寧波機場路南延工程綠色建造的技術措施

羅干生

（寧波市城市基礎設施建設發展中心，浙江 寧波 315040）

1 概 述

20 世紀80 年代，聯合國提出可持續發展的概念。20 世紀末世界范圍的能源危機以及全球環境問題，使可持續發展思想和理論成為全球關注的熱點。我國將“推動綠色發展，促進人與自然和諧共生”寫入國家綱領性文件中。建筑業的能源消耗占全球能源消耗的30%左右，是可持續發展的重要內容[1]。在建設領域，綠色建造是實現綠色發展的重要途徑，是實現綠色建筑的必要手段[2]。

綠色建造是著眼于建筑全生命周期，在保證質量和安全前提下，踐行可持續發展理念，通過科學管理和先進技術，最大限度地節約資源和保護環境。綠色建造的基本理念是“環境友好，資源節約、過程安全、品質保證”[3]。

寧波機場路南延工程為機場快速路與寧奉城際線共通道建設的公鐵一體化工程。機場快速路為寧波市“四橫五縱”的快速路網中服務南部地區快速射線，寧奉城際線是銜接奉化與寧波主城之間一條重要的軌道交通骨架線路，線路示意見圖1。工程全線采用“主線高架+地面輔道”的建設形式，總長約18.8 km，共建段長11.8 km，含“4 站5 區間”。上層高架為城市快速路，雙向六車道規模。軌道層寧奉城際線列車最高運行速度120 km/h。地面輔道為雙向6 車道規模。

圖1 機場路南延工程線位示意圖

本工程于2017 年7 月開工建設，至2020 年10月建成通車。

本工程建設全過程執行綠色建造的理念。綠色建造包括前期規劃、設計、施工三個階段，重視規劃和全過程管理。從工程項目總體的角度，通過一體化設計、工廠化預制、裝配化施工、信息化管理，統籌資源，減少環境負影響，實現資源和能源的高效利用，降低工程建成后的運營養護成本。

本文重點從新技術、新工藝的角度，介紹本工程的綠色建造的技術措施。

2 綠色建造的技術措施

2.1 快速路和城際鐵路共通道規劃，集約用地

機場快速路南延高架與寧奉城際鐵路共交通廊道建設，采用雙層一體化高架布置，有利于城市空間布局的優化及土地資源集約利用。

對于一體化雙層高架橋墩，有H 型和Y 型兩種截面形式。與H 型墩相比，Y 型墩可減小下立柱間距約1.5 m，減小地面中央隔離帶寬度。本工程采用Y型墩，可進一步節約用地，結構透視見圖2。

圖2 公鐵一體化雙層高架橋透視圖

通過前期規劃的共通道總體方案，共節約土地資源近12 hm2。

2.2 綠色橋梁結構設計

（1）開展減振降噪技術研究，保護環境

機場路南延穿越規劃寧南新城，中交未來城等多個規劃新區，部分區域對噪音尤為敏感。

與獨立軌道交通高架橋相比，公鐵一體化雙層高架具有交通量平面疊加、雙層框架幾何外形的突出特點，噪聲影響顯著不同。

目前國內外對軌道交通橋梁振動噪聲的研究主要針對獨立軌道交通或道路交通進行了噪聲實測或預測研究。有文獻對已建成的上海共和新路雙層高架進行了噪聲測試，僅能反映幾個測試點位的噪聲頻譜特性，缺乏對噪聲空間傳播規律的精細預測，尚未提出有針對性的降噪措施。

為實現減振降噪的目標，本工程在國內首次系統研究雙層高架結構減振降噪技術。采用經過實測驗證的聲振耦合模型計算結果闡明了雙層高架的上層道路橋梁對下層軌道交通噪聲傳播規律的影響，明確了合建橋梁在降噪方面的優勢，提出了進一步減小合建橋梁噪聲影響的綜合措施。

