绿色勘察在阿布贾（Abuja）城轨项目工程勘察中的运用

阿布贾（Abuja）位于西非热带雨淋与沙漠的过渡地带，生态环境十分脆弱，在其城轨项目的工程勘察中，为有效保护和减少地质勘察工作对自然生态环境的影响，工程地质勘察全过程实施“绿色化”“生态化”，取到良好效果和声誉，是中国勘察理念走出去并立足非洲市场的又一典范。就项目绿色勘察所采用的工艺、工法及保护措施进行总结，对于从事类似工程地质环境条件下的海外工程地质勘察项目的人员及管理具有一定的参考借鉴意义。

绿色勘察；

保护；

生态环境；

运用；

总结

P624 A

［定稿日期］2022-05-25

［作者简介］龙清亮（1972—），男，本科，高级工程师，主要从事工程地质勘察工作。

1 概述

1.1 项目概述

阿布贾（Abuja）为尼日利亚国（Nigeria）首都联邦区，位于非洲西部，其城市轨道交通工程项目（简称城轨项目）由3条线路组成，主要连接阿布贾（Abuja）市中心与首都国际机场、库巴（Kuba）卫星城及首都工业园区，总长77.78 km。于2007年与中国签约，合同总额16.15亿美元，其中中国进出口银行优贷5亿美元，其余为当地配套资金，合同建设工期4年，为EPC交钥匙工程。业主是尼日利亚（Nigeria）联邦首都地区部，咨询单位为比利时（Belgium）超弦铁路咨询有限公司（Transurb Technirail Consult Ltd）。是一条由中国主导的集融资、设计、施工、机电设备、机车车辆、运营于一体的全产业链“走出去”城市轨道交通项目，是中非合作论坛约翰内斯堡峰会召开以后的一项重要合作成果，也是由中国主导发起的“一带一路”发展战略的重要体现，并成为习主席提出的实施“走出去”和“投建营一体化”全产业链的成功范例。

本工程是尼日利亚国（Nigeria）第一条也是西非地区第一条正式开始实施的城市轨道项目。采用中国铁路技术标准，标准轨距、双线、设计速度目标100 km/h、正线采用无缝线路、车辆段停车场采用普通线路、内燃牵引、2动2拖4节编组、工程远期预留电气化条件。项目实施有效缓解阿布贾（Abuja）市政道路交通压力，为首都地区的发展注入新活力，对推动首都及周边区域社会经济发展具有重要意义。项目的建成具有强大的国际效应，也是中国标准走出去的重要典范。

1.2 工程概况

项目主要由路基工程（含车站）及桥梁工程组成，无隧道工程。3条线合计设28座铁路桥、10座框架桥、18 座人行天桥、25座跨线公路桥、102座涵洞；
路基以小填小挖为主，合计开挖土石方842.5万m3，填方28.12万m3；
合计车站32座，建筑总面积165 583 m3（站内房屋123 532 m3，站台天桥雨棚共139 526 m3，站外附属房屋12 525 m3）。车辆段2个，段内共61个建筑，总建筑面积170 021 m3。

1.3 自然地理及地质特征概况

阿布贾（Abuja）位于尼日利亚（Nigeria）东北部豪撒平原上，属高平原侵蚀、剥蚀地貌，海拔380～430 m，地形起伏不大，相对平坦开阔，局部有孤山，地貌概况见图1。

场区地表第四系覆土厚度不大，一般坡面地带厚0～2 m，干硬状，砂性强，低洼地带分布季节性软土层，厚1～5 m，雨季泡水饱而松软，旱季失水干硬；
下伏基岩为前寒武系变质岩之混合岩、片麻岩、片岩等，属硬质岩类，岩体风化差异明显，全风化带（W4）～强风化带（W3）厚一般10～30 m，局部厚达40 m，岩层全风化带（W4）情况见图2。由于岩体风化层（W4+W3）厚度较大，是区内主要的含水地层，也是当地居民饮用水的取、供水层位。

