效、安全。
    4.海水造浆技术。要配置性能良好的泥浆,除了备有优质的原材料外,还应注意施工工艺即拌和工艺,尤其注意聚阴离子纤维素CMC的水解工艺。其方法:CMC按1:30~1~60之间的比例配成水溶液,用高速搅拌机高速搅动至晶体完全融解完毕,即溶液表面没有晶体,在加料过程中应不间断的搅拌,施工现场可采用高压循环你泵对泥浆进行快速循环搅拌至均匀。海上造浆技术可节约大量淡水,具有良好的经济、环保效益。
    5.机制砂。针对海上工程耐久性要求高及桥址地材资源紧缺特点,项目联合武汉理工大学开展了“海工混凝土配合比及耐久性专项研究”、“机制砂在海工耐久性混凝土中的应用研究”,海工耐久性机制砂混凝土已成功应用于跨海大桥施工。通过自加工机制砂,施工用砂成本由160元/m3降低至60元/m3,节省费用约800万元,减少了河砂的开采,有效保护了环境。
    五、取得成效
    目前,项目部各项工作进展良好,海上桩基已完成99%,承台完成88%,铁路墩完成76%,目前正处于铁路梁和公路墩施工的高峰期,陆上桥梁已进入梁部施工阶段,截止到去年年底,共完成产值26.7亿元,占合同额36.9亿元的72%。工程施工2年多来,通过推行绿色施工,铁路施工基本对周边海域环境未造成影响,无投诉事件发生。“四节”方面取得效果明显,工程开工以来,共减少海上施工设备25台/套,节省钢材7900吨,减少临时征地75亩,节省红线外征地38亩,节约淡水30万m3等,大大节约了施工成本,为企业创造了良好的效益。
    项目部也获得众多荣誉,被中国建筑业协会绿色分会授予“全国绿色施工示范工程”称号;先后获得中华全国铁路总工会“火车头奖杯”、南昌铁路局路局工程建设“先进单位”、中国铁建重点工程劳动竞赛“先进单位”、全国“安康杯”竞赛“优胜班组”等多项荣誉,现场文明施工及施工质量安全得到建设、监理单位高度赞扬,被建设单位评为标准化示范工地; 荣获福建省信用评价A级单位、在铁路局组织的信用评价中排名保持标段前两名;中央电视台、天津、福建等省级电视台等多家媒体相继报道了平潭海峡公铁两用大桥的施工情况;在气象、水文、地质极度复杂的条件下,科技立项16项,其中铁路总公司级1项,股份公司级3项,集团公司级12项。已经取得了多项科技成果:完成省部级级工法3项;取得国家级发明及新型实用专利11项;核心期刊发表论文12篇;国家QC成果一等奖1项、二等奖1项。
    虽然在铁路总公司、股份公司、集团公司的大力支持下,福平铁路项目部2年多来的工作取得了一些成绩,开局情况良好,并受到铁路局、质检站、业主、地方政府等单位的好评,但我们深知,工程上还有很多难题需要进一步破解,工作上还有很多细节需要进一步加强。项目部全体员工将在下一步的施工中,在各级领导的关心和支持下,不断开创工作新局面,全力以赴、优质高效地完成国内首座公铁大桥的建设。
(中国铁建大桥工程局集团有限公司   卢宏志   供稿)



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