高速铁路工程绿色建造技术浅议

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［摘要］总结提出了绿色高铁的概念，以济莱高铁工程为依托背景，从绿色规划、绿色设计、绿色施工、绿色运维、绿色管理等方面阐述了高铁工程绿色建造技术体系的内容，以期为高铁工程绿色建设和运维管理提供技术指导和参考作用。

［关键词］高速铁路；绿色建造；技术体系；绿色施工

近年来，我国高速铁路工程建设以其高速便捷、安全舒适、运载量大、节能低碳等特点成为我国交通基础设施建设的主导[1-3]。随着“十四五”全面推动高质量绿色发展战略的提出，对绿色高铁建设提出了新的更高的要求。如何优化、提升、实施高速铁路绿色建设技术，提高城市高铁服务水平，降低高铁建造和运营能耗，将成为高铁建设的发展目标。当前，国内已逐渐关注高铁工程绿色设计、绿色施工技术等方面的应用与发展[4-9]，但对高铁绿色建造技术体系方面的总结研究尚相对匮乏。因此，有必要对高铁工程绿色建造技术体系进行总结分析，以便为高铁工程的绿色高质量发展提供技术引导与参考。

1工程概况

济南至莱芜高速铁路工程（以下简称“济莱高铁”）线路全长117.5km，设济南东、港沟、章丘南、雪野、莱芜北、钢城6座车站。设计时速350km，设隧道24座，42.984km，桥梁53座，48.001km，桥隧比例77.44%。全线共有27处大跨悬浇桥挂篮施工，先后7次跨越东绕城高速、京沪高速、邢村立交等高速公路，先后4次跨越运营济青高铁、石济客专、胶济铁路等铁路，具有沿线条件复杂、南部山区岩溶裂隙发育、隧道浅埋偏压、涉铁涉路繁多、路基分散等特点，存在施工风险高、难度大、工期紧、技术含量高等难题。济莱高铁工程秉承“安全高铁、绿色高铁、智慧高铁、品质高铁”的建设理念，通过统筹规划、前瞻设计、科学施工、智慧运维等手段，制订高铁绿色建造技术20项，力争实现“资源集约、效率优化、和谐相生、智慧管控”的目标，推进高铁工程高标准建设。

2绿色高铁建造技术体系

根据绿色高铁建设的实施阶段，将绿色建造技术划分为绿色规划、绿色设计、绿色施工、绿色运维、绿色管理等。

2.1绿色规划

2.1.1保护生态敏感区规划设计。结合工程沿线地形地貌、水文地质、生态环境等条件，按照“地形选线”“地质选线”“生态选线”的原则，优化线路平、纵、横布置，“保护优先、避让为主”，注重对沿线水源地、生态保护区、自然景观区等区域的保护，采用大跨度桥梁跨越、水中围堰控制施工等措施，施工后进行生态环境评估检查、水体水质取样检测等手段反馈评价，实现线形顺适、指标均衡、运行安全、造价合理。重视生态环保和绿化设计，坚持“宜桥即桥、宜隧则隧”，最大限度节约用地。结合沿线自然风光及旅游、文化资源，因地制宜，合理确定绿化风格和规模，科学搭配路基边坡、桥梁地段、隧道边仰坡、站场场坪等位置植被种类，保障当地绿水青山原貌不变，保留自然生态美。2.1.2绕避、保护文物古迹控制技术。在规划选线时，尽可能绕避文物古迹，并采取工程措施对难以绕避的文物古迹进行原地保护，如调整跨距采用大跨度桥梁跨越、变更为门式墩绕避、对地下文物遗迹委托文物考古单位发掘保护等措施。2.1.3临时用地结合生态环境保护规划设计。坚持“永临结合、少占耕地、集中设置、紧凑布局”的原则，各临时用地设施选址综合考虑对植被的占用、生物量的损失、水土流失、运输距离等综合影响因素，尽可能地减少对沿线生态环境的破坏。取弃土场、大型临时工程的生态恢复以占地现状为依据，宜耕则耕、宜林则林、宜草则草。通过对边坡坡度进行优化，减少占地的同时减少对既有生态环境的破坏。2.1.4综合交通枢纽一体化设计。通过对线路、土地开发、配套设施进行一体化设计，规划探索高铁站、地铁站、公交站综合交通枢纽同场设计，实现不同交通方式在空间和形态上的融合与渗透，提升交通换乘高效性与便捷性。同时集约周边城市建筑用地，联动周边功能区，客站与城市功能之间联系密切，形成一个高效舒适的生活圈。2.1.5高铁工程与周边景观融合设计。优化高铁车站、区间绿化设计，将高铁工程与周边风景、地形自然融合。推行花园式工地建设，各邻近既有风景区及湖泊、河流的工地需结合周边环境进行绿化，加强生活垃圾及施工废水管理，所有废水须经处理达标后排放。各建设项目部及生活区采用装配式板房，节能环保的同时提升居住舒适性。强化车站装饰与周边景观融合，提升城市景观效果。