2 绿色勘察的运用

绿色勘察是一个系统工程，其理念为3个方面内容，其一是减少施工过程中对环境的扰动；
其二是减少施工过程中污染物对环境的影响；
其三是加强施工完成后对生态环境的恢复治理［1］。本着为满足业主要求和保护当地生态环境需要，阿布贾（Abuja）城轨项目地质勘察要求全程推行绿色勘察理念［2］，从项目勘察管理制度的制定、勘察方法的选用、钻孔前的措施、钻进过程的防护、钻孔结束后的恢复处理等均要有严格的要求和管控，用制度管控施工，全程达到绿色勘察要求，完成勘察工作的同进也要达到了对环境更好的保护［3］，项目的成功实施为中国绿色勘察理念和技术真正走出去，在非洲广大的勘察市场树立了典范。

2.1 勘察制度的制定

项目开始前制定绿色勘察管理相关制度，明确绿色勘察管理方法、奖罚细则和由多项具体措施构成的实施方案，并在员工培训中大力宣讲，做到人人参与，人人知晓，并设置项目组，依据建设工程项目管理进行管理，以PDCA循环（行划、实施、检查、改善）或以“计划到位、责任到位、检查到位、激励到位”简单有效的管理模式执行具体措施，同时建立特定项目环境事件风险识别、治理与应急预案等制度，明确绿色勘察目标和技术手段，加强施工人员绿色勘察意识，严格管理施工人员行为，强化过程责任［4-5］。

2.2 勘察方法的选用

结合场区地形地貌、工程地质条件及工程具体设置情况，采用占地少、对地表环境破坏性小、钻进速度快、先进便携、搬迁方便的轻便型勘察設备和环保型的钻孔防护措施，并以原位测试代替机动钻孔、以钻孔代替探槽减少对地表开挖破坏的原则开展全线地质勘察工作。

2.2.1 路基（含站场）工程

位于沟槽且分布有软土层的特殊路基地段，以双桥静力触探为主，选取一定数量的静力触探孔施作孔内十字板剪切试验，同时每个段落单独施作1～3孔次的全孔动力触探试验，另外每个段落再施作1～3个机动钻孔以采取原状样品和进行标准贯入试验，各勘察方法相互对比印证，求取各土层的物理力学指标；
对于未分布有软土层的一般坡面路基地段，采用背包钻机勘探，能快速搬迁和快速完成，很好地查清了地层地构，达到设计要求，对生态环境基本未产生影响。

2.2.2 桥梁工程

桥梁工程为本项目的重点结构工程，也为重点勘察的主体工程，勘察孔分一般性钻孔和控制性钻孔，一般性钻孔占桥梁钻孔的2/3，其余为探制性钻孔。一般性钻孔采用背包钻机实施，钻入基岩弱风化层（W2）不小于5 m即可终孔，而控制性钻孔则采用YQZ-30型液压轻便钻机，需钻至基岩弱风化层（W2）不小于10 m，也为采取一样数量原状土样和岩石样品的钻孔，这满足取样要求，孔径不小于91 mm，相对于国内的重型钻机，这种型号的钻机在本场地勘察中的优点突出，钻机轻便、拆迁搬运快、占地小、钻进速度较快，可大大减少施工过程的辅助时间，提高施工效率［6］，每个钻孔的施钻时间基本在一天内完成，同时对地表的破坏较小，钻孔结束后对地表的恢复也较容易，采用这种轻便快速的钻机，施钻过程对生态环境的影响已降到最低。

2.2.3 站后及相关工程

由于站后房建规模不大，基本采用独立基础，对地基的要求不高，因此以背包钻机勘察为主，每个车站工程再用YQZ-30型轻便型钻机进行1～3孔控制性钻孔，并施作标准贯入试验或动力触探试验等原位测试及采取原状岩（土）样品的工作。

2.2.4 钻进冲洗液采用环保型泥浆

由于当地居民和工厂没有统一完善的市政供水系统，其饮用水均采用的自打井取水的方式供给，打井一般30～50 m，抽取的全是基岩全风化层（W4）—强风化层（W3）等地表浅层的孔隙潜水，此层水深受地表水及地表活动的影响，因此钻孔要尽量减少对地下水体的影响和危害［7］，特别是钻探冲洗液的选用需慎重，常规钻孔采用的泥浆冲洗液原材料对环境存在一定的潜在污染和毒性危害，将使钻探施工泥浆废料成为地质勘察过程中的一大污染源［8］，已不能在本项目勘察中常规使用，因此本项目选用生物聚合物环保型泥浆，虽然这种材料价格较常规冲洗液的高很多，但其在钻探过程中不仅能更好地起到润滑、防塌、封堵、抑制等作用，还能满足生物的自然降解，不会破坏外界的酸碱平衡，且无毒性，避免泥浆组分以及废浆液对环境产生污染，特别是对地下水体的破坏影响，更好地实现了生产与环境的协调发展。

