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2014-10-06 09:10:13  来源:中铁集团新闻网  作者:科技中国  浏览量:
摘要:新疆高铁建设科技创新多 新疆高铁的亮点 防风工程:以路基挡风墙、桥梁挡风屏、防风明洞为主,长462公里,占新疆段线路总长的65%,其规模在全国高速铁路在建工程中位居首位,防风工程技术的运用在国内高速铁路建设中尚属首次。 生态环保:采用国内先进技术建
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新疆高铁建设科技创新多
 
新疆高铁的亮点
 
  防风工程:以路基挡风墙、桥梁挡风屏、防风明洞为主,长462公里,占新疆段线路总长的65%,其规模在全国高速铁路在建工程中位居首位,防风工程技术的运用在国内高速铁路建设中尚属首次。
 
  生态环保:采用国内先进技术建造全长5.6公里、最大高度达28米的达坂城湿地特大桥。
 
  路基工程:工程技术人员根据新疆圆砾土的分布特征,结合路堤稳定性及工后沉降分析,采用冲击碾压、重锤夯实、强夯等地基处理措施。
 
  无砟轨道:无砟轨道工程在新疆铁路建设上首次应用,新疆风沙天气多,为提高混凝土的抗裂性、耐久性,确定轨道道床板现浇混凝土采取“低胶材、低用水量、低坍落度、高含气量”的配制方法。
 
  本报记者王艳红
 
  随着动车试跑,新疆正高速驶向“高铁时代”。时速高达250公里的“铁龙”究竟是如何在冲击高速的同时保持安全、舒适性的?让我们来看看助力动车“陆地飞行”的创新科技。
 
  兰新铁路第二双线是目前世界上一次性建设里程最长的高速铁路,其新疆段从甘新交界红柳河引入,穿越戈壁大漠、丘陵沟壑、天山峡谷、湿地草原,到达乌鲁木齐,沿途地质构造复杂、风沙灾害严重,重点控制工程施工难度大。
 
  新疆段于2010年3月开工建设,全长710公里,其中路基567公里,桥梁124公里,隧道18.9公里,防风工程462公里,铺轨单线1435公里,站后通信工程1859公里,联锁道岔267组,电力架空、电缆线路1454公里,接触网1446公里,牵引变电所13座,车站16个。
 
  针对如何做好防风、保护好沿线生态环境和文化遗产、控制地基和路堤的工后沉降、确保无砟轨道质量等,昨日,记者采访了相关铁路建设者。
 
  亮点之防风工程
 
  项目难点
 
  兰新铁路第二双线新疆段位于我国西部最干旱的地区,穿越世界上风害最严重的地区,烟墩风区、百里风区、三十里风区和达坂城风区,四大风区总长度达462公里,风区最大风速能达到每秒60米,相当于17级大风,部分区段每年大于8级风的天数超过200天。但由于高铁列车的运行速度快,大风对铁路运营的威胁远大于既有线路,如何做好防风工程、保证高铁运行安全,成为工程最大难点。
 
  科技攻关
 
  围绕“防风技术研究”重大课题,担当建设管理任务的兰新铁路新疆公司针对风区工程措施、施工质量和列车运营安全展开科技攻关。通过风洞试验、数值模拟计算、动模型试验和现场试验,确定防风工程措施;充分利用既有兰新铁路风害资料及历史气象观测资料,研究大风规律及风环境特征,将新疆境内的大风区根据风力大小等因素划分为I-V区,I区最弱,V区最强,并以风速每秒25米~60米研究分析列车运行安全,电力接触网抗风按每秒80米计算,建立了19个大风观测站,从而在新疆境内确立了以路基挡风墙、桥梁挡风屏、防风明洞为主要类型的防风工程,长达462公里,占新疆段线路总长的65%,其规模在全国高速铁路在建工程中位居首位,防风工程技术的运用在国内高速铁路建设中尚属首次。
 
  其中,路基挡风墙高达3至4米、厚22厘米,总长345公里,并根据不同区域风力、风向、频率、地形及线路条件,因地制宜设计了悬臂式、扶臂式、柱板式钢筋混凝土挡风墙。如在定为V区的百里风区、三十里风区核心地带设置抵御风速大于每秒30米且出现频率大于10%的柱板式挡风墙,桩基埋深12米,地面以上墙高为4米,支撑力臂间距4~5米,其间设置厚度0.22米的钢筋混凝土插板,显著提高了大风条件下列车运行的安全性。
 
  新疆境内桥梁挡风屏总长95公里,高3.5米至4米,针对大风区段的124座桥梁分别设计了T型、箱型、槽型桥梁结构和挡风屏,根据风力大小,由不同尺寸的H型钢柱和开孔波形钢板组成,固定在桥梁的两侧或一侧。如在风力最为强劲的百里风区,采用结构受力和防风结构相结合的槽型梁,这是在国内高速铁路中首次应用。
 
  而位于百里风区核心地带长达1.2公里的防风明洞,则是在路基上拼装的一座“地上隧道”,采用钢筋混凝土桩基础配合厚0.4~0.5米预制拼装的拱形结构,迎风一侧为实墙,背风一侧留有用于通风和照明的窗口,形象地说,就是在百里风区核心地带为高速运行的动车组拼装起一座宽敞明亮的防风隧道。
 