2.2绿色设计

2.2.1路基边坡防护形式优化设计。传统路基边坡防护设计通常采用骨架护坡、实体墙护坡、锚杆框架梁及浆砌片石防护，设计防护通常形式单一、过于保守，未能因地制宜采取经济合理的防护措施，造成材料消耗巨大、支护成本升高、施工效率较低、景观单调及缺乏生态效益等弊端。结合区域地质条件与边坡实际情况，因地制宜地选择边坡防护形式，制订路基边坡防护方式判选依据，以取得绿色生态和环境景观等多重功效。2.2.2复杂地貌高速铁路生态护坡综合设计。济莱高铁经过鲁中隆起区、泰莱凹陷东侧外缘，北部地势平坦开阔，中部地势起伏较大，南部莱芜区、钢城区境内地势略有起伏，沿线地形变化较大，且地貌复杂，植被种类多种多样。济莱高铁沿线沉积岩可划为碳酸盐岩及碎屑岩、煤系地层、侵入岩等，岩性包括灰岩、白云岩、泥灰岩、页岩夹灰岩等。岩层、岩性及土体的多样性，导致了沿线边坡种类的复杂性。充分考虑沿线气候、地质环境等因素，开展复杂环境高速铁路生态护坡设计研究，制订不同条件下的生态护坡设计方案。2.2.3隧道洞口支护形式优化设计。根据“安全适用、技术先进、经济合理、质量精品”的要求，对隧道洞口的边仰坡、挡石墙、明洞与临时喷锚防护等结构形式进行优化设计，科学合理调配支护强度，提升施工工效。2.2.4长大隧道斜井横洞优选设计。综合工程进度计划、地形地貌、地质条件、周边环境、施工工法等因素，建立长大隧道斜井横洞优选技术体系，制订判选指标与影响权重，为科学决策及进度控制提供判选依据与技术指导。

2.3绿色施工

2.3.1高速铁路混凝土因地制宜制备技术。混凝土结构的耐久性与服役环境、材料组成、施工方法与施工质量等密切相关。济莱高铁沿线岩石分布具有多样性，主要有石灰石、泥灰岩、泥质白云岩等，为混凝土骨料原材料选择和施工质量控制提出了新要求。沿线混凝土结构所处环境较复杂，除了常见的冻融循环、干湿交替、碳化等作用外，多处地下水及岩石裂隙水含有硫酸盐或石膏等，桥梁、隧道等混凝土结构存在较高的钙矾石类化学侵蚀、低温碳硫硅钙石类化学侵蚀和盐结晶破坏的风险。制订了因地制宜的原材料选择方案，以沿线石灰石、白云岩为主要粗骨料，以附近地区河砂为细骨料，强化水泥密度控制、外加剂种类控制、粉煤灰细度控制，严格控制原材料质量。针对长大连续梁桥梁、大体积墩柱混凝土等，严格控制混凝土水灰比和坍落度，以减小水化热和早期收缩裂缝。2.3.2紧邻住宅区隧道微扰动机械法施工技术对于紧邻城市住宅区的隧道施工，为降低爆破施工扰动，采用悬臂机微扰动机械法开挖，有效控制施工对周边环境的扰动影响。2.3.3岩溶地质大直径桩基全护筒护壁施工技术。针对岩溶地质溶洞、溶腔桩基施工存在塌孔、跑浆、成桩质量不良等现场，制订了大直径桩基全护筒护壁施工技术。当桩长小于40m，溶洞直径大于2m或存在连续多层相邻溶腔，且溶腔无填充物或填充物为流塑泥层时，采用旋挖钻机带全护筒跟进施工，护筒跟进至最下层溶腔以下1.0m，确保溶腔有效防护处理；当覆盖层过厚，导向护筒无法埋入或旋挖钻动力不足，护筒跟进施工困难时，采用全回转钻机施工；当桩长大于40m，采用全回转钻机并加设双护筒跟进施工，外护筒直径大于桩径20cm，跟进至35m后，停止跟进，内护筒继续跟进，内护筒直径大于桩径10cm。2.3.4隧道爆破施工减隔震控制技术。通过优化设计隧道爆破孔眼布置、增设炮帘及阻波堤、炮孔填充水袋与炮泥、合理设置循环进尺、电子雷管精细化分段控爆等技术措施，有效控制爆破振速低于0.2cm/s，最大限度地减小了对周边居民的扰动影响。2.3.5隧道光面爆破控制技术。对于完整性较好的围岩级别Ⅲ以上的隧道，采用光面爆破可显著影响隧道开挖与支护质量，硬岩及中硬岩炮眼残留率不低于70%。结合隧道围岩具体情况，制订光面爆破专项控制技术，科学布设炮眼、深度、角度、装药量、装药结构、起爆方法和起爆顺序，优化控制周边眼间距与最小抵抗线，周边眼采用小直径药卷和低爆速炸药，采用毫秒雷管微差起爆，形成隧道爆破后轮廓线光面效果。

