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挫折后的奋起:高速铁路技术发展纵横

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:2007年8月23日,哈大高铁正式开工建设。汀泗河特大桥主跨 140 m,跨越京珠高速公路,是目前世界上跨度最大的钢箱系杆拱桥。2018年11月,中国铁路总公司批准了各铁路局集团公司内设机构改革优化方案,铁路局称号取消。2019年6月18日,经国务院批准同意,中国铁路总公司改制成立中国国家铁路集团有限公司,简称国铁集团。

挫折后的奋起:高速铁路技术发展纵横

经过几年的调整和发展,中国积累了寒带、热带、大风、沙漠、冻土等不同气候和地质条件下高速铁路建设的丰富经验,掌握了高速铁路工务工程、动车组通信信号、牵引供电、运营管理、安全防控技术,形成了先进的高速铁路技术体系,成为世界上少数能够提供包括基础设施、移动装备、运营管理等高速铁路成套技术的国家。

如果说2011年中国高铁建设的亮点是京沪高铁开通运营,那么2012年的亮点则是北通哈大(哈尔滨—大连)与中贯京广(北京—广州)。2012年12月1日,哈尔滨至大连的高速铁路(哈大高铁)建成运营,这是世界上第一条穿越高寒季节性冻土地区的高铁线路,全长921 km,设计时速350 km;同月26日,全长 2 240 km 的京广高铁全线开通,成为世界上运营里程最长的高速铁路。

1.哈大高铁

哈大高铁是中国乃至世界首条新建高寒地区长大高速铁路,是“四纵四横”中京哈高铁的重要组成部分,营业里程长达 921 km,全线共设23个车站,南起海滨城市大连,北至冰城哈尔滨,纵贯辽宁、吉林、黑龙江三省。在它之前,世界上只有俄罗斯和北欧国家拥有在零下 40 ℃ 以下的气候条件下运行的高寒铁路,总里程不足700 km。

2007年8月23日,哈大高铁正式开工建设。7万名建设大军众志成城,迎风斗雪,以桥梁轨道、站房和“四电”集成施工为主线,以破解高寒高铁施工难题为重点,展开了一场新时期的战役。针对路基冻胀顽疾,施工中采取了路基冻结深度范围内填筑非冻性填料、低路堤地段设置防冻胀护道、路基间排水采取在轨道板底座内设置钢管外排等一系列强化措施。为解决道岔融雪难题,哈大高铁沿线车站、线路所、动车所全部设置了道岔融雪装置,由室内和室外两部分组成。调度中心和各车站装有远程和车站两级控制终端设备,既可以自动启动,也可以手动操作,保证高铁在风雪严寒条件下运营安全。哈大高铁全线线桥比例大、数量多、结构新、质量高,全线中桥以上桥梁162座、总长 662.7 km,占线路总长的 73.3%,其中普兰店海湾特大桥长4.96 km,横跨渤海的普兰店海湾,施工单位针对周围有虾圈、海参养殖场等情况,制定了《环境保护管理办法》,专门采购了防水布并铺设了隔离带,防止生产施工中的废料、废渣对养殖池水质造成污染。哈大高铁开行的时速300 km国产CRH380B型高寒动车组列车,也是专为满足沿线低温多雪、温差大、长距离等运输需求而开发设计的,技术指标、经济指标均达到世界领先水平。

2012年12月1日,哈大高铁开通运营,从哈尔滨到大连全程 921 km仅需 4 h 左右,实现了东北亚经济圈核心地带与环渤海经济圈的“无缝对接”。哈大高铁将以冬季时速200 km的“中国速度”行驶在高寒地区,打造一道靓丽的高铁风景线。

2.京广高铁

京广高铁全长 2 298 km,全线36个车站,是中国中长期铁路网规划中“四纵四横”高速铁路的重要“一纵”,北起北京,经石家庄、郑州、武汉、长沙等地,南至广州,全线设计时速350 km,初期运营时速300 km,将首都北京与广州2 298 km的时空距离浓缩在陆上交通 8 h 以内,被誉为中国高铁网的南北“铁脊梁”。

