高寒地区公路隧道环保施工措施探讨

郑大伟

中铁二十局集团第六工程有限公司 陕西省西安市 710016

我国幅员辽阔，第三级阶梯为敏感的生态高原地区，属于生态保护脆弱地带。在近年来高寒地区公路工程建设中，参建单位一方面加大了生态环境保护，另一方面结合“绿水青山就是金山银山”的基本理念，研发设计了适配性较高的环保施工方案，起到了较好的保护效果。但是，由于高寒地区隧道施工时牵涉到开挖施工、弃碴固废、机械设备烟气及噪声污染等，容易引起冰川滑塌、河道堵塞、水体污染。尤其是烟气排放、特殊地层气体释放，均有可能造成安全事故，并给大气环境造成一定污染。因此，在新时期需要结合高质量建设目标，合理的开展高寒地区公路隧道环保施工。下面先对工程概况做出说明。

1 工程概况

以某高速公路项目隧道工程为例，属于I级高速公路，在K335+000～K393+000段需要建设隧道，穿过当地山脉，施工场地位于四川省西北部高原地区，平均海拔3500米，属于高寒气候区域，在隧道施工过程中要求对沿线次生林、草原草甸植被，以及湿地植被等进行有效保护。同时，由于该隧道工程所在区域有放牧区，并且经常有野生动物出没，因此，需要在在隧道工程中加强环境工程建设，制定有效的环保施工措施。经查阅历史资料与现场勘察，发现该施工区域属于生态保护脆弱地带，年积雪时间在半年以上且在山脉顶部存在永久性冰川，特殊岩土包括盐渍土、软土、冻土。

2 公路隧道环保施工问题

2.1 生态污染

该隧道工程施工时，临时占地面地较大，临时工棚与物料堆放区域，均牵涉到沿线草地、放牧区方面的占用，容易给脆弱的生态环境造成破坏。同时，隧道弃碴主要用于其它路段的地基填埋之中，距离相对较远，堆场面积相对较大，当其处置不当时，容易对植被造成破坏。

根据环境影响评价中的定量评价结果看，短期危害集中在三个方面：（1）施工区域降雪量大，堆放于山谷之中不能利用部分弃碴会在冰雪融化时期造成滑塌现象。（2）施工区域离河道距离较近，在弃碴堆放场地选择不当，运输过程中保护措施不利时，容易通过有害矿物质污染河流，甚至造成河道堵塞。（3）植被所在地被弃碴占用后恢复难度增加。长期危害主要表现在两个方面：（1）土壤砂砾化，进一步危害嵩草草甸，对天然放物区与野生动物栖息地产生破坏。（2）弃碴覆盖容易引起水土流失，蔓延后会对局部气候产生影响。

2.2 大气污染

该隧道施工时伴随着扬尘，主要成分包括有害气体、粉尘，加上机械设备使用时的烟气排放，会造成施工场地能见度下降，并将此类有害气体、粉尘颗粒、烟气污染物排放到氧气稀薄的高寒地区，从而使大气受到污染。

通过对该工程中空气监测设备采集到的样品分析看，主要的污染物如下：（1）施工机械设备与运输车辆排放烟气中的污染物有一氧化碳、氮氧化物、固态C微粒。（2）特殊地层释放有害气体主要为瓦斯，一氧化碳。（3）隧道开挖中的钻孔过程、岩体爆破过程、初期支护过程、弃碴运输过程，均产生了粉尘，其中的PM2.5、PM10.0含量较大，施工人员在防护措施不足的情况下，容易吸入颗粒并对身体健康造成危害。

2.3 水污染

该隧道工程所在区域的山脉地下水系发育相对稳定，具有一定的规律性，开挖施工后地下水排出时原来的赋存状态发生了变化，在流失大量地下水后，该地区的地下水系水流规律会发生变化。同时，隧道穿过山岭顶部时存在大面积湿地，形容时不排除湿地被破坏后引发沙化的风险。除此之外，施工中的设备排放废水、车辆冲洗废水、生活区废水，均可能在排放管理不足时，排放到土壤、河流之中。尤其是隧道开挖中的粉法、油污、碱性混凝土喷渣、炸药残留等，在集中收集与管理不足时，也容易混入水体，造成水体污染。

