桥隧比高达93%,西成高铁,人间奇迹!
  创建时间: 2020-08-03 17:29

自古以来,进入天府之国就是一件异常艰难之事,群峰环伺的四川无论从哪个方向进入都步履维艰,直到新中国成立之后的五十年代初期,川渝铁路才顺利开通,将成都和重庆两大城市连接在一起。


随后,宝成铁路建成通车,打通了北方入川的大通道;成昆铁路横空出世,从南方畅通入蜀才成为现实;宜万铁路的修建,彻底将东部入川通道打通,而国家重点工程川藏铁路的规划建设,让西部通道入川不再遥远。


当然,上面这些入川大通道都有一个典型特征——绝大多数是普速铁路,速度慢、耗时长、运能有限,无法满足日新月异的交通需求,因此,修建出入蜀地的高速铁路只是时间问题,西安到成都的高速铁路就是这种条件下提上日程的。



中国第一条穿越秦岭的高铁线


西成高铁是国家中长期铁路网规划“八纵八横”高铁网中京昆通道的重要组成部分,它北起西安,南至成都,线路全长643公里,设计时速250公里。


西成高铁线示意图


全线桥隧占比93%,穿越秦岭的隧道群全长134公里,其中超过10公里的特长隧道有7座,规模为全国之最,在中国高铁建设史上也属首例。西成高铁是国内少有的需要“爬坡”的高铁线路,爬坡长度长的能达到45km,从低点到最高点的海拔超千米。爬坡时高铁仍保持高速运行,车头和车尾相差有三层楼高,相当于平均每四秒钟爬一层楼,车子仍能十分平稳,可见工程之险峻。


说西成高铁是人间奇迹,恰如其分啊!有一位外国记者到中国来采访,临走时写下了以下一段话:“推开南面的窗户是工地,推开北面的窗户是工地,推开东面的窗户是工地,推开西面的窗户的是工地,中国就是一个大工地。”


这个项目2012年底开工建设,2017年12月6日通车,建造时间长达5年。它将西安至成都原有的铁路运行时间,从11个小时缩短到3小时。这条耗时5年建成的高铁,真正实现了不少人“早上吃泡馍,下午看滚滚”的梦想。



蜀道难,不再难。


西成高铁自北向南穿越关中平原、秦岭山区、汉中平原、大巴山区和川西平原,是中国首条穿越秦岭的高速铁路,沿线地质条件极为复杂。


西成高铁的建设难度


第一,就是西成高铁要穿越秦岭山区,这里地形艰险,山势高耸,山体厚度达120公里,高差非常大,尤其是秦岭北坡,在航空距离30公里范围内高差达到1500至3260米,使得在这范围里修建高铁极为困难。对此,专家专门采用了25%的大坡度设计,用尽量长的行车距离来减缓坡度,最终这段大坡度持续落差段行驶里程长达46公里。由于山区持续坡道会对动车牵引制动能力产生较大影响,对于动车组的供电和运营是一个极大的挑战。为了保证动车组不间断的供电,设计人员采用了多抽头的330千伏的牵引变压器,增加了牵引变压器电压调节范围,提高了牵引供电系统的供电能力。这也是西城高铁只能跑250公里时速的原因之一。


秦岭地形


其次则是穿越秦岭段的隧道群带来的挑战。其中大秦岭隧道是西成高铁陕西段建设难度最大的工程,也是我国第一条贯穿两个地理环境的高铁隧道。大秦岭隧道全长约14.8公里,平均海拔在1300到2638米之间。此外,大秦岭隧道还要穿越秦岭褶皱带,这里的地质构造极其复杂,变形强烈,属于极高风险隧道。由于无法使用掘进机,施工人员只能通过钻孔爆破的方式来挖掘,不到15公里长的隧道,一共经历了1304天的施工建设才最终完成。


西成高铁的建设除了需要克服险峻地形带来的挑战和大秦岭隧道的施工难度,还有三个需要重点控制的工程。


秦岭天华山隧道全长约15.9公里,最大埋深超过1000米,是西成高铁陕西段第一特长高风险隧道,也是亚洲最长单洞双线高铁隧道。这条隧道绵延长、海拔高、山势厚、横切秦岭,属于Ⅰ级高风险类别。


文川河特大桥全长约28.3公里,位于陕西省汉中市城固县和汉台区,是西成高铁陕西段最长的桥梁。


黄家梁隧道全长约11.6公里。隧道洞身最大埋深约620米,这条隧道的难点是受石油、天然气影响,是典型的高瓦斯隧道。



隧道群间距短,如何安排防灾救援?