这条世界运营里程最长的高速铁路分三段建设与开通运营:武汉至广州段运营里程1 079 km,于2005年6月23日率先开工,2009年12月26日建成运营,将武汉至广州旅客列车运行时间缩短到 3 h;郑州至武汉段营业里程 526 km,于2008年10月15日开工建设,2012年9月28日开通运营,郑州至武汉间列车运行时间缩短至 1 h 56 min;北京至石家庄段于2008年10月7日开工建设,石家庄至郑州段于2008年10月15日开工建设,开工日期仅相隔8天,这两段线路同时于2012年12月26日开通运营,这一点睛之笔,将 2 298 km 的京广高铁全线贯通,一举激活了高铁运营版图上这条蓄势待发的巨龙。

京广高铁连接华北、华中和华南地区,跨越温带、亚热带气候分布区域和海河、黄河、淮河、长江、珠江等众多水系,穿越平原、低山丘陵、崇山峻岭,面临软土、松软土、膨胀土和岩溶等多种不良地质,是中国目前建设标准最高的高速铁路之一。为解决京广高铁沿线地质条件复杂、工程难度巨大和运营面临的各项技术难题,铁路部门共安排了43项科研课题,系统开展技术创新工作。

工程技术方面,研究解决了软土、松软土、膨胀土等不良地质条件下路基设计施工技术难题,研究解决了跨越长江、黄河等大江大河桥梁技术难题。武汉天兴洲长江大桥,正桥全长4 657 m,主跨 504 m,大桥路面铺设 4条铁路线,是中国首座四线公路铁路两用斜拉索桥,创下了跨度、荷载、速度、宽度4项世界第一。汀泗河特大桥主跨 140 m,跨越京珠高速公路,是目前世界上跨度最大的钢箱系杆拱桥株洲特大桥全长 4 380 m,主跨是 140根钢筋系钢拱,也是世界上独一无二的。

京广高铁还攻克了大断面隧道设计施工技术难题。其隧道主要集中在华南崇山峻岭地段,武广高铁全线共有隧道226座,约占线路总长的 19%,长度 3 km 以上的长隧道就有 12 座,最长隧道为大瑶山一号隧道,全长10 080 m。此后,中国铁路隧道建造水平有了长足的进步。

京广高铁在战略上为中国中部挺起了“铁脊梁”,推进沿线主要城市间城市化、城镇化、工业化、信息化进一步提速,有力带动着沿线近4亿人口向全面建成小康社会快速迈进。

3.快速发展

2013年3月10日,铁道部实行铁路政企分开。国务院将铁道部拟定铁路发展规划和政策的行政职责划入交通运输部;组建国家铁路局,由交通运输部管理,承担铁道部的其他行政职责;组建中国铁路总公司,承担铁道部的企业职责。2018年11月,中国铁路总公司批准了各铁路局集团公司内设机构改革优化方案,铁路局称号取消。2019年6月18日,经国务院批准同意,中国铁路总公司改制成立中国国家铁路集团有限公司,简称国铁集团。

2013年以来,随着宁杭、杭甬、盘营高铁以及向莆铁路的相继开通,高铁新增运营里程1 107 km,中国铁路总公司里程达到 12 000 km,“四纵”干线基本成型。

2014年,贵阳至广州、沪昆高铁杭州至南昌段和长沙至怀化段、兰新等一批高铁新线相继开通。

2014年11月25日,装载“中国创造”牵引电传动系统和网络控制系统的中国北车CRH5A型动车组进入“5 000 km 正线试验”的最后阶段。这是国内首列实现牵引电传动系统和网络控制系统完全自主创新的高速动车组,标志着中国高铁列车核心技术正实现由“国产化”向“自主化”的转变,中国高铁列车实现由“中国制造”向“中国创造”的跨越,中国高铁列车的核心创造能力大幅提升,夯实了中国高铁“走出去”的底气。

2014年4月3日,完全自主化的中国北车CRH5型动车组牵引电传动系统通过了中国铁路总公司组织的行业专家评审。同年 10 月 22 日,完全自主化的中国北车CRH5型动车组列车网络控制系统(“高铁之脑”)通过中国铁路总公司组织的技术评审,获准批量装车,成为国内首个获准批量装车运行的动车组列车网络控制系统。随后,装载中国北车自主化牵引系统的CRH5A型动车组在哈尔滨铁路局开展正线试验。

2014年12月26日,兰新高铁全线贯通。全长 1 776 km 的兰新铁路是世界上一次性建成通车里程最长的高铁。除此之外,它还享有不少“第一”:一是途经烟墩、百里、三十里及达阪城四大风区,同时沿线有塔克拉玛干、古尔班通固特等几处沙漠,是首条穿越沙漠大风区的高铁;二是横穿中国海拔最低的吐鲁番盆地和海拔最高的祁连山高铁隧道,16.3 km 的祁连山隧道中的最高轨面海拔为 3 607.4 m,被誉为“世界高铁第一高隧”。

