蒙内铁路桥涵的修建及其环境保护

徐锋，丁树清，尤浩，樊凤军，李沛，曹忠露

（1.中交第一航务工程局有限公司，天津300461；2.中国路桥工程有限责任公司，北京100011；3.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津300222）

蒙内铁路桥涵的修建及其环境保护

徐锋1，丁树清2，尤浩1，樊凤军1，李沛3，曹忠露3

（1.中交第一航务工程局有限公司，天津300461；2.中国路桥工程有限责任公司，北京100011；3.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津300222）

在总结蒙内铁路桥涵修建经验的基础上，分析了沿线设施和环境对桥涵修建的影响和要求，阐述了新建桥涵式样、孔径、基础类型的选择原则以及特殊地区桥涵修建的注意事项，总结了桥涵修建对生态环境与水土保持的影响及采取的措施。可为非洲地区其他铁路工程中的桥涵修建提供相应的参考。

蒙内铁路；桥涵修建；环境保护；技术措施

0 引言

新建蒙巴萨—内罗毕铁路位于肯尼亚境内，呈东南至西北走向，经过海岸省、东部省、内罗毕特区，是连接港口城市蒙巴萨和首都内罗毕的标轨铁路，主线线路长度为472.253 km，共设梁式特大、大、中桥梁72座，计29 623.8延米，桥梁长度约占线路总长度的6.3%[1-2]；涵洞共有1 044座，26 697横延米，约2.2座/km；框架桥14座，计540延米（5 390 m2）；公路桥35座，计1 938延米（15 368 m2）。港区联络线线路长度为7.25 km，设涵洞15座，650横延米；公路桥5座，计350延米（3 388 m2）。港内联络线线路长度为4.636 km，设大桥1座，计161.52延米；涵洞10座，300横延米；公路桥2座，计160延米（3 490 m2）。

本文基于蒙内铁路的建设情况，在总结蒙内铁路桥涵修建经验的基础上，分析了其沿线设施和环境对桥涵修建的影响和要求，阐述了新建桥涵式样、孔径、基础类型的选择原则以及特殊地区桥涵修建的注意事项，总结了桥涵修建对生态环境与水土保持的影响及采取的措施，从而为非洲地区其他铁路工程中的桥涵修建提供相应的参考。

1 沿线情况对桥涵修建的影响和要求

1.1 沿线农田排灌、水利工程（含规划）及水工建筑物、水源保护区、国家重点保护野生动植物区等的影响和要求

在沿线农田区域有排灌需要的地方均设置排灌桥涵，对于重要的排灌系统，采用梁式桥跨越，局部小的灌溉渠采用盖板涵和框架涵跨越；沿线分布有多处国家公园、湿地及野生动物保护区，这部分多考虑桥涵工程，预留动物通道，以保障因工程修建不会对湿地进行破坏及对沿线动物迁徙造成影响，同时涵洞的高度和宽度要满足沿线大型野生动物通行的要求。

1.2 沿线水陆交通、地下管线现状及规划的影响和要求

沿线河流均无通航要求；沿线大部分地区地表水、地下水水质良好，对混凝土结构不具侵蚀性；蒙巴萨近海地区地表水含盐量较高，具有中等侵蚀性。线路与A109公路交叉，铁路下穿公路，同时铁路上跨去往卡加多的既有铁路、水泥厂铁路及部分既有米轨铁路。线路在公铁交叉处均设置立交桥涵，按照相应规范及道路标准办理。对于地下管线设置保护涵，对部分与线路平行的地段，对涵管进行改移。

1.3 城市规划对铁路桥涵布设的要求

沿线经过地区人烟稀少，多为平原和草原，离城镇较远。对于城镇、港区附近铁路桥涵按现状并结合规划要求设置，对城市、港区附近的桥式考虑与周围环境协调并适当考虑美观的要求[3-4]。桥涵设置力求与周围环境融合，桥涵孔径酌留余量，以满足城市今后发展的需要。

2 新建桥涵式样、孔径、基础类型的选择及设计原则

2.1 桥梁孔跨布置及桥式

桥梁上部的结构形式优先采用小跨度预应力混凝土简支结构，跨度以32 m、24 m为主。当跨越道路、河流，需要较大跨度时，可选用钢梁、预应力混凝土连续梁，对于跨越大型河谷或山谷需要特大跨度时，可选择拱桥、连续刚构或连续钢梁（或拱加劲连续钢梁）等桥式。重点特殊桥梁的选型应充分考虑抗震因素，在不同类型桥式选择时，优先采用抗震性能好的桥式；相同类型桥式比选时，选用材料延性好以及结构轻型的结构形式。