合建系統的噪聲，包括上層快速路噪聲和軌道層噪聲。經研究得到以下結論：

a. 快速路路面以上、距軌道中心線20 m 以內（紅線內），公路噪聲大于軌道交通噪聲，混和噪聲由公路交通噪聲決定；

b. 人行道位置噪聲和紅線外建筑，公路交通噪聲遠小于軌道交通噪聲，混合噪聲決定于軌道交通噪聲。

由于軌道層噪聲控制絕大多數的區域，下面重點說明公鐵合建系統中軌道層噪聲的傳播規律。

由于公路小箱梁形成的鋸齒形反射面比大箱梁的平板型反射面形成的反射次數更多（凹凸部分可多次反射），延長了聲傳播的路徑，能量衰減也會有所增大。雙層高架軌道層聲場云圖見圖3。

圖3 公鐵合建軌道層聲場云圖

上層公路橋的出現，改變了軌道交通聲能量的傳播擴散方向，將耗散在路面上方的能量轉移到了側面區域，使得公路橋上方附近有限空間的軌道交通噪聲降低的同時，加劇公路橋高度以下空間的噪聲污染，見圖4，圖4 中數據的增減值，相對獨立軌道交通線路而言。由圖4 可得上層公路和下層鐵路的雙層合建橋梁主要噪聲分布規律如下：

圖4 公鐵合建軌道噪聲增減分區示意圖（單位：m）

a. 合建將增加公路橋高度以下空間的噪聲，尤其是人行道和非機動車道位置；

b. 紅線外居住區位于公路橋面高度以下的樓層，噪聲增幅隨層高增大而減弱；

c. 當層高超過公路橋面高度一定范圍時，將轉為噪聲降低，且樓層越高降幅越大。

進一步研究表明，雙層高架的軌道聲傳播方向性強，聲屏障高度影響低樓層噪聲。聲屏障超過3.5 m后，紅線外低樓層降噪效果反而降低。因此，聲屏障高度以3.5 為宜，降噪3～5 dB。

（2）新型U 形軌道梁，提升綠色品質

本工程對U 形梁進行了結構優化設計（見圖5），具有噪聲振動小，重量輕的優點，結合聲屏障能夠滿足沿線對噪音控制的需求。綜合降噪10 dB 以上，并有效減少梁上附屬設備振動，利于運營養護。

圖5 U 形軌道梁

國內首創設計的槽型梁橫向預應力試驗研究、試點應用，能夠避免U 形梁底板在列車運營荷載作用下開裂，進一步減小軌道梁的噪音、振動，提高耐久性。

（3）建橋合一的雙層高架車站，優化建筑空間，提高整體性

已建公鐵共建車站一般采用建橋分離或者建橋組合的結構形式，軌道梁單獨設置，結構整體性差，對車站凈空影響較大。

本車站采用軌道梁、車站站體、快速路橋墩蓋梁整體澆筑的多層一體化結構，從下至上依次為設備夾層和設備層（兩側為地面道路）、站廳層、軌行區及站臺層、公路層。車站縱向不設置變形縫，所有蓋梁、墩柱承臺和基礎梁板、各層梁板（包括軌道梁）均整體澆筑，僅上層快速路梁設支座擱置在橋墩蓋梁上，見圖6。縱向布置4 排快速路墩柱和9 排車站結構框架柱，橫向布置為雙柱三跨，兩邊懸挑，其中快速路墩柱在軌行區及站臺層設置轉換梁，以滿足站臺疏散要求。

圖6 車站橫斷面圖（單位：mm）

本工程車站形式的站內建筑空間布置靈活，有效減小車站體量，增加站廳凈空。站內所有構件整體澆筑且不設變形縫，整體性和抗震性能好。

2.3 “共用架橋機，架設雙層預制梁”的創新工藝，實現雙層高架橋的工業化施工

工業化施工是推進綠色建造的有效方式。工業化施工的主要標志是實現“四化”即設計體系標準化、構配件生產工廠化、現場施工裝配機械化和工程項目管理科學化。采用工廠化生產的建筑，具有進度可控、質量可控、成本可控等優勢，大大減少了施工現場粉塵、噪聲、污水等污染[5]。