2016年7月15日上午8时30分,代表着中国标准动车组试验任务的最高最新成果,一列中国标准动车组列车从郑州东站出发,开始全新“试跑”。这是由中国自行设计研制、全面拥有自主知识产权的中国标准动车组,11时19分两辆动车组以时速420 km在郑徐高铁河南省商丘市民权县境内交会,新的动车交会速度世界纪录就此诞生。此次中国标准动车组在郑徐高铁上进行的综合试验,成功获取了中国标准动车组运行能耗数据、振动噪声特性,探索了时速 400 km及以上高速铁路系统关键技术参数变化规律,为深化中国高速铁路轮轨关系、弓网关系、空气动力学等理论研究和高速铁路核心技术攻关、运营管理提供了有力的技术支撑。

2016年8月15日6时10分,G8041次列车驶出大连北站,沿着哈大高铁开往沈阳站。这是中国自行设计研制、拥有全面自主知识产权的中国标准动车组首次载客运行。2016 年 9 月 10 日,连接京广高铁与京沪高铁两大干线设计时速 350 km 的郑徐高铁开通运营。

2017 年 9 月 21 日,“复兴号”中国标准动车组按时速 350 km 在京沪高速铁路上正式运营,迈出了从追赶到领跑的关键一步。而随着京沪高铁、京津城际换装的“复兴号”动车组先后按照 350 km 的时速运行,国内其他高速铁路是否会全面达速运行,成为外界关注的焦点。2017 年 9 月起,京沪高铁运行的“复兴号”列车已按 350 km/h 的速度达速运行。为何只有“复兴号”提速?“复兴号”共有三个级别,分别为CR400、CR300、CR200,此次达速运行的为CR400系列,即最高速度可达400 km/h,按时速 350 km运行时拥有更多的安全冗余。由于采用全新低阻力流线型头型和车体平顺化设计,列车阻力比“和谐号”CRH380系列降低 7.5%~12.3%,列车在时速 350 km下运行,人均百公里能耗下降 17% 左右,车内噪声明显下降。此外,“复兴号”动车组增设碰撞吸能装置、防脱轨装置、防车厢与车架分离装置等,能在极端情况起到缓冲保护作用。高铁是否全面达速运行,需要综合考虑经济和社会效益等。在客流量较大、对时间比较敏感的线路上,可以按照当时的设计标准时速运行。对于客流量一般、旅客出行时间不是非常敏感的区域,则不一定非要按最高设计时速运行。(www.xing528.com)

2017 年年底,中国第一条民营控股高铁——杭绍台铁路全线开工建设,预计 2021 年年底完工,总工期4年。杭绍台铁路总投资448.9亿元人民币,其中民营联合体占股 51%,中国铁路总公司占比 15%,浙江省政府占比13.6%,绍兴和台州市政府合计占比 20.4%。杭绍台铁路是中国铁路史上的一个里程碑,意味着中国有了第一条民营控股高铁。杭绍台高铁由民营资本控股 51%,将获得 30 年的特许经营权。作为中国首条民资控股、特许经营的高速铁路。杭绍台高铁全长269 km,设计时速 350 km,并在绍兴北站东侧的镜湖线路和温岭站分别与杭甬高铁、甬台温铁路接轨。杭绍台高铁线路设绍兴北站(既有站)、东关站、三界站、嵊州新昌站、天台站、临海站(既有站)、台州中心站及温岭站(既有站)8 个车站。其中,东关站、嵊州新昌站、天台站和台州中心站4个站点为新建。该线路建成后,浙江嵊州、新昌和天台三县市将结束不通铁路的历史。杭绍台铁路是社会主义市场经济制度优势下,尤其是改革开放40年来,民营企业试水垄断行业的积极探索,也是时代赋予杭绍台铁路公司的重要使命。2019年7月,杭绍台铁路公司与中国铁路旗下国铁吉讯公司在上海签约,双方将共同把国内首条民营控股高速铁路打造成智慧铁路。根据协议,双方将通过全面深化在铁路运营、建设、渠道、技术、资源、信息化等方面的合作,共同把杭绍台铁路打造成智慧铁路。双方表示,合作开发的铁路运营“操作系统”将共享知识产权,便于分享后续发展和推广带来的成果。双方还将构建以高铁为核心的多种交通协同服务生态圈,促进智慧铁路与智慧城市融合发展的新业态,推动高铁沿线社会经济和站车周边社区共建、商圈共营、文化旅游等产业的升级。

