孫一辰

（中交鐵道設(shè)計研究總院有限公司 機械動力與環(huán)境工程設(shè)計處，北京 100088）

1 概述

肯尼亞內(nèi)羅畢至馬拉巴新建標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路(以下簡稱“內(nèi)馬鐵路”) I 期項目為蒙內(nèi)鐵路(肯尼亞蒙巴薩至內(nèi)羅畢)延伸線，選線時難以繞避內(nèi)羅畢國家公園，在穿越公園路段按照要求采取了多種環(huán)保措施。通過對內(nèi)馬鐵路穿越內(nèi)羅畢國家公園環(huán)保措施的對比，分析采取環(huán)保措施后的效果，以期為以后東非地區(qū)鐵路建設(shè)施工提供借鑒。

肯尼亞內(nèi)羅畢國家公園海拔高度在1 533 ~ 1 760 m，是典型的Athi-Kapiti 生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)，總面積117.21 km2。公園內(nèi)有豐富的動物物種，包括哺乳動物、爬行動物、鳥類、兩棲動物和無脊椎動物，擁有除大象以外的大部分東非代表性動物[1]。綜合考慮內(nèi)馬鐵路I 期工程技術(shù)、經(jīng)濟、征地拆遷等因素進行多方案比選，仍難以繞避內(nèi)羅畢國家公園，線路以全橋形式穿過公園(穿越公園范圍5.86 km)，共設(shè)置橋墩179 個，施工便道5.86 km，未設(shè)置梁場、拌和站、施工營地等臨時設(shè)施。鐵路工程與公園位置關(guān)系如圖1 所示。

圖1 內(nèi)馬鐵路與內(nèi)羅畢國家公園位置關(guān)系

2 穿越公園方案設(shè)計及比選

2.1 工程方案設(shè)計

地表工程一般為路基或橋梁2 種形式，針對肯尼亞對鐵路建設(shè)用地規(guī)定單側(cè)最小購地寬度35 m 的要求，設(shè)計時對路基方案和橋梁方案進行了比較分析。

2.1.1 路基方案

考慮內(nèi)羅畢國家公園內(nèi)長頸鹿通行限高6.5 m 的特殊要求[2]，路基方案高度暫按7 m 填高考慮，以控制涵洞凈空高度，結(jié)合單側(cè)最小購地寬度35 m 的要求，路基斷面簡圖如圖2 所示。

路基設(shè)計坡度1 : 1.5、填高7 m 時，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計需要購地寬度約43 m，根據(jù)肯尼亞鐵路單側(cè)最小購地要求需購地70 m，并參照國內(nèi)鐵路線路防護柵欄通用參考圖(通線(2012) 8001)的要求，時速200 km以下鐵路一般地段采用1.8 m 高鋼筋混凝土防護柵欄，防護柵欄設(shè)置在用地界以內(nèi)0.5 m 處。因此，如果以路基形式通過公園，在工程竣工后因路基兩側(cè)防護柵欄的設(shè)置影響，實際路基占地防護寬度為69 m。

2.1.2 橋梁方案

為保證長頸鹿通過，橋梁高度按照6.5 m 凈空設(shè)計，綜合考慮工程設(shè)計占地(含與國內(nèi)對比情況)及施工期臨時占地、運營期實際占地影響，橋梁斷面簡圖如圖3 所示。

公園內(nèi)野生動物活動及游客游覽不影響鐵路的行車安全，因此內(nèi)羅畢公園特大橋穿越公園路段橋墩勿需采取防護柵欄。通車運營后，鐵路工程在公園的實際土地占用僅為橋墩占地，即沿著線路方向在橋墩處呈點狀形式占地分布。

2.1.3 路橋方案占地比較分析

（1）路基方案實際占地。結(jié)合線路縱斷面圖高程數(shù)據(jù)，穿越內(nèi)羅畢國家公園段線路平均高出地面14 m，按照路基填高14 m 測算，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計購地寬度約為58 m，肯方要求單側(cè)最小購地寬度為35 m，按照防護柵欄在購地界以內(nèi)0.5 m 的設(shè)置要求，實際防護柵欄寬度為(35-0.5)×2 = 69 m。故路基方案實際占地為防護柵欄寬度×防護柵欄設(shè)置長度= 69×5 860 = 404 340 (m2)。

（2）橋墩實際占地。根據(jù)橋梁施工圖紙，穿越公園范圍橋梁凈高平均約為14 m，參照國內(nèi)單線園端形實體橋墩通用參考圖(通橋(2012) 4103-Ⅱ)，按墩高14 m 計，縱向墩底尺寸(d)及橫向墩底尺寸(d+B)分別為2.79 m 和4.29 m，按墩截面最大面積矩形考慮為12 m2，則內(nèi)羅畢公園特大橋在公園范圍內(nèi)的橋墩占地面積約為2 148 m2(墩面積×墩數(shù)= 12×179 =2 148 (m2))。