秦岭隧道群之间连接比较紧密,间距比较短,对安全防灾救援提出了艰巨的挑战。



专家们围绕艰险山区隧道群安全防灾疏散问题,通过大量调研国内外隧道救援实例,合理地确定了秦岭隧道救援疏散措施,将其分为洞内疏散和定点疏散两种模式。


一旦动车组着火,原则上应该将列车拉到洞外的救援疏散定点;如果列车发生机械故障或者脱轨,列车不能继续运行,那么就需要进行洞内疏散。


西成高铁也是首次创造性地提出“疏散定点”的概念,这里所说的疏散定点,就是“救援站”。


西成高铁在秦岭隧道群中创新设置了两类救援站,一类是一般的救援站,另一类是平导式救援站。这两种救援站可以将列车着火点停靠在明线段落,最大程度为乘客安全疏散争取时间,减少机械通风设备,大大降低了建设运营成本,提高了防灾救援的安全性和效率。


西成高铁如何穿越自然保护区?


西成高铁需要克服的另一个关键问题,就是对秦岭自然环境的生态保护的问题。


秦岭地处中国南北自然分界线,气候随海拔升高而呈垂直变化,所谓“一山有四季,十里不同天”,就是对秦岭气候条件的最佳描述。这里的森林覆盖率达到90.3%,是典型的国家“绿肺”,秦岭不但是中国中部重要的水源涵养区,也是中国中央公园动植物的天然基因库,这里分布着很多国家级、省级自然保护区、城市水源地、国家级森林公园等,需要进行整体性的保护。



所以在这里修高铁就必须减少工程建设和运营对秦岭生态的影响。


工程技术人员结合秦岭当地的生态特点,提出了有效的生态保护措施。首先通过大规模的选线,让西成高铁的线位选择避开秦岭山区集中连片整体性较强的保护区,对于实在无法避开的国家级自然保护区,分别采用了深隧道通过和桥梁穿越的方式,不会对保护区形成分割,也不影响野生保护动物栖息地的完整性。


西成高铁通过秦岭大熊猫栖息地天华山国家级自然保护实验区,90%以上的线路采用隧道,从埋深800米到1000米的地下穿越。在西成高铁穿越秦岭的地表段,为了避免对秦岭的生物多样性造成影响,就采取高架桥通过的形式。在桥的下方设置桥洞,在桥的两侧设置防护网,可以让鸟类和动物自由迁徙。


西成高铁穿过朱鹮保护区,采取的措施是沿线架设防护网,设计人员通过对朱鹮的行为特征研究,调查收集目前较为成熟的驱鸟设备和驱鸟方法,还到国内外考察鸟类的防护措施,最终提出在西城高铁线路两侧设置防护网的保护方案。


这些防护网具有弹性,即使朱鹮与防护网发生碰撞,也不会对这种珍稀动物造成伤害。


西成高铁也是世界上首条安装鸟类防护网的高速铁路,经过一年的监测实验,专家们发现朱鹮飞越西成高铁8000多次,没有发现一例撞击防护网的现象,对朱鹮起到了很好的保护作用。


西成高铁陕西段“十大亮点”


1.秦岭天华山隧道——亚洲最长单洞双线高铁隧道,全线第一长隧道


2016年7月8日,全线重点控制性工程——秦岭天华山隧道顺利贯通。这条隧道位于陕西省宁陕县境内,全长15.989公里,是西成高铁全线最长的隧道,也是目前亚洲最长的单洞双线高铁隧道。


秦岭天华山隧道施工安全风险高、难度大,地质条件特别复杂,属于I级高风险隧道,在施工中多次发生岩爆、涌水等不良地质灾害。隧道最大埋深约1016米,隧道洞身穿越4条断层带和2条岩性接触带。


2.秦岭隧道群——我国高铁建设史中尚属首例


从清凉山隧道入口至赵家岭隧道出口,超过10公里的特长隧道有7座,形成了长达110公里的长大密集隧道群。隧道群采用25‰的大坡度设计,持续长达45公里,落差达1100米,大大缩短了线路穿越秦岭地区的长度。


3.大秦岭隧道——第一条贯穿秦岭南北分界线的高铁隧道


大秦岭隧道为西成高铁陕西段第三长隧道,贯穿黄河与长江两大水系分水岭的秦岭主脉,于2016年9月12日贯通。


这条隧道位于秦岭褶皱带西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡境内,为全线6座I级风险隧道之一。这条隧道全长14.846公里,最大埋深1185米,是全线海拔最高的隧道。