2.3 开钻前的准备工作及保护措施

（1）人工搬运机具和工作通行尽量利用原有道路，尽可减少新修建道路和对树木砍伐及破坏植被。

（2）钻孔机台尽量减少开挖，一般地段尽量不挖，以方木条（板）辅以垫平的原则，位于斜坡地段的钻孔，采用半挖半填的方式，开挖部分的土体装编织袋堆码在另一侧的方式筑平机台，较陡地段采用脚手架依山势搭建。同时在机台下部必须铺设塑料布、防渗布等地面隔层措施，以防循环液及机具油料渗入地下土体造成污染。位于居民区、工厂房、林地耕地、城市内场地的钻孔其相关设备底座加设防护垫层，使之与地面隔离。开挖地段地表均要先对地表植被进行揭层，并将草皮摆放在附近加以保护，以便完孔后及时恢复。

（3）准备配套齐全的钻探设备，达到快速开钻，快速结束的有序进行。

（4）循环池就近开挖并用防渗布铺设防渗，防止循环液渗处地下。

（5）城市或人口密集的地段，设置彩钢板围护栏，一方面防围观引起安全问题，另一方面也达到了一定的隔音效果，降低了噪音，减少对周边居民的影响。

（6）设施非必要不进入场地，场地应尽量简洁整齐，所有设备器具归类摆放整齐，并悬挂必要的警示牌、施工牌等，禁止非施工人员进入场地。

（7）场地附近设塑料桶或垃圾袋等，用于置放废弃物和生活垃圾，每天清理。

2.4 钻进中的防护措施

（1）鉴于设备的动力，通过测试，地表土层及全风化带（W4）厚度小于15 m的地段，下套管和拔管是可行的，反之就难以实现，因此，在地表土层及全风化带（W4）厚度小于15 m的地段钻孔采用下套管跟管钻进，而下伏完整基岩使用清水钻进；
对于厚度大于15 m的地段难以下套管，由于基岩风化层呈砂砾状，胶结性差、水敏性强、易坍塌漏失、泥砂质成分易被冲蚀，钻探过程中如没有冲洗液的防护将会造成严重垮孔，重者引起地面塌陷，因而此范围内钻探就采用生物聚合物环保型冲洗液材料防护钻进，冲洗液流入循环池中循环使用，严禁流于坡面上，污染环境。跟管和清水钻进以及一定深度内才使用环保型冲洗液对环境的影响已降到最低程度，有效化解地质勘察工作和生态环境保护之间的矛盾。

（2）加强对钻机等设备的日常管理和开钻前的维护检查，确保机具状况良好，防止油料泄露，污染环境。

（3）对已废弃的机具配件、破损岩心箱、生活垃圾等及时清理到当地垃圾处理场，不能随意丢弃，更不得向流水中倾倒。

（4）快速钻进和完成试验、取样工作，快速完成钻探作业，减少在每个场地的停留时间和对钻机台附近植被的破坏。

（5）地质技术人员在钻孔结束后尽快验孔并处理掉岩芯，如重点钻孔咨询工程师需要查看但又不能及时到场的情况时，先将岩芯运回住地保存以便后期核查。

2.5 钻孔结束后的恢复处理

（1）钻孔结束后收走所有的设备、设施，原地除岩芯外不遗留任何废弃物。

（2）终孔24 h，在量测钻孔稳定水位完成时后，将岩芯丢入钻孔中并封孔，對机台因场地平整开挖部分和泥浆池进行回填，尽量恢复原地貌，并将先前保存的草皮复位，在城市绿化带或公共绿化区域，如草皮复位不够，则需另购草皮以完全复原，有特别要求的地段，可进行人工植花草、苗木等。