2018年6月7日,中国铁路总公司在京沈高铁启动高速动车组自动驾驶系统(CTCS3+ATO 列控系统)现场试验,标志着中国铁路在智能高铁关键核心技术自主创新上取得重要阶段成果,中国高铁整体技术持续领跑世界。

2018年9月23日7:00,随着G5736次列车驶出香港西九龙站,广深港高速铁路香港段开通运营,香港迎来“高铁时代”,从香港坐高铁可直通北京、上海、深圳、汕头、厦门、福州、南昌、杭州、长沙、武汉、郑州、石家庄、贵阳、桂林、昆明等几十座城市,中国内地的高铁网络进入了特别行政区。广深港高速铁路香港段全长 26 km,起于香港西九龙站,最后经过皇岗进入中国内地。2019年7月10日,内地与香港联通的高铁站增至58个。由香港西九龙站开出的“动感号”列车,就是在“和谐号”CRH380A高速动车组的技术平台基础上,保留原有技术特色并在性能上进一步提升的新型高铁列车,并针对香港提出来的要求、香港人文环境和相应的约束规范进行了适当的设计改造。香港是一个色彩丰富的城市,因此“动感号”车身以灰色作底色,配上红色和橘色,让人感到欢快愉悦,车身的飘带是龙的形象,包含着中国传统文化概念。“动感号”列车为8节编组,共579个座位和2个轮椅位,其中第一和第八节为一等座车,其余为二等座车。由于目前“动感号”只在广州南至西九龙间运行,因此不设餐车、特等座车和商务座车。车内有内地及香港制式的插座,一等座车还有脚踏板、耳机接口和阅读灯,车身内的标识和显示屏为中文简体、繁体及英文对照。

京哈高速铁路沈哈段是中国首条,同时也是世界上第一条投入运营的新建高寒地区长大高速铁路。京哈高速铁路是一条连接中国北京市、辽宁省沈阳市与黑龙江省哈尔滨市的高速铁路,是北京连接环渤海和东北工业基地两个经济区域的重要轨道交通设施,也是2022年北京冬奥会的重要交通保障设施。京哈高速铁路京沈段由北京朝阳站至沈阳站,全长696 km,设20座车站,设计速度350 km/h;京哈高速铁路沈哈段由沈阳北站至哈尔滨站,全长545 km,设12座车站,设计速度350 km/h。京哈高速铁路由北京至沈阳段、沈阳至哈尔滨段组成。2007年8月23日,京哈高速铁路沈哈段开工建设;2012年12月1日,京哈高速铁路沈哈段开通运营;2014年2月28日,京哈高速铁路京沈段开工建设;2018年12月29日,京哈高速铁路承沈段开通运营;2021年1月22日,京哈高速铁路京承段开通运营。

2019年12月,智能京张高铁开通,京张高铁是国家《中长期铁路网规划》中“八纵八横”京兰通道的重要组成部分,是京津冀协同发展的重要基础工程,是2022年北京冬奥会的重要交通保障设施。京张高铁全线共设10个车站,起自北京北站,途经清河站、昌平站、八达岭长城站、东花园北站、怀来站、下花园北站、宣化北站、张家口站,全长 174 km;新建崇礼铁路位于河北省张家口市,南起京张高铁下花园北站,向北至太子城站,全长 52.2 km,主要服务于冬奥会崇礼赛区,将与京张高铁同步开通运营。通车后,乘高铁从北京到张家口的时间将缩短到 1 h 内,并与呼张和大张两条高铁线路相连,京张高铁对促进京津冀协同发展、连通西部地区具有十分重要的意义。