  防风明洞同时作为防风试验和科学研究,在国内高铁建设中为首创。
 
  同时,结合全线大风分布特征和沙害特性,还在部分路段设置了防沙工程,采取直插板、斜插板、箱型、尼龙网及喷塑钢丝网5种形式的挡沙墙试验,实施了石方格、土方格、固沙剂3种地表固沙试验,设置集沙仪和风场仪定期观测。
 
  亮点之生态环保
 
  项目难点
 
  兰新铁路第二双线新疆段线路先后经过乌鲁木齐水源地、达坂城湿地和坎儿井等生态敏感区,如何在建设中保护好生态系统、地表植被至关重要。
 
  科技攻关
 
  国家级的自然生态保护区—达坂城湿地是兰新铁路第二双线必经之路,这里是乌鲁木齐地区重要的草原生态区域,对调节周边生态环境作用明显。
 
  早在兰新铁路第二双线设计之初,设计部门就坚持环保优先的原则,决定采用国内先进技术建造全长5.6公里、最大高度达28米的达坂城湿地特大桥,把对生态的破坏降到最低程度。此外,在施工中严格按照环保部门划定的区域展开,靠近湿地一侧全部采用钢护栏封闭,生活区均设在湿地以外,基础施工的泥浆、开挖土、施工垃圾等全部外运,最大限度地保持湿地不受外界因素侵害。
 
  此外,兰新铁路第二双线在穿越吐鲁番、哈密境内时,还不可避免地跨越了世界文化遗产—坎儿井,先后共跨越18条坎儿井。无论是正线,还是临时便道穿越坎儿井,其手续和监督管理统一由项目部与当地水利和文物保护部门沟通接洽,在征得当地坎儿井主管部门保护意见的基础上,制定出施工期间详细的文物保护措施和预案。为做好保护,其所跨越的坎儿井均设计为桥梁形式,在靠近坎儿井暗渠的地方不设置施工营地、便道和取弃土场。对其中一条后修建的坎儿井,还专门设立了卵形防护涵,起到了对世界文化遗产的保护作用。
 
  而针对高铁沿线的噪声和振动敏感点,也通过设置声屏障、隔声窗或采取功能置换、拆迁等措施,工程上采用减振垫、轨道减振扣件等措施解决。
 
  亮点之路基工程
 
  项目难点
 
  兰新铁路第二双线新疆段路基比重占线路总长的80.3%,控制地基和路堤的工后沉降尤为关键,如何在松软土、湿陷性黄土、盐渍土及戈壁滩、风沙路段做好地基处理,是摆在建设者们面前的难题。
 
  科技攻关
 
  工程技术人员经过试验和沉降观测,在取得试验成果的基础上,通过对地基处理、路基填料效果的多种方案比较,不断深化设计及施工工艺、边坡防护技术的研究,为施工图设计、组织施工提供了科学的技术依据。
 
  目前,国内高铁建设中针对松软土、湿陷性黄土地带普遍采用CFG桩技术。而在新疆段,工程技术人员根据圆砾土的分布特征,确定了一定数量的勘测点进行原位载荷试验,对圆砾土地基的压缩特性及基本承载力进行研究,结合路堤稳定性及工后沉降分析,采用冲击碾压、重锤夯实、强夯等地基处理措施,对应不同地质结构,对大部分路段采用强夯、重锤夯实、冲击碾压、挖除换填等处理措施。既保证了地基处理措施满足现场施工的要求,又保证了工程质量适应当地地质结构的要求。
 
  经过3万多建设者,4000多台机械的施工,2010年9月,新疆段建设完成了路基处理,11月完成了路基主体填筑,2013年9月完成了路基基床表层填筑,9月底完成了全部附属工程。通过施工单位自检、建设单位抽检和第三方检测,路基本体及过渡段质量全部合格,经过对8.16万个点的沉降观测,全线路基本体最大沉降6.13毫米,小于4毫米的占99.7%,路基基底最大沉降14.74毫米,小于8毫米的占99.2%,均达到设计规范要求。
 
  亮点之无砟轨道
 
  项目难点
 
  无砟轨道工程在新疆铁路建设上首次应用,由于铁路沿线常遇大风天气,可造成混凝土水分流失,对道床板收面造成异常反应,其施工工艺复杂,几何尺寸精度高,尤其在极端干旱地区控制无砟轨道质量极为困难。
 
  科技攻关
 
  无砟轨道是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构,其轨枕本身是混凝土浇灌而成,钢轨、轨枕也直接铺在混凝土路基上。
 
 
  为提高混凝土的抗裂性、耐久性,工程技术人员深入开展干旱风沙地区高性能混凝土试验,反复研究混凝土配比、灌注工艺和养护技术以及风蚀地区新型混凝土表面抗风蚀界面处理材料,确定新疆段全线无砟轨道道床板现浇混凝土采取“低胶材、低用水量、低坍落度、高含气量”的配制方法,从轨道精调、轨枕质量、坍落度控制、混凝土振捣、提浆抹面、使用防风作业棚、轨温监测、混凝土养生8个重要工序上加以控制。
 
  分区段采取搭设作业棚、养护剂(膜)、土工布、棉被及防风篷布等多重覆盖包裹措施,确保无砟轨道混凝土28天养护期内保湿保温到位,有效防止了混凝土轨道板结构早期开裂,达到了“几何尺寸精度高、混凝土密实强度高、表面平整光洁无裂纹”的要求,确保了无砟轨道施工质量。
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