2.4 噪声污染

高寒地区生态环境脆弱，噪声污染较大时，在宏观上可能造成冰川滑塌，也可能引起周边的雪山崩塌。而且，在隧道作业空间相对较小的情况下，施工人员受到机械设备噪声、爆破噪声影响时，容易在高寒地区出现身体不适。安全管理统计数据表明，在一百多名施工人员中，其中有1/5的人员发生过头晕、呕吐现象，其中1人有耳鸣出现了晕厥现象，2人发生了频繁性头痛现象。另外，当噪音污染持续时间较长时，附近的野生动物与放养动物也会出现一定的反应，甚至发生攻击人的现象。整体上看，不利于野生动物栖息，会影响到放牧区的牛羊正常放养。

2.5 固废污染

隧道施工弃碴、生活垃圾、施工废料、设备维修零件等，此类固废物在施工中若不进行集中收集，发生随意丢弃与堆放，不仅会给土壤、水体、大气造成污染，也会使放牧区的动物与野生动物食用后，影响其健康。轻者会使其出现疾病，严重时会导致死亡事件。考虑到固废污染的长期性与随风移动现象，也不排除对施工场地清洁水源、沉淀池，以及生活区域、施工区域造成相应的污染等。

3 公路隧道环保施工措施

3.1 生态污染防治措施

首先，在工程临时占地方面，应该根据绿色文明施工要求，尽可能选择荒地、祼地、低覆盖区，并结合“占一补一”、“边使用，边恢复”的原则，对施工区域占用土壤进行相应的治理。同时，应减少临时占地时间，结合恢复方案及时处理。考虑到生态系统的关联性，宜对周边相邻区域的土地开展配套治理。

其次，对于隧道洞口开挖破坏的植被应采用植草、铺设草皮的基本方案进行治理。在选择草籽与草皮时，该工程环境工程设计方案中，拟选择路基取土场覆盖草皮，草籽则根据当地环保单位提供的清单在当地市场进行了购买。

第三，对于隧道施工弃碴的处理，主要按照“优先利用，集中自置”的思路，先弃碴成分进行了样品抽检与实验室试验，结合分批检测结果进行利用，部分调配到了其他路段的路基软土地基回填之中，部分作为掺和料用到了部分砌筑工程。在堆放方面，选择了荒地、祼地，规避了山谷堆放。弃碴堆放场地的处理包括：（1）弃碴场清理；（2）选用该地区常用的重力式石笼拦渣墙建设档渣工程；（3）建设排水工程、防护工程，预防地质灾害与次生地质灾害。（4）工程收尾阶段，清理碴场，播撒草籽，部分区域植入路基场地处理的草皮。

3.2 大气污染防治措施

首先，在施工材料堆场选址方面，选择了居民区下风向，并对料场与拦合站进行了围栏与篷布加盖处理，防止扬尘。其次，在扬尘控制方面：（1）设置了移动洒水车，对施工区域进行洒水降尘。（2）在居民区所在路段设置了限速牌，预防施工车辆引起较大扬尘。（3）在爆破工艺方面选择了水封爆破，通过专用封口器将炮眼底装好的炸药封闭后，注入定量清洁水后实施爆破。在爆破过程中可以使爆炸后的水滴与粉尘碰撞凝结后掉落至地面，减少扬尘量。（4）在施工区域借助水幕降尘方安，通过雾化水喷射的方式，对扬尘进行控制。具体防治措施是设置水幕降尘器，将其安装于与掌子相距100米、50米、30米的起拱线位置，按照两边交叉设置的办法，可以形成由上至下的水幕，从而使爆破扬尘、施工扬尘获得了较好控制。