【人物故事】 詹天佑是我国近代科学技术界的先驱,伟大的爱国主义者,杰出的铁路工程技术专家。作为中国铁路事业的先驱者,詹天佑被人们称作中国铁路之父、中国近代工程之父。他主持修建的京张铁路,被后人称为第一条中国自主修建的铁路,在当时落后于 1825 年英国修建的世界第一条铁路(斯托克顿—达林顿铁路)80 年。从北京到张家口的铁路长 200 km,是连接华北和西北的交通要道,这一段铁路,最早是在他的主持下修筑成功的。这是第一条完全由我国的工程技术人员设计施工的铁路干线。当时,清政府刚提出修筑的计划,一些帝国主义国家就出来阻挠,他们都要争夺这条铁路的修筑权,想进一步控制我国的北部。帝国主义者谁也不肯让谁,事情争持了好久得不到解决。他们最后提出一个条件:清政府如果用本国的工程师来修筑铁路,他们就不再过问。他们以为这样一要挟,铁路就没法动工,最后还得求助于他们。1905年,清政府任命詹天佑为总工程师,修筑从北京到张家口的铁路。消息一传出来,全国轰动,大家说这一回咱们可争了一口气。帝国主义者却认为这是个笑话。从南口往北过居庸关到八达岭,一路都是高山深涧、悬崖峭壁。有一家外国报纸轻蔑地说:“能在南口以北修筑铁路的中国工程师还没有出世呢。”他们认为,这样艰巨的工程,外国著名的工程师也不敢轻易尝试,至于中国人,是无论如何也完成不了的。詹天佑毅然接受了任务,并亲自带着学生和工人,扛着标杆,背着经纬仪勘测线路。詹天佑经常勉励工作人员说:“我们的工作首先要精密,不能有一点儿马虎。‘大概’‘差不多’这类说法不应该出自工程人员之口。”白天,他攀山越岭,在峭壁上定点,勘测线路,塞外常常狂风怒号,黄沙满天,一不小心还有坠入深谷的危险。晚上,他就在油灯下绘图、计算。为了寻找一条合适的线路,他常常请教当地的农民。铁路要经过很多高山,不得不开凿隧道,其中数居庸关和八达岭两条隧道的工程最艰巨。居庸关山势高,岩层厚,詹天佑决定采用从两端同时向中间凿进的办法。山顶的泉水往下渗,隧道里满是泥浆。工地上没有抽水机,詹天佑就带头挑着水桶去排水。他常常跟工人们同吃同住,不离开工地。八达岭隧道长 1 100 多米,是居庸关隧道的三倍长。他跟老工人一起商量,决定采用中部凿井法,先从山顶往下打一口竖井,再分别向两头开凿,外面两端也同时施工,把工期缩短了一半。铁路经过青龙桥附近,坡度特别大。火车怎样才能爬上这样的陡坡呢?詹天佑顺着山势,设计了一种“人”字形线路。北上的列车到了南口就用两个火车头,一个在前边拉,一个在后边推。过青龙桥,列车向东北前进,过了“人”字形线路的岔道口就倒过来,原先推的火车头拉,原先拉的火车头推,使列车折向西北前进。这样一来,火车上山就容易得多了。京张铁路不满4年就全线竣工了,比计划提早了两年。詹天佑先生领导修建京张铁路的卓越成就,为当时深受侮辱的中国人民争了一口大气,表现了我国人民伟大的精神和智慧,昭示着我国人民伟大的将来。今天,我们乘火车去八达岭,过青龙桥车站,可以看到一座铜像,那就是詹天佑的塑像。詹天佑出身于平民之家,他将终生奉献给中国交通事业,他是铁路事业的科技骄子。詹天佑是清末和民国前期最具国际知名度的中国人之一,至今他仍是最具世界影响力的中国历史人物之一。他的成长史,他的家国情,无不映照着他生活的那个年代的多彩画卷。

2020年4月10日,中国首条跨省高铁“川渝贵”省际环线动车组列车正式载客运营,列车途经成渝高铁渝贵铁路、成贵高铁,走完一圈用时 8 小时 09 分。成贵高铁线路主要是以坡道陡、隧道多、海拔落差大等特点著称,列车风险最大区段为威信旧城至威信成贵场之间,线路坡道近30‰,海拔落差达 2 000 m 左右。司机操纵列车时既要防止超速,又要保证旅客的乘坐舒适,还要防止因列车频繁进出隧道造成视觉盲区而影响安全的问题。渝贵铁路沿线山势险峻、河流纵横、气候多雨,在列车操纵上主要考验司机的预判能力和行车经验。为避免可能出现的险情,司机在驾驶中精力必须高度集中,时刻关注线路前方及周边的情况,对司机的精神状态有很高的要求。与其他环线动车组相比,川渝贵省际环线动车组不局限于单一省份,而是将贵阳、重庆、成都以动车组串联,构成了成渝间 1.5 小时、渝贵间 2 小时、成贵间3小时的快速交通网络,满足了四川、重庆、贵州等地区旅客出行需求,服务沿线经济社会发展,如图1.6所示。