2.4绿色运维

2.4.1高铁站房绿色节能控制技术。高铁站房采用地源热泵、蒸发冷凝、光伏发电、雨水回收、中水利用、智能调光照明等绿色节能技术，降低能耗，低碳生态。2.4.2邻近城市住宅区减降噪控制技术。对高铁沿线噪声敏感点进行踏勘评估，制订不同减降噪控制等级，对高等级敏感区采取列车限速、全封闭声屏障等措施，对中等敏感区采取声屏障控制措施，确保实施后噪声等效声级达到国家标准。

2.5绿色管理

2.5.1施工固体废弃物分类管理。对工程施工产生的建筑垃圾及废弃的混凝土进行及时清理，对生活垃圾进行集中处置，现场设立智能垃圾分类回收站，保证各施工现场固体垃圾处理到位，对已完工点、取弃土场等施工场所，进行清理、平整、撒播草种。2.5.2生物质燃料蒸汽发生器。生物质燃料蒸汽发生器主要应用于箱梁冬期施工蒸汽养护，以秸秆为燃料，无污染、环保节能，符合当前形势下的环保要求，相对传统养护方式，操作高效便捷，降低劳动力强度，提高了工作效率。2.5.3混凝土拌和站自动降尘、调温控制技术。混凝土拌和站采用全封闭式料仓，应用自动降尘、自动加热升温控制系统，确保混凝土生产质量。2.5.4施工现场扬尘综合控制技术。在施工现场出口设置自动感应洗车槽，车辆进入洗车槽感应区后自动开启冲洗装置，防止车辆泥土污染路面。加强混凝土拌和站扬尘控制，对料仓和皮带输送机进行全封闭，防止骨料粉尘飘扬。对料仓砂石料进行洒水处理，提高骨料含水率以减少拌和过程产生扬尘。加强施工道路扬尘控制，对车流量大的施工主干道进行硬化处理，合理配备新能源洒水车，对施工道路每天洒水不少于8次。在场地固定区域采用抑尘剂等进行扬尘防治。在扬尘易发区设置自动监控设备，实时监控扬尘指标并进行自动报警处置。

3结束语

绿色高质量发展是中国高铁未来发展的方向，是推动生产方式转变的重要力量。高铁绿色建造技术体系贯穿于绿色规划、绿色设计、绿色施工、绿色运维、绿色管理等阶段，需根据具体工程条件因地制宜的选取和实施绿色建造技术，科学合理地发挥节能环保、低碳减排的作用，以实现综合效益最大化的可持续发展目标。

参考文献

[1]黎绍凯，朱卫平，刘东.高铁能否促进产业结构升级：基于资源再配置的视角[J].南方经济，2020（2）：56–72.

[2]石林，傅鹏，李柳勇.高铁促进区域经济一体化效应研究[J].上海经济研究，2018（1）：53–62，83.

[3]卢春房，穆文奇.高铁工程质量管理系统内涵与总体架构[J].中国铁路，2020（7）：15–20.

[4]杨思莹，路京京.绿色高铁：高铁开通的减排效应及作用机制[J].财经科学，2020（8）：93–105.

作者:姜涛 孙捷城 孙华盛 单位:济南轨道交通集团有限公司