3 绿色勘察的运用效果评价

3.1 勘察工作取得了业主及地方人民的支持和赞扬

勘察过程所采取的防护举措有效地保护了生态环境，效果有目共睹，基本达到了“零排放”和“零污染”，成功化解了工程地质勘察工作和脆弱的生态环境保护之间的矛盾，赢得了业主及当地相关政府部门的大力支持和赞扬，同时获得了当地人民群众对地质勘察工作的理解和较高评价。

3.2 勘察成果得到了咨询方的高度认可

通过大量的静力触探试验、十字板剪切试验、动力触探试验、标准惯入试验等原位测试成果结合原状样品的室内分析成果，充分查清了各岩土层的物理力学参数，大量的原位测试数据和室内试验数据运用完全迎合了国际咨询工程师一贯特别注重数据支撑工程设计的理念，加之开展的一定量的工程机动钻孔，对于场区相对间单的工程地质条件来说已完全能查清地层岩性及地层结构，满足设计要求和工程施工需要，因此勘察成果资料每次提交都得到咨询方的高度认可和验收，均第一时间同意开放设计，减少了很多的解释和协调环节。

3.3 勘察资料的准确性得到了施工和运营的检验

本项目在施工中没有出现一处因地质资料不符而产生的变更，说明勘察地质成果详实、准确，同时本项目2017年通车运营至今，没有出现工程质量问题，工程状态良好，通过了安全运营检验，达到了预期的目的，得到了业主的充分肯定。

4 结束语

（1）在海外EPC项目中，业主往往委托一家专门的咨询工程单位进行项目管理，咨询工程师具有极大权力，工程勘察阶段和施工中任何方案均要得到他们的充分认同，满足他们的要求才能开展，否则一律白费，且还会遭到停工整改的处罚。这个项目的地质勘察完全按他们的要求进行，较好地保护了环境，取到了极佳的效果，为中方在尼国开展EPC项目特别是地质勘察的绿色行动打下扎实的基础，为以后开展其他项目作好了示范，值得总结和借鉴。

（2）大量采用原位测试代替钻孔，采用背包钻机和轻便型钻机代替重型钻机，设备轻便易操作，拆迁搬运速度快，能快速开展工作，大大节约了人力、材料和时间的成本，增加了单位的利润，同时也满足咨询工程师的要求和工程设计的实际需要，结果皆大欢喜。

（3）施钻过程中辅以诸多环保型的保护措施，虽然给工作增加了很多麻烦和一定成本的投入，但勘察过程中没有受到咨询工程师的停工整改和当地群众的阻工纠缠，更没有因污染索赔的情况，勘察工作进展顺利，间接节约了诸多成本，从国际工程项目实施过程的艰难程度来说这对勘察单位是非常有利的。

（4）本项目获得了中国对外承包工程商会评选的“2019境外可持续基础设施项目奖”和中国施工企业管理协会绿色建造工作委员会颁发的“绿色设计国家优质工程奖”，这2个奖项中工程地质勘察推行的绿色勘察成果有沉甸甸的份量。

（5）随着世界各国对生态环境保护工作的不断推进，人们的环境保护意识越来越强烈，绿色勘察也将成为常态化的工程地质勘察体系，地勘单位必须顺应时代发展的要求，大力推进绿色勘察技术，才能推动地勘行业的可持续发展，特别是国际工程的勘察，让中国技术真正走出去和走得更远。

参考文献

［1］ 岳永东，谭春亮，宋殿兰，等.基于绿色勘查的浅钻技术在浅覆盖区填图中的应用研究［J］.探矿工程，2018（12）：5-11.

［2］ 宋祥昌，李興兵. 绿色勘查方法技术探索与实践［J］. 西部探矿工程，2018（9）：181-185.

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［4］ 张新虎，刘建宏，黄万堂，等.绿色勘查理念：认知、探索与实践［J］.甘肃地质，2017，26（1）：1-7.

［5］ 贾占宏，高元宏，梁俭，等.绿色地质勘查综合技术应用分析［Ｊ］.探矿工程（岩土钻掘工程），2017，44（4）：1-4.

［6］ 雷晓力，张瑶，张福良，等. 新时期我国绿色勘查典型实践与技术应用研究［J］.中国矿业，2019（S2）：124-128.

［7］ 李在文.树立绿色理念，倡导绿色勘查［J］.贵州地质，2012，29（3）：161-162.

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