图1.6 中国首条跨省高速铁路环线示意

2020年12月27日,京雄城际高铁开通运营,该线自北京西站引出,经过既有京九铁路至李营站,接入新建高速铁路线路,向南途经北京市大兴区,河北省廊坊市、霸州市至雄安新区,线路全长91 km,最高设计时速350 km(其中,北京西至大兴机场段已于2019年9月26日开通运营),此次开通的大兴机场至雄安新区段长59 km,设大兴机场、固安东、霸州北、雄安4座车站。北京西站至雄安新区最快旅行时间50 min,大兴机场至雄安新区最快19 min。京雄城际铁路是中国建设的又一条智能高铁,在多项智能关键技术上取得了新突破:在智能建造方面,大力推进BIM(建筑信息模型)技术应用,首次实现设计、施工到运营三维数字化智能管理;在智能装备方面,运用先进的列车控制系统,采用智能控制、大数据、云计算等技术,广泛应用新一代移动通信、牵引供电等设备;在智能运营方面,建设智能高铁车站,能够实现旅客精准定位、路径规划、位置搜索等智能服务,高铁设备采用电子标签管理,实现了智能运维,并运用地震预警、综合视频一体化等智能技术,提升了高铁防灾能力。

【小知识】 新的起点——川藏铁路 川藏铁路连接四川成都和西藏拉萨,是继青藏铁路后的第二条进藏铁路大动脉(后续还有滇藏铁路),全长约1 580 km,项目总投资 2 700 亿元。川藏铁路为国铁I级双线电气化规格,设计时速 200 km,局部地段根据实际情况适当降低,最小曲线半径一般3 500 m、困难 2 800 m,限制坡度30‰,到发线有效长 650 m,普速货车牵引质量 2 100 t。考虑价差预备费后全线预估算投资总额为 3 045 亿元,全线建成通车后从成都到拉萨的铁路通行时间将从 36 h 缩短到 12 h 左右。

川藏铁路建设分为三段,成都至雅安段已开通运营,林芝到拉萨段在建,位于中间部分的雅安至林芝段是公认的铁路建设“最难段”。这一段的开工,意味着川藏铁路将全线开建。曾有西方工程师认为建造川藏铁路在100年内也难以实现,但从目前的进度来看,不出10年我国就能实现川藏铁路通车。届时,乘坐这条线路就能途经亚洲最大 360° 观景平台的牛背山、世界上海拔最高的城市理塘、最深的峡谷雅鲁藏布大峡谷、最美冰川之乡波密、世外桃源徒步天堂墨脱等著名景点。

川藏铁路工程的主要特点和挑战主要包括:

(1)工程环境复杂。线路依次经过四川盆地、川西高山峡谷区、川西高山原区、藏东南横断山区、藏南谷地区5个地貌单元,平均海拔 3 800 m,地形起伏剧烈;线路“穿七江过八山”,沿线天气气候变化剧烈,水系分布复杂,内外动力地质作用强烈,地球板块活动仍在继续,地震活动高发,不良地质和特殊岩土发育,工程地质条件极其复杂,自然灾害频发。线路经过区域国家级保护区数10处、大熊猫等珍稀动植物近百种,生态环境敏感,环境保护任务艰巨。

(2)重难点工程多。全线有千米级跨度悬索桥3座;200 m 跨度以上的钢桁梁、拱桥和刚构桥 7 座;长度 15 km以上隧道23座,最长的易贡隧道长达42.5 km;深埋隧道众多,最大埋深 2 100 m。工程结构复杂、技术难度巨大,还受制于桥址隧址地质、水文、气候和交通条件等工程环境,安全风险因素众多,施工条件艰难。

(3)建设管理难度大。线路位于高海拔地区,山高谷深、人迹罕至,高寒缺氧工效低,有效作业期短;区域工业基础薄弱,沿线交通运输能力不足,钢材、水泥、砂石料等建筑材料匮乏,电网和通信网络覆盖面不足;单体控制性工程多,建设周期10年左右,施工组织难度大。总体而言,川藏铁路全线复杂结构桥梁、超长深埋隧道众多,具有地形起伏剧烈、工程地质复杂、生态环境敏感、气候条件恶劣、自然灾害频发、施工条件艰难等特点,面临着“极端地质灾害、工程异常艰巨”两大挑战,给工程建设和运营带来极高的安全风险。

