环保理念桥梁工程设计探讨

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摘要：在现代化桥梁设计中，越来越重视环保因素，提倡保护自然和生态平衡。基于此，通过介绍公路桥梁建设项目的环保设计理念，指出桥梁工程所涉及的环保问题，且探讨了在桥梁设计时应采取哪些措施充分体现环保设计，望能为日后相关工作提供借鉴。

关键词：桥梁工程；环保；桥梁设计

随着全球自然环境的不断恶化，环保理念越来越受到建筑行业工程师们的关注和重视。在工程设计阶段考虑环境保护的要求，以环保理念为基础进行土木建筑工程设计已深入人心，达成共识，在考虑环境保护的基础上设计和建造结构物，可以合理利用资源，减少环境污染，促进自然环境和社会经济良性循环发展。环境保护是我国的一项基本国策。随着我国国民经济的快速发展，交通运输需求的不断增大，公路建设里程越来越大，公路建设区域越来越广，公路网密度越来越大。近年来我国公路总里程不断增长，汽车保有量持续增加，公路在国民经济综合运输体系中的位置愈来愈重要。截止到2016年年末，我国公路总里程达469.63万km，公路密度为48.92km/100km2。伴随着公路的高速发展，公路污染、公路对周边环境影响等问题也大量凸显出来。如何解决公路建设带来的环境问题，如何根据我国现阶段实际情况，分析评价公路建设各阶段对环境的作用与影响，如果在工程设计阶段贯彻环保设计的理念，采取措施减少公路桥梁环境污染等问题都亟需解决。《公路工程技术标准》[1]中规定公路建设必须执行国家环境保护和资源节约的法律法规。公路环境保护应贯彻“保护优先、预防为主、以治为辅、综合治理”的原则。公路建设应根据自然条件进行绿化、美化路容、保护环境。高速公路、一级公路、二级公路和有特殊要求的公路建设项目应作环境影响评价和水土保持方案评价。生态环境脆弱地区，或因公路建设可能造成环境近期难以恢复的地带，应作环境保护设计。公路改扩建项目应充分利用公路废旧材料，节约工程建设资源。桥涵应按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则，考虑因地制宜、就近取材、便于施工和养护等因素，进行全寿命设计。《公路环境保护设计规范》[2]中规定公路设计应树立全面、协调、可持续的科学发展观，体现安全、环保、舒适、和谐的设计理念。执行环境保护工程必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用的制度，遵守预防为主、保护优先、防治结合、综合治理的原则，实施各阶段的环境保护工作。公路工程项目设计的各个阶段均应重视环境保护设计。在可行性研究阶段，应进行环境影响分析评价；在初步设计阶段，应落实环境影响评价文件提出的环境保护措施和水土保持方案；在施工图设计阶段，应根据初步设计审定意见做出环境保护工程设计。

1桥梁工程的环保问题

桥梁是跨越河流、海洋、峡谷、道路、铁路或其他障碍物的建筑物，桥梁工程使用寿命长，在桥梁建设过程中，涉及到土方开挖和回填、石方爆破、施工平台搭建、地基钻孔、墩台灌注、材料和构件运输、吊装等，需要大量的重型机械和大量的建筑材料。桥梁工程建设必然会改变所在地域的自然环境，对环境的影响主要为以下几个方面。（1）自然环境扰动。桥梁工程施工周期长，作业面大，料场、施工机械存放场地、预制场、施工便道、生活区等占用大量的土地，从而破坏了植被、造成水土流失和环境污染，对原来生态平衡造成了很大的扰动。（2）水环境污染。桥梁工程施工对水环境的污染主要来源于施工过程中泥渣钻浆污水、施工机械的含油污水和生活污水。这些污水向河流随意排放将直接影响当地居民的生活，影响流域附近植物及水生物的生长环境。（3）声环境污染。桥梁工程施工过程中，往往上部结构和下部结构中不同的工序和工作面同时展开。运输材料的自卸车、开挖基础的装载机和挖掘机、混凝土拌和设备、压路机、钢筋切割机、钻孔的钻机等各种机械发出的轰鸣声，声强和声频杂乱无章，辐射出很大的噪音。施工噪音对施工人员，当地居民，附近动物都造成了很大影响。（4）大气环境污染。桥梁施工中的大气污染主要为施工扬尘、沥青烟和机械废气。施工扬尘主要来自基坑开挖、土地平整等土方施工，水泥、石灰、粉煤灰等粒料类材料运输，灰土拌和、混凝土拌和等施工过程及各种机械行驶过程。施工扬尘对施工工人和当地居民的呼吸系统造成较大的伤害，同时扬尘飘落在植物上，直接影响植物的光合作用和成长。沥青混凝土在加热、拌和、运输、摊铺、碾压过程中等都会释放大量的沥青烟尘。沥青烟尘是一种特殊的污染物质，主要由液态烃类颗粒物和气态烃类衍生物组成，所含的多环芳烃（如苯并芘）对人体危害很大，这些物质造成环境污染，严重影响人、动物，植物的生长发育，如果人长期处于沥青烟尘污染的环境中，可引起呼吸道和皮肤等疾病，同时诱发癌症。主要以柴油和汽油为燃料的施工机械在施工时会产生大量的废气。机械废气中的有害有毒物质主要为一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化硫及含铅化合物微粒及碳烟粒。

