大国重器：高速铁路工务工程技术发展

高速铁路与普速铁路相比，最大的特点是高速度、高舒适性、高安全性和高密度。高速铁路的基础设施既要为高速列车提供高平顺性与高稳定性的轨面条件，又要保证线路各组成部分具有一定的坚固性与耐久性，使其在运营条件下保持良好状态。占投资80%以上的高铁土建工程，其技术主要源于中国长期的实践。中国气候与地质条件复杂为世界罕见，没有也不可能有现成的国外经验可以借鉴。超长大纵断面隧道、结构新颖的桥梁、高平顺度的轨道等建造技术之所以领跑世界，主要是自主创新的结晶。

中国幅员辽阔，地质复杂，自然气候多样。高速铁路要经过东部地区的软土、南方地区的松软土、西南地区的岩溶黄土、东北地区的冻土等复杂地质，还面临着最低零下 40 ℃、最高47 ℃ 和西北地区的湿陷性温度的气温条件，以及大风、海水、干旱等环境。在软土、松软土、黄土地上如何修建高速铁路？如何能经受住天寒地冻和雨水冲刷等恶劣气候考验，保证线路长期稳定安全？其难度世界少有，连高速铁路的原创国也极少遇到。

要实现“高铁上立硬币”，就要保持线路的高平稳性，概括起来就五个字：稳、顺、平、检、修。“稳”是指路基、桥梁、隧道、涵洞等基础要稳，要严格控制工后沉降。“顺”是指桥梁、隧道、涵洞与路基不同结构物之间设置过渡段，实现“软、硬”平顺过渡。“平”是指轨面平，500 m 长钢轨焊接成的无缝线路，让大家坐高铁时再也听不到“咔哒”声。“检”是采用综合检测列车、探伤车、轨检车等先进的检测设备，定期对线路状态进行检测、诊断。“修”是根据检测与分析结果，对存在问题的地段，利用每晚列车停运天窗时间进行养护维修。中国高铁采取以上综合技术措施，使平顺性达到了世界领先水平，所以才有了“高铁上立硬币”的奇迹。

高速铁路工务设施具有无砟轨道、新型桥梁、高架长桥、宽大隧道、刚度均匀、沉降控制、精密控制、动态优化、灾害预防、环境友好十大技术特点。高速铁路工务设备要满足高可靠性、高稳定性和高平顺性的要求。高可靠性是指工务设备适应高速度、高密度的行车要求，能保证高速列车行车安全和有序，具有更高的抵御自然灾害和突发事件的能力。高稳定性是指强化线桥设备结构，降低设备故障率，延长维修周期，减少维修工作量。高平顺性是指轨道几何尺寸精度高，轨道结构经常处于良好状态，以保证高速列车运行的安全、平稳、舒适。

中国高铁工务工程由轨道、路基、桥涵、隧道及其他建筑物构成，其技术发展历程大致可分为4个阶段。其中，技术积累阶段（20世纪90年代初—2002 年）：铁道部组织开展了铁路列车荷载等基础理论、京沪高速铁路关键技术的科研攻关；进行了广深铁路的提速改造，编制了《既有线提速技术条件（试行）》。2002年12月，中国自主研究、设计、施工的第一条时速200 km（预留 250 km/h）客运专线秦皇岛—沈阳客运专线投入运营，标志着我国形成了时速200 km的铁路技术体系。积极推进阶段（2002—2012年）：自2004年以来，在引进国外高速铁路先进技术的基础上，全面开展高速铁路技术国产化，并开展了既有线铁路六次大提速，编制了《既有线提速200 km/h技术条件（试行）》；2007年建成了设计时速250 km的合宁客运专线，系统掌握了时速250 km的铁路整套技术；自2008年以来，深入推进高速铁路技术创新，自主研发了高速铁路轨道扣件、道岔、900 t级32 m常用跨度简支箱梁等，建成了京津、京沪等一批设计时速350 km具有世界先进水平的高速铁路。自主提升阶段（2012—2017年）：自主研发了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道系统、跨度40 m简支箱梁、装配式隧道与路基结构、聚氨酯固化道床、地震预警系统等，进一步完善了中国高速铁路线路工程技术体系。智能化阶段（2017 年至今）：在全面自主化的基础上，深入推进信息化、数字化、智能化铁路建设，通过BIM、大数据等新一代信息技术和高速铁路线路工程技术的集成融合，在基于BIM全生命周期建设管理、基于云计算和大数据的全路工程建设智能管理平台等方面取得显著成绩，全面提升了中国高速铁路的技术水平。(www.xing528.com)

【小知识】 高铁线路选线、选址设计。高速铁路主要以城市间旅客运输为服务对象，在进行线路规划时首先要考虑线路所经过城市的经济发展情况，同时规划设计应以快速、方便、安全、舒适及减少环境干扰为主要思路，兼有为既有线分流客运、扩大货运能力的功能，又具有牵引功率大、列车质量小、地形高程障碍一般不突出、线路较顺直等特点。高速铁路规划和建设时要符合环境保护、水土保持、土地节约及文物保护的要求。避绕各类不良地质体，无法避绕时应在详细地质勘察的基础上结合特殊岩土、不良地质的特性，做好工程整治措施，保证运营安全。高速铁路规划和建设时要结合地形地质条件，优化线路平面、纵断面，减少拆迁工程量，合理确定工程类型，统筹考虑边坡及排水工程，做好工程方案比较。高速铁路规划和建设时要考虑既有交通走廊、高压电力线、重要地下管线、军用设施及易燃、易爆或者放射性物品等危险物品的影响。除此之外，高速铁路在建设之前还要做好线路的总体规划，考虑与其他线路的衔接和配合。高速铁路线路的规划要符合铁路网总体规划，与城市总体规划及其他交通方式、农田水利和其他工程建设相协调，做到布局合理。

高速铁路定线设计的自然条件与工程条件总体要求：线路空间曲线按列车运行速度及速差设计；车站分布应根据城市分布、客运量、运输组织、设计输送能力及养护维修、救援等技术作业要求，结合工程条件等因素综合研究确定，站间距离宜为 30～60 km；逐步形成“客货分线、客内货外”的总格局；综合研究确定客运站数量，客运站站址选择结合城市总体规划和引入方向，形成综合交通枢纽；路基、桥涵及隧道等工程类型选择应进行技术经济分析后确定；路基与桥梁的分界高度应根据地质条件及地基处理措施、填料性质及运输距离、当地土地资源、建筑物拆迁、城镇交通要求等情况进行技术经济分析后确定；选线、桥梁、轨道设计应统筹考虑，减少钢轨伸缩调节器的设置；平面曲线和竖曲线地段应避免设置钢轨伸缩调节器；引入枢纽引起的既有线改建应符合相应技术标准规定。

高速铁路与其他铁路、公路以桥梁方式交叉跨越的总体要求：宜采用高速铁路上跨的方式；困难条件下经技术经济分析后采用高速铁路下穿方式时，应按有关规定采取可靠的安全防护措施。