圖2 路基斷面簡圖（單位：m）

圖3 橋梁斷面簡圖（單位：m）

（3）路橋方案占地比較分析。根據(jù)前述占地數(shù)據(jù)分析，雖然2 個方案設(shè)計占地相同，但實際占地感官差異明顯，橋梁方案與路基方案穿越公園范圍的實際占地面積比約為1 : 188 (2 148 : 404 340)；同時，從阻隔動物通行角度分析，參考國內(nèi)青藏鐵路動物通道使用情況(藏羚羊2007 年回遷從橋梁動物通道通過率已達(dá)100%[3])，路基阻隔影響大。

2.2 動物通道設(shè)計

2.2.1 動物通道限高分析

按照長頸鹿通行最小凈空＞6.5 m 進行設(shè)計。除線路起點受蒙內(nèi)鐵路預(yù)留內(nèi)馬鐵路橋臺高度6 m 限制外，內(nèi)羅畢公園特大橋已按設(shè)計最大坡度12‰起橋，在進入公園后僅前9 m 范圍不滿足最小凈空6.5 m 要求，其余路段均滿足。

2.2.2 動物通道寬度分析

由于全橋穿越公園，動物通道寬度方面僅受限于橋梁跨度影響，目前國內(nèi)簡支T 梁跨度一般有24 m和32 m。內(nèi)羅畢國家公園范圍僅有動物穿行及游人游覽需求，綜合考慮多方因素采用了目前國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)跨度為32 m 的簡支T 梁。

2.2.3 動物通道有效長度分析

結(jié)合橋墩及凈空高度綜合分析橋下空間動物有效穿行范圍。根據(jù)數(shù)據(jù)計算，在不考慮長頸鹿的情況下，內(nèi)羅畢公園特大橋動物通道長度占穿越長度的比例為91.5%，考慮長頸鹿通行要求時動物通道長度占穿越長度比例為91.3%。綜合考慮動物通道有效長度(即考慮長頸鹿通行要求有效里程范圍)與動物通道總長度占比為99.83%。因此，結(jié)合橋梁設(shè)計凈空高度分析，橋下空間范圍除了橋墩本體外，橋下空間約99%可滿足各種動物穿行需要。結(jié)合蒙內(nèi)鐵路穿越察沃國家公園橋梁動物通道設(shè)計、運營經(jīng)驗，內(nèi)羅畢公園特大橋橋孔尺寸可以滿足公園內(nèi)野生動物穿行需要。

3 環(huán)境影響分析及環(huán)保措施

3.1 大氣環(huán)境保護措施分析

3.1.1 施工期措施分析

穿越內(nèi)羅畢國家公園范圍未設(shè)置各種臨時設(shè)施，橋梁施工大氣污染主要來自各種物料運輸過程產(chǎn)生的揚塵及運輸車輛、施工機械的內(nèi)燃機廢氣排放。一是針對施工揚塵，施工便道采取了壓實路面、杜絕車輛超載行駛，并結(jié)合天氣情況制定了合理的灑水降塵措施；對易產(chǎn)生揚塵的物料在臨時堆放、運輸時采取苫蓋措施，對裸露場地定期灑水保持場地潮濕，最大限度降低揚塵。二是針對施工機械、車輛廢氣排放管控，各種施工機械、車輛基本以壓燃式內(nèi)燃機為動力，使用中排放大氣污染物以碳煙顆粒、NOX、CO為主；施工中對各種機械車輛定點定期保養(yǎng)、采用低硫柴油等措施，保證各種機械及車輛內(nèi)燃機處在最佳工況，有效降低了廢氣排放。

3.1.2 運營期措施分析

鐵路運輸嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)程要求，不存在超載超速情況，因而鐵路機車內(nèi)燃機運行過程不會出現(xiàn)非正常工況廢氣排放。對于易產(chǎn)生揚塵的煤炭、礦石等貨物運輸采取裝車站噴灑抑塵劑、苫蓋等措施降低列車運行產(chǎn)生的揚塵影響。

3.2 水環(huán)境保護措施分析

3.2.1 施工期水環(huán)境保護措施

穿越公園范圍未設(shè)置各種臨時設(shè)施，僅有橋墩施工時產(chǎn)生水環(huán)境影響，即水中墩施工和橋墩施工時產(chǎn)生的泥漿廢水。

（1）橋墩施工河流保護措施。結(jié)合施工圖及衛(wèi)星影像分析內(nèi)馬鐵路穿越公園范圍共有4 條河流，其中最南端的Mbagathi 河為公園南邊界，其余3 條河流為其支流，河流最大寬度為15 m。施工圖設(shè)計時為了減少在公園范圍內(nèi)的施工時間、加快完成橋梁施工后的恢復(fù)工作，采用了國內(nèi)目前技術(shù)最成熟、跨度為32 m 的標(biāo)準(zhǔn)梁，如跨越Ormanye River 時河流兩側(cè)橋墩布孔遠(yuǎn)離岸邊并可一跨過河、無水中墩(見圖4)。