2基于环保理念的桥梁工程设计

2.1桥型设计。桥梁型式的选择应需充分考虑桥址处的自然环境、地形条件和地质条件。在进行设计之前要加强收集和充分研究测量地质勘察资料，对桥墩和桥台的地势要精准测量，分析地质情况，尤其是不良地质。同时增强对基础持力层的特性和承载力的把握。在地势起伏不大的平原地区，宜优先选用连续梁和刚构桥，视觉效果较好。在山岭重丘区，通航要求和水文状况一般不是桥梁选型和布跨的主要控制因素，而地形和地质情况为主要因素。山岭重丘区桥型的设计在地质条件合理的前提下必须满足地形的要求，合理布设墩台，适应地形，避免大填大挖对自然地形环境的影响。山区桥型宜采用拱桥和斜腿刚构等。2.2结构设计。桥梁结构设计需考虑桥梁在寿命周期内的荷载情况，外界环境因素及其变化，自身承载能力和耐久性的退化，正确进行结构受力分析，做好结构计算，进行结构几何要素，钢筋配置等合理的设计，保证桥梁的强度，耐久性和安全性。桥梁基础设计中，应在分析地形和地质情况的前提下，保证基础设计与桥台、桥墩的设计相适应。桥梁基础种类较多，常见的基础形式有桩基础、沉井基础、扩大基础和管柱基础等。只有正确选用基础结构，才能避免桥体在施工过程或运营过程中出现滑移或下沉等问题。要合理地处理桥台和路基的衔接情况。在山岭重丘区，桥台设计要根据地形情况设计为对称的结构形式和非对称的结构形式。若基础的持力层满足扩大基础时，可将桥台设置为不对称的结构形式，纵向和横向采用分级台阶基础，减少开挖。当基础承载力较低，稳定性较差时，为避免大量的开挖造成边坡失稳，宜采用部分高桩结构的承台基础。在地形平缓、岩层变化不大的桥位，宜优先选用“U”形桥台。在纵坡较陡的桥位处，宜采用一字形桥台。在横坡陡峭的桥位，以采用肋板式桥台和柱式桥台相结合的形式。山岭重丘区设计桥墩时，一般采用桩柱式桥墩，基础采用圆形基础。当地面横坡陡峭时，墩柱底一般不设置系梁，当必须设置时，桩基系梁也不宜全部嵌入地面以下，应采用边坡外侧高桩。2.3附属设施设计。桥梁的附属设施设计包括伸缩缝系统、照明系统和排水系统。附属设施的设计不仅影响自然环境、还影响桥梁主体的耐久性，甚至引发安全事故。伸缩缝设置主要考虑主梁刚度协调及转动大小，避免刚度不协调和转动受限引起桥梁局部损害后的渗水和跳车噪音。照明设计宜优先采用太阳能、风能等灯具，实现了环保功能。排水设置不仅要考虑设置足够多排水管的传统设计，还要考虑在环保约束条件下以管道排水为主、护栏侧面排水为辅的复合型排水方案[3]。

3结论

目前我国桥梁建设进度突飞猛进，但同时也带来越来越多的环境问题，桥梁工程建设对生态环境的影响将不容忽视。分析桥梁工程所涉及的环保问题，在桥梁设计阶段充分考虑环境保护因素，采用必要的措施减少环境污染，保护生态环境具有重要的意义。因此需要桥梁设计工作者不断总结经验和教训，逐步提升设计水平，促进桥梁工程建设与环境的和谐统一。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通运输部.公路工程技术标准：JTGB01-2014[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2]中华人民共和国交通运输部.公路环境保护设计规范：JTGB04-2010[S].北京：人民交通出版社，2010.

[3]尹江华.环保约束下高速公路特大桥排水设计的几点问题及对策研究[J].给水排水，2014（8）：33-36.

作者:米肖松 单位:中国公路工程咨询集团有限公司