现拟定以10 m和15 m路基高度进行路桥分界论证，选取CK255+700~CK256+100里程范围研究。以10 m路基高度为界，若采用桥梁代替路基，CK255+750.38~CK256+030.05为桥梁里程范围，桥全长279.67 m，概算为20 537 956元人民币，若采用路基通过，概算为2 367 111元；以15 m路基高度为界，若采用桥梁代替路基，CK255+819.3~CK255+980.14为桥梁里程范围，桥全长160.84 m，概算为15 239 185元，若采用路基通过，概算为1 654 982元。

结合肯尼亚国情，根据桥梁与路基的工程数量概算指标，桥梁指标较大，故不能以经济指标来确定路桥分界。考虑较高路基占地宽度大，永久性占地和拆迁数量也自然较多；高路基不易压实，对地基承载力要求高，且易造成工后沉降大、雨水冲刷边坡严重，使得高路基的施工质量和运营病害问题增多；高路基需要巨大的填方量，占用大量农田，影响农业生产和环境，在线路两旁所形成的大小不等、形状不一的取土坑，破坏了水土保持，影响了线路周边的自然环境。结合桥梁设计中桥台的高度，为降低桥梁在整个项目中的比例，故选择10 m路基高度作为路桥分界高度比较合理。

桥跨布置应结合地形地貌、河流水文、工程地质、跨越功能、工程投资、施工工期、施工技术条件等因素，综合比选。一般宜32 m等跨布置，24 m为调跨用。若跨越道路、河流且能满足跨越要求时，原则上优先考虑简支梁。除受水文和地形条件控制的个别桥渡采用非简支结构外，一般桥渡尽量采用简支结构。同一座桥的跨度组合一般不宜超过两种。位于地质复杂及陡坡地段的桥梁，应避免设置高桥台大锥体，宜适当延长桥孔。跨越泥石流沟谷时，应按照宁桥勿涵，宁大勿小，留足净空，沟中不设或少设墩的原则，勿留后患。

跨越道（铁）路时，应根据所跨越空间和容许的结构建筑高度，选择相适应的各种桥式方案进行综合比选：跨越各级公路、地方道路或有地方规划道路要求的桥梁，应满足其规划要求，并留足净空。若受立交控制、为争取净高或跨度者，可采用钢筋混凝土框架桥或其它桥型结构。跨越河流时，应考虑桥墩对行洪的影响。

2.2 墩台类型选择

桥台采用T形桥台。一般桥墩采用圆端形实体（或空心）墩。对墩高小于30 m者，采用圆端形实体桥墩，对墩高大于30 m者，采用圆端形空心桥墩。城市附近、穿越风景区的桥梁墩台，应结合景观设计选择外形美观的墩台类型。跨线公路立交桥一般路幅总宽在15 m以内采用双柱墩，超过15 m者采用三柱墩。

桥台类型的选择应因地制宜，尽量选用节省造价、方便施工的轻型台。

2.3 基础类型选择

当水深较浅、持力层埋置不深或基岩覆盖层较薄时，一般采用明挖基础；反之，则采用钻（挖）孔桩基础；特殊情况下采用挖井基础、沉井基础或其它基础类型。钻孔桩直径一般采用桩径1.0 m、1.25 m、1.5 m，优先选用小直径桩。

2.4 涵洞

涵洞式样选用：涵洞一般采用钢筋混凝土盖板箱涵、钢筋混凝土框架涵或圆涵；受地形控制或改沟困难者，可采用钢筋混凝土倒虹吸管或渡槽等。

涵洞孔径选用：孔径原则上以流量大小来选定，孔径和净高满足现行规范要求，排洪涵孔径不得小于1.25 m。交通涵根据与地方有关部门签定的协议确定，立交涵应尽量避免涵内积水，必要时设置排水沟。农村通过小型拖拉机和农用车的交通涵孔径不小于4.0 m。