4.大巴山隧道群——典型巴山山系特殊地质隧道施工技术


西成高铁穿越大巴山区地段,毗邻汶川地震带,且巴山地区雨水丰富,是国内喀斯特地貌代表性地区之一,分布有滑坡、岩堆、危岩落石、风化卸荷松动层、采空区等,尤其是深埋长隧道顺层、断层、岩溶、危岩落石等地质灾害众多,围岩软弱、富水、变形大,多次出现涌水、坍塌等问题。作业人员在施工中采用弱爆破、短进尺、勤量测,加强超前支护、预注浆堵水等措施,严格控制开挖后围岩暴露时间,尽快进行初期支护和二衬的施工,确保了隧道施工顺利进行,使我国在典型巴山山系特殊地质下的施工技术处于世界先进水平,也为今后同类地质条件下的高铁施工积累了宝贵经验。


5.132米钢桁梁——国内最大单跨双线跨高铁钢桁梁


西成高铁跨西宝高铁、福银高速公路特大桥1跨132米钢桁梁,位于国家级开发区西安市西咸新区,是目前国内最大单跨双线跨高铁钢桁梁,工程既跨越西宝高铁,又跨越福银高速公路,钢桁梁与既有西宝高铁斜交夹角仅为14度,距地面高度达37米,梁体重达2800吨。工程采用搭建拼装平台、布设滑道、高空拼装、水平横移的方式施工,攻克了钢桁梁大跨度长距离同步控制及行走稳定性等施工难关。


6.朱鹮防护网——世界上首个大面积安装的高铁鸟类防护网


西成高铁在穿越陕西洋县朱鹮国家自然保护区实验区段线路两侧安装了总长33014米的朱鹮防护网,这种防护网为金属编织柔性防护网,不仅具有一定的弹性及伸展性,可以防止碰撞对朱鹮个体的损伤,而且采用醒目的反光条挡块,避免出现朱鹮看不见防护网的问题。自防护网投入使用以来,未出现过1例朱鹮撞上防护网的现象。


7.绿色环保——从设计到建成始终坚持建设生态高铁


西成高铁在设计之初,就充分贯彻“生态选线”原则,选线经过充分的环保论证,最大限度避开自然保护区、水源保护区。


通过秦岭大熊猫栖息地、天华山国家级自然保护实验区90%以上的线路,采用隧道从埋深800米至1000米的地下穿越。


地表段为避免对动物活动和秦岭的生物多样性造成影响,采取架设高架桥的形式,下方设置宽大的桥洞,让鸟类和动物可以自由通过。


所有弃渣场的选址都位于保护区、实验区之外,最大弃渣运送距离超过19公里。


在建设过程中,引入环境监理,建立了严格的环境监理制度。受陕西省科学院、世界自然基金会(WWF)委托的研究团队对西成高铁沿线野生动物保护工作开展专题研究。2010年以来,研究团队在隧道两侧和高架桥上布设了数十台红外相机,全天候监测当地的野生动物活动规律,结果让人欣慰:目前并无大的影响。


8.站房——展示高铁沿线文化的新“名片”


西城高铁陕西段共新建阿房宫、鄠邑、新场街(抢修作业点)、佛坪、洋县西、城固北、新集、宁强南8个车站。每一个车站从概念设计、方案征集到建设实施,都坚持充分融入当地特色,展现城市魅力。例如佛坪站就充分结合了佛坪作为“大熊猫的家园”和“中国山茱萸之乡”的特点,站房外观从远处看像大鹏展翅,站前广场设有金属的熊猫拱门,充分体现佛坪的特点和文化元素。


9.新场街——高铁隧道群应急疏散救援的重要保障


西成高铁新场街抢修作业点海拔1594米,为全线海拔最高的站点,其北侧为大秦岭隧道,南侧为秦岭天华山隧道。这里四面环山,站台矗立在25米高的桥上。西成高铁穿越秦岭段形成长达110公里的长大密集隧道群及坡度25‰、持续长达45公里的长大坡道,随之产生的应急救援疏散问题,也在西成高铁建设中首次开展研究。新场街抢修作业点专门为应急救援而建设,同时秦岭隧道群中还设置有7处救援站,包含列车临时停靠点、疏散梯道及救援通道等。铁路职工守候在这里,全天候维修保养线路设备,做好应急救援准备,确保高铁安全。


10.4G信号全覆盖——全线同步建成高速通信网络


在西成高铁陕西段建设过程中,西成客专陕西公司与中国铁塔股份有限公司陕西省分公司开展战略合作,采取“四联合”“三同步”(即“联合招标、联合实地勘察、联合测试网络性能、联合开站”“同步建设、同步开通、同步验收”)的方式,建设了全线覆盖的高速4G网络。为保证高速列车上通信网络的稳定性和延续性,在设计方案上,建设者采用了隧道内泄露电缆覆盖和隧道口场坪站相结合的方式进行覆盖,确保了整体网络的无缝覆盖;2017年8月31日,完成公网覆盖的全部开通,在调试阶段展现了高速稳定的良好性能。


(文章来源52监测网,本文转载自铁总、洋州老张、网易新闻(作者王麟),仅用来学习及交流,侵权删)

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