其次，通过通风量控制、风压调节，使施工区域内的通风达到降尘需求风量。同时，在机械设备中安装定烟气监测与采集装置，定时、定量、定期进行烟气排放污染物浓度检验，将其控制在排放标准要求范围以内。岩体释放气体监测装置包括了一氧化碳监测仪与甲烷监测仪，设置了报警限值，并根据监测结果进行通风与施工安排，预防因一氧化碳气体造成中毒事件，并发生瓦斯爆炸安全事故。对于局部区域的施工中，严格要求施工人员按照安全管理需求配置防毒面罩，穿戴防护服。

3.3 水污染防治措施

首先，在水体污染防治方面，环境工程管理小组根据勘察报告，对地下水系发育情况进行了分析，并通过与技术部门协同合作，对选线中的暗河进行了排查，确保无误后开展施工。对于局部施工区域围岩富水地段较大的区域，根据“堵塞为主，排放为辅”的原则，设置了注浆堵水方案。

其次，在隧道废水排放方面，按照排水系统与排水需求适时调整水量。废水排放系统中配套设置了沉淀池、水质检测站，经沉淀、检测合格后方可排入河道。对于部分污水的处理，设置了小型污水处理站，利用AAO工艺进行具体处理。由于施工区域处于高寒地区，降雪量、霜冻期较长，容易发生排水口结冰的现象，本工程中设置了专人看守与保温措施，结合凿除方法较好的保障了整个排水系统的有效运行。其中，生活废水、车辆冲洗废水、施工废水均通过该系统进行处理。考虑到排出的地下水中存在高含量钙、镁离子，会造成排水通道堵塞现象，本项目中采用了化学清除措施，定期对管道进行加药清除。排水系统工艺流程如图1所示。

图1 高寒地区公路隧道工程环保施工水污染处理流程示意

3.4 噪声污染防治措施

环境工程管理小组按照噪声污染的实际情况，划分了隧道内与隧道外噪声污染两大类型。在前一种类型方面，主要针对施工人员受到的噪音污染进行具体防治。措施如下：

（1）在机械设备中加装消音装置；

（2）对施工人员开展安全教育；

（3）配置了防噪音耳罩；

（4）按照施工班组安排，定期开展身体健康状况检查。在后一种类型方面，主要结合爆破、机械设备造成的噪声污染，安装了隔音屏障，在放炮时间方面进行了严格规定，同时安装了隔音门。对于噪声较大的工作，通过工程量方面的调整与安排，较好的起到了弱化噪声污染的情况。

3.5 固废污染防治措施

该隧道工程固体废物种类较多，无论是生活垃圾、施工垃圾，还是机械设备方面的配件等，均按照物理特性、化学特性方面的实际差异，将其划分成为了不可降解与可降解类型，然后按照“分类收集，集中处置”的基本原则进行有效处理。具体措施方面，对于不可降解的垃圾，集中收集后通过垃圾清运车辆运输到当地垃圾处理场处理后，将其运送至垃圾填埋场进行处置。对于可降低垃圾，则根据施工所在区域的荒地与祼地实际情况，按照环境工程标准要求进行了就地掩埋处置。除此之外，对施工人员开展了生活教育与垃圾分类培训，有效预防了生活垃圾随意堆放与乱扔乱弃的现象。另外，环境工程管理人员定期对施工场地与周边外围区域开展了固废物污染检查。

4 结语

总之，高寒地区公路隧道环保施工中以环境工程建设为主，重点集中在与隧道工程相关的土壤环境、水环境、大气环境污染防治方面。因此，需要针对不同的污染类型，制定与之匹配的防治措施。通过以上初步分析可以看出，该公路项目隧道工程环保施工问题中包括了生态、大气、水、噪声、固废污染问题。因此，建议按照具体问题，具体分析，针对性解决的基本思路，制定适用性强、适配度较高的综合防治方案，实现对不同污染的有效防治。