川藏铁路建设难点对策主要有:

(1)管理组织方面,可以强化组织保障,成立川藏铁路工程建设指挥部,全面负责建设工作的组织实施;组织调集国内最优秀的勘察设计和科研力量,采用世界先进的勘察设计技术,克服高寒缺氧、交通条件恶劣等重重困难,确保地质勘察工作的质量和进度。

(2)技术设备方面,在通信勘察设计和临时工程建设阶段,充分利用北斗卫星通信,同时建设或完善建立川藏铁路沿线的 4G 无线通信网络工程,正式开工时实现公网全覆盖;隧道内通信要研究新的信号传输技术,目前已提出使用无线骨干网与无线接入网两级架构,实现隧道内信号全覆盖的方案,但还应进行多方案比较确定;对于隧道内地质灾害的监测,除目前已使用的围岩量测信息系统外,还可以通过使用手机App控制现场全站仪、智能终端数据录入、介入盾构机关键掘进参数、识别卡读入等数据采集方式,收集现场数据,判识地质灾害发生的可能性;同时,隧道施工需要采用智能化隧道掘进机(TBM)、智能化凿岩台车、衬砌台车、湿喷机械手等,还需要研制隧道施工机械人,桥梁施工采用智能化起重机、打桩机等。只有保证以上技术设备以及技术手段,才能更好地适应高山、高原的地质环境。

川藏铁路前期勘察设计采用了“空、天、地”一体综合勘察,以“减灾选线”理念确定线路走向。在穿越复杂艰险山区铁路建设领域形成的高墩大跨桥梁、复杂环境隧道、路基变形控制及灾害防治、牵引供电系统和监测预警等科研成果,也将运用于川藏铁路。川藏铁路建设虽艰苦卓绝,但以祖国之强大,工程人之用命,川藏铁路势必达成,且前程似锦。

2020年4月,川藏铁路拉林段全线47座216.5 km 隧道全部贯通,标志着川藏铁路拉林段工程建设取得决定性进展,为该段线路按期开通运营奠定了坚实基础。其中米林隧道位于西藏自治区林芝市米林县境内,是全线施工难度最大的 6 座万米长隧道之一,平均海拔 3 100 m,全长 11 560 m,最大埋深约 1 200 m,被铁路建设者称为最难啃的“硬骨头”、最凶险的“拦路虎”。川藏铁路拉林段是西藏自治区首条电气化铁路,位于中国地壳运动最强烈地区之一的青藏高原东南部,全长约435 km,设计时速160 km。线路沿青藏高原冈底斯板块与喜马拉雅板块之间的雅鲁藏布江缝合带行进,90% 以上位于海拔 3 000 m 以上的高原,先后16次跨越雅鲁藏布江,沿线山势险峻,沟谷深切,环境复杂,施工难度极大。自2014年12月开工建设以来,2万名铁路建设者不畏艰险,日夜奋战,克服高原缺氧、气候恶劣、环境艰苦等不利因素,加强工程质量安全管理,优化施工组织,强化科技创新,优质高效推进工程建设。全线47座隧道已全部贯通,120座桥梁已建成119座,线路铺轨完成115.11 km,预计 2021 年开通运营。川藏铁路拉林段开通后,将结束藏东南地区没有铁路的历史,对推动沿线脱贫攻坚,助力旅游业发展和矿产资源开发,促进西藏经济社会发展,具有十分重要的意义。广大铁路建设者在川藏铁路拉林段建设中针对高原特殊地质环境,加大科技攻关力度,探索创新工艺方法,攻克了风积沙、有毒有害气体、高地应力、高地温、冰碛层等世界级隧道施工难题,研发应用了防风固沙、综合降温、突水突泥防治、岩爆综合控制等一系列施工技术,形成了许多成熟施工技术和管理经验。

可以说,从掌握复杂地质及气候条件下高铁建造的成套技术,到攻克铁路工程建造领域一系列世界性技术难题;从全面掌握 200~250 km/h、300~350 km/h 动车组制造技术,到构建涵盖不同速度等级、成熟完备的高铁技术体系,中国高铁“金名片”越擦越亮。

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