涵洞设计：涵顶至轨底的高度不应小于1.2 m，当斜交涵的斜交角度大于10°时，应斜交设置；涵洞基础应计算工后沉降，其工后沉降量不应大于100 mm；膨胀土地基处原则上采用框架箱涵，膨胀土地区（基）上的涵洞应先处理再做基础及涵身，而对地基的处理则应视其地质条件采取换填等处理措施。排洪兼立交的涵洞或涵洞入口地势平坦，涵前不允许积水或积水高度受限制的涵洞，孔径应加大一级。

2.5 跨线建筑物

一般情况下为便于施工，桥梁最大跨度不宜大于30 m。桥跨选择10 m、13 m、16 m、20 m、25 m、30 m等标准孔跨，每座桥孔跨不少于3孔，优先选用预应力混凝土空心板梁。路面净宽及人行道宽度按既有公路等级标准和与地方签订的意向性协议设置。对跨线公路桥或人行天桥，除应在双侧设置人行道栏杆外，还应在跨越铁路的孔跨设置屏蔽防护网，确保行人安全。

2.6 特殊地区桥涵

高烈度地震区桥涵建筑物宜选择技术上先进、经济上合理和便于修复加固的结构形式。桥梁上部结构形式及跨度优先采用预应力混凝土结构，以24 m、32 m简支T梁为主，特殊情况下可采用大跨度的混凝土结构、钢结构、钢混组合结构。桥墩截面形式优先选用抗震性好的圆端形或圆形。桥台一般采用矩形空心桥台。

桥位选择时必须考虑尽可能避开断层破碎带等不良地质，若确实不能避开，应有一定安全距离，并加大基础埋置深度，同时加强基础设计，最大限度防止基础自身破坏。同时还应避开或远离危岩落石地段，防止地震时巨石对桥墩桥台的撞击破坏，若确实不能避开，应采取清除危岩、挂网喷锚等主动防护措施，同时应采取有效的被动防护，如柔性防护、或加强墩台自身强度。位于液化土或软土地基上的小桥，可在桥墩、桥台的基础间设置支撑或河床采用浆砌片石铺砌作为抗震措施。对较高烈度地震区域桥梁应尽量控制墩高，根据桥址的地震烈度设置防止落梁措施。应重视路桥过渡段设计，提高回填材料性能和施工质量。

位于软土地基上的桥涵，采用钻孔桩基础、换填砂夹卵石土、碎石桩或旋喷桩等工程措施进行处理。

位于膨胀土地区的桥涵，要求施工中注意防水，基坑开挖后及时封闭砌筑。

位于港区及近海地区的桥涵，海水侵蚀对桥涵的影响，设计时要求所有墩台身、承台、桩基圬工中钢筋最小保护层不得小于7 cm，对于有化学侵蚀或氯盐侵蚀的地方，桩基、承台及承台以上2 m高度中的混凝土均需要添加混凝土减缩防裂防水密实剂。

3 蒙内铁路桥涵修建对生态环境与水土保持的影响及采取措施

线路行经平原区和高原区。蒙巴萨位处印度洋西岸，沿线地形总体上呈现西高东低的特点，线路穿越不同的自然地带，沿线有农田、灌丛草地、典型草地、沙地、低山丘陵、荒漠草地、河流、湖泊等交错分布，形成多样的生态环境类型。线路位于热带季风区，但受其地势较高的影响，为热带草原气候，降水季节差异较大[5-6]。沿海地区湿热，高原气候温和。自然植被为热带稀树草原。沿线分布有多处国家公园、湿地及野生动物保护区。

若本线桥涵工程措施不当，对生态环境与水土保持有一定影响，主要为：可能影响城市道路、公路交通不畅，影响人们的生活；对于植被茂密，动物活动频繁的地区，可能影响动物的活动；对于跨河、跨海的桥涵，桥梁墩台可能引起河流上下游局部水位变化，改变地表水汇集、排放条件、产生局部的冲刷、淤积。桥涵基础开挖及钻孔桩的施工，弃方及泥浆的处理不当，可能会环境污染和植被的破坏。

为了保护环境，减小桥涵修建对生态环境与水土保持的影响，应根据环境评价结论采取相应措施，并在工程建设中贯彻落实环保工程与主体工程同时设计、同时施工和同时运营的“三同时”原则，尽最大限度地弥补工程对环境造成的不利影响。