圖4 橋梁跨越Ormanye River

（2）橋墩施工泥漿處理措施。針對橋墩施工泥漿，將國內(nèi)成熟橋墩施工泥漿廢水處理經(jīng)驗運用到該鐵路建設(shè)中，工藝如圖5 所示[4]。橋墩基礎(chǔ)施工出渣避免了渣體入河，并清運至公園范圍以外妥善處置，在施工結(jié)束后及時平整恢復(fù)場地。同時，對施工過程車輛、機械都安裝漏油信號傳感器，將漏油可能產(chǎn)生的水環(huán)境影響程度降至最低[5-8]。

圖5 施工泥漿廢水處理工藝圖

3.2.2 運營期水環(huán)境保護措施

（1）橋面雨水影響。橋梁采用通用圖，全橋為有砟軌道，梁體構(gòu)筑物主要成分為水泥，即道砟及梁體構(gòu)筑物主要物質(zhì)構(gòu)成均為天然無機鹽成分，雨季時基本不含水中溶解性污染物。

（2）客車排水保護措施。內(nèi)馬鐵路客車采用國內(nèi)新型密閉式車體，車內(nèi)廁所配有真空集便系統(tǒng)，運營中廁所污水和洗漱廢水統(tǒng)一匯入車內(nèi)自帶的污物箱(通常單箱容量400 L)并統(tǒng)一在內(nèi)羅畢終點站進行卸污，將污物按照肯尼亞環(huán)保要求進行后續(xù)處理，旅客列車運營中不存在沿途排放污水現(xiàn)象。

（3）危險品貨物運輸防護措施。內(nèi)羅畢公園特大橋全橋采取了護輪軌措施，極大降低了列車出軌幾率，同時穿越公園范圍線路為直線，也進一步降低了出軌幾率。在運營管理上，結(jié)合蒙內(nèi)鐵路由中國人管理并逐步移交肯尼亞的方式，將可以延續(xù)中國鐵路運營管理模式以保證運營安全。因此，內(nèi)馬鐵路運營期，成品油運輸列車通過公園范圍出現(xiàn)列車傾覆導(dǎo)致污染公園水環(huán)境的概率低。

3.3 噪聲振動保護措施分析

噪聲、振動影響往往同時產(chǎn)生，對公園內(nèi)野生動物來說，施工期影響大于運營期。

3.3.1 施工期噪聲振動保護措施

施工期噪聲影響最大的環(huán)節(jié)為橋墩打樁施工，其次為運輸車輛行駛。與公園管理部門充分溝通協(xié)商高強度高噪聲振動設(shè)備的使用時間，選擇動物活動少的時段進行作業(yè)并避開動物遷徙期；同時，考慮夜間噪 聲傳播影響范圍廣、照明對鳥類等動物活動影響大等因素，工程安排上減少了夜間施工。對運輸車輛、施工機械確保正常工況運轉(zhuǎn)以減輕噪聲、振動影響。

3.3.2 運營期噪聲振動保護措施

按照要求對內(nèi)羅畢公園特大橋穿越內(nèi)羅畢公園橋梁范圍雙側(cè)設(shè)置聲屏障措施，原位于橋梁附近棲息的野生動物因施工已遠(yuǎn)離鐵路沿線重新筑巢，列車運行振動遠(yuǎn)小于施工機械振動強度。

3.4 固體廢物處理措施分析

施工期未設(shè)置各種梁場、拌和站、施工營地等臨時設(shè)施，施工過程的棄土等固體廢物均運至公園以外指定地點妥善處置；施工結(jié)束后，拆除回收施工圍擋并恢復(fù)原地貌。運營期，內(nèi)馬鐵路采用的客車車體為密閉結(jié)構(gòu)，旅客不能隨意向窗外拋扔雜物。

4 結(jié)束語

通過對內(nèi)馬鐵路穿越內(nèi)羅畢國家公園方案的設(shè)計比選及采取各項環(huán)保措施的分析，環(huán)保措施在土地節(jié)約與保護、動物通道設(shè)置、大氣環(huán)境影響、水環(huán)境影響、噪聲振動影響、固體廢棄物等方面都起到了一定的作用。設(shè)計、施工過程中充分與肯尼亞環(huán)保部門、公園管理部門等溝通協(xié)商，工程建設(shè)全過程貫徹執(zhí)行環(huán)評及當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，并不斷優(yōu)化設(shè)計、完善施工組織計劃，以實現(xiàn)對公園環(huán)境的最大保護。這是在蒙內(nèi)鐵路穿越察沃國家公園橋梁滿足長頸鹿等各類動物通行需要，對動物遷徙基本沒有影響[9]經(jīng)驗上的進一步優(yōu)化，由此形成的經(jīng)過實踐檢驗、行之有效的環(huán)保措施，對于我國繼續(xù)開展東非地區(qū)鐵路建設(shè)具有一定的借鑒意義。