針對施工期間保交和低影響建設的要求，在公鐵一體化的閉口型框架橋墩中采用“雙層預制梁”結構，以往類似工程軌道梁全部采用現澆梁[5-6]。與現澆軌道梁相比，本工程35 m 跨徑以下均為預制梁，預制梁占比提高到70%，有力推進了軌道梁制造快速化、集約化。

本工程在國內首次采用“雙層獨立梁上運梁，共用架橋機架梁”工法，圓滿解決了閉口框架橋墩中架設雙層預制梁的難題。

在提梁站處，首先通過龍門吊分別將預制的上層梁和下層軌道梁送至上層和下面的軌道層。然后采用梁上運梁的方式，通過上層運梁車、下層運梁車，將預制梁運輸至待架跨的前一跨位置，準備架梁。架梁時，上、下兩層預制梁共用一套架橋機架梁，架橋機擱置在上層蓋梁上，統籌安排。對于同一跨，先架下層軌道梁，再架上層梁，圖7 至圖9 為現場照片。

圖7 提梁站提升軌道梁

圖8 U 形軌道梁 梁上運梁

圖9 上層架橋機架設下層軌道梁

因共用架橋機，實現了工期和費用的最優化，且對地面道路交通影響小。

通過該項工藝創新，將軌道梁施工所需的場地寬度由現澆梁的20 m 左右減小至12 m 左右，為臨時保通流出了寶貴空間；與現澆梁相比，減少了支架搭設、混凝土澆筑和養護時間，單跨梁施工時間減少了10～15 d；大幅減小施工對交通環境及居住環境的影響。

2.4 UHP C 預制裝配規模化應用，推動綠色建造新技術發展

超高性能混凝土預制裝配新技術，經過多年的試驗研究和穩步推進的工程應用，在機場路南延工程中進一步實現規模化應用。全線標準寬小箱梁的橋面板濕接縫采用超高性能混凝土連接（見圖10），總長約9.2 km。同時，在該工程中試點應用以超高性能混凝土作為濕接縫的預制拼裝下部結構。

圖10 橋墩UHP C 濕接縫預制拼裝

該項技術具有鋼筋定位要求低、取消常規大量現場鋼筋焊接、免振搗、縮短工期，降低施工難度等優點，符合綠色建造理念要求。

在項目施工期間，UHPC 材料在國內處于推廣應用階段，缺乏施工和驗收的技術標準，且各廠家質量參差不齊。為嚴格控制施工質量，由建設單位、市質監站、設計院、施工單位、監理單位、UHPC 廠家、第三方檢測單位等單位組成工作團隊。施工籌備工作主要分三個階段進行。

（1）材料篩選：檢測各廠家UHPC 試件是否符合技術指標要求。

（2）材料驗證：試件符合技術指標的廠家材料，制作成試驗構件，進行構件試驗，驗證構件性能。

（3）施工和驗收技術標準研究：經過深入討論研究，形成技術文件《UHPC 施工操作技術手冊（試行）》、《濕接縫施工階段UHPC 檢測要求（試行），后期的施工和驗收均按此執行。

本工程經過大量的研究工作，提出了基于UHPC的橋梁預制拼裝成套技術，包括設計、施工、檢測、驗收等較完整的超高性能混凝土預制裝配技術標準體系，為后續類似項目積累了寶貴的經驗，推動綠色建造新技術發展。

3 結 語

本工程在常規的綠色建造技術基礎上，針對公鐵一體化雙層高架橋的特點，采取多項綠色建造技術措施，包括規劃階段節約用地的公鐵共通道建設方案；設計階段減振降噪技術研究、U 形軌道梁設計、建橋合一雙層高架車站；施工階段“共用架橋機，架設雙層預制梁”的創新綠色施工工藝，以及UHPC新材料預制裝配技術的施工、驗收標準體系研究等。以上綠色建造技術措施不僅大幅集約用地、優化城市空間布局、減少施工期間對環境的影響，而且注重改善運營期間的環境噪聲保護、減少運營養護工作。