本线桥涵的设置及修建主要采取了以下措施：跨越城市道路、公路的桥梁及人行立交桥涵孔跨、净空高度应满足交通及地方的经济发展需要。线路尽可能避开生态保护核心区，对确实不能避开的尽可能设桥或涵洞，最大限度地增加桥下活动的范围。合理选择桥涵位置，尽量保持原有天然河道及水流状态，桥跨宁宽勿窄，以免造成对河道的冲刷和桥前壅水过高而引起河岸冲刷，避免弃土堵塞河道，破坏河流附近的自然环境。桥梁施工中桥墩基础尽量采用钻、挖孔桩，减少开挖。本线的弃碴及相关的防护工程，由路基专业统一调配和处理。弃碴场位置的选择，应统一规划，尽量选择荒地或旱地进行弃碴，并远离河道、库塘，不堵塞或压缩河床、以免恶化河流水文条件，作好碴体的防护工程（弃碴挡墙）防止流失，弃碴场竣工以后进行复垦以恢复植被或种草植树防止水土流失。尽量减少基坑开挖等临时工程对环境的影响，做到桥涵工程与环境景观的协调统一。桥梁设计时，给出必要的防止河岸冲刷的工程防护措施。

4 结语

蒙内铁路桥涵的修建，在充分考虑沿线环境对其影响和要求的基础上，对新建桥涵的式样、孔径和基础类型等进行了合理的选择，并在施工工程中采取有效措施降低桥涵修建对生态环境与水土保持的影响。实践表明，蒙内铁路桥涵的修建对沿线水质无明显影响，沿线自然景观和生态环境得到了有效保护。

[1]喻乐.肯尼亚蒙内铁路引入蒙巴萨枢纽方案[J].铁道运营技术，2015，21（3）：46-51. YU le.Mombasa hub project of Mombasa-Nairobi standard gauge railway,Kenya[J].Railway Operation Technology,2015,21(3):46-51.

[2]王晓伟.肯尼亚蒙巴萨至内罗毕标轨铁路工程环境影响评价的研究[D].湖南：湖南大学，2016. WANG Xiao-wei.Environmental impact assessment of Mombasa to Nairobi standard gauge railway project,Kenya[D].Hunan:Hunan University,2016.

[3]Government of Kenya.Kilifi district strategic plan for implementation of the national population policy for sustainable development [R].National coordination agency for population and development. 2005.

[4]GRILO C,BISSONNETTE J A,SANTOS-REIS M.Response of carnivores to existing highway culverts and underpass:implication for road planning and mitigation[J].Biodiversity and Conservation, 2008,17(7):1 685-1 699.

[5]储文静.肯尼亚蒙内标准轨铁路主要工程地质问题及对策分析[J].铁道勘察，2016（1）：68-70. CHU Wen-jing.Major engineering geology problem and solutions for Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway Project in Kenya[J]. Railway Investigation and Surveying,2016(1):68-70.

[6]王晓伟.肯尼亚蒙巴萨至内罗毕标轨铁路工程环境影响评价的研究[D].湖南，湖南大学，2016. WANG Xiao-wei.Environmental impact assessment of Mombasa to Nairobi Standard Gauge Railway project,Kenya[D].Hunan:Hunan University,2016.

Bridge and culvert construction and its environment protection measures of Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway

XU Feng1,DING Shu-qing2,YOU Hao1,FAN Feng-jun1,LI Pei3,CAO Zhong-lu3
（1.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China;2.China Road and Bridge Co.,Ltd.,Beijing 100011, China;3.CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China）

Based on the construction experiences of bridge and culvert in Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway,we analyzed the impact and requirements of roadside facilities and environments on the construction of bridge and culvert，discussed the selection principle of type,span and foundation of new bridge and culvert,and the precautions for the construction of bridges and culverts in special areas,summarized the influence of bridge and culvert construction on ecological environment,soil and water conservation and the environment protection measures,which could provide a reference for the bridge and culvert construction in other similar railway engineering of Africa.

Mombasa-Nairobi Standard Gauge Railway;bridge and culvert construction;environment protection;technical measures

TU528；U445.4

B

2095-7874（2017）07-0076-04

10.7640/zggwjs201707018

2017-03-23

徐锋（1976—），男，山东莱芜人，高级工程师，公路工程专业。E-mail：875958116@qq.com