西成高铁:千年“蜀道”迈入高速时代
时间:2018-01-18 浏览次数:


秦岭,中国古诗词里著名的蜀道,素有“蜀道之难,难于上青天”之说。数千年来,这条横亘于中国大陆东西的绿色屏障,与巍峨俊秀的大巴山脉一起,成为秦蜀两地难以逾越的天然障碍。

曾几何时,峥嵘、突兀、崎岖、强悍的蜀道,让秦蜀两地人民“望山兴叹”。自从秦国人用石牛骗开了纵穿秦岭的第一条路,巍峨雄壮的秦巴山脉就再也不是阻碍雄心壮志的借口了。

一千多年前,“诗仙”李白面对秦岭的崇山峻岭,写下了著名的《蜀道难》,把秦岭的险绝夸张到了极至。但是,华丽的词藻毕竟不是追求的终点,巍巍秦岭终究阻断不了人类征服的欲望和探索的脚步。

时光前进到二十世纪五十年代,火车开进来了,轰隆隆的响声震彻山谷。蜀道,终于从诗人奇丽的诗篇中解脱出来,变成了坦途。如今,刚刚通车运营的西安至成都高速铁路正以250公里的时速,穿梭在秦岭大巴山区。这条由万博娱乐手机电脑总体勘察设计的我国首条穿越秦岭的高铁,使得千年“蜀道”由此真正迈入高速时代。

 

 

开路:秦岭大巴之巅现代钢铁巨龙

 

历史的车轮滚滚向前。说起西成高铁,我们就不能不提这条铁路的总体勘察设计单位——万博娱乐手机登录。

新中国成立之初,作为共和国的长子,来自铁一院的工程师们就一头扎进巍峨俊秀的秦岭山脉,展开了长达半个多世纪的铁路勘测设计工作。随着几代一院人不断探索的足迹,宝鸡至成都铁路、西安至安康铁路、阳平关至安康铁路等一批国家级铁路交通大动脉相继建成,彻底将与世隔绝的秦岭大巴山区紧密联通,为千年“蜀道”带来了新时代的生机和活力。

在此过程中,铁一院不仅创造了荣获国家科技进步一等奖、FIDIC全球百年重大工程奖的秦岭隧道群等享誉世界的伟大工程,而且培养和造就了以中国工程院院士梁文灏等为代表的一大批铁路勘察设计顶尖团队,他们凭借雄厚的技术实力和务实的钻研精神,在秦岭深处不断开辟着现代铁路交通事业的宏伟蓝图。

新建成的西成高铁,正是在一院人不断探索总结的过程中,逐渐由蓝图变为现实。这条设计时速高达250公里的现代化铁路客运专线,从西安出发,经鄠邑区进入秦岭山区,再沿涝峪而上穿越秦岭,经佛坪、洋县至汉中,经宁强过米仓山入川,由朝天经广元,青川至江油,与绵阳至乐山城际铁路相接,直达成都。这条铁路新建西安北至江油段线路建筑长度约为510公里,其中陕西省境内长约340公里的线路以及线路引入西安枢纽、汉中车站相关配套工程由铁一院负责具体勘察设计,这也是全线最为复杂艰险的区域。

2009年元旦刚刚过完,西成高铁的勘察设计工作正式拉开帷幕,铁一院西成高铁初测项目部仅用了不到两个月的时间,就高标准地完成了全线的可行性方案研究文件,并在当时铁道部组织的审查中一次性顺利获得通过。铁道部专家组对此给出了高度的评价:“铁一院在西成高铁可行性方案研究中思路清晰、工作扎实、研究透彻”。历时两个多月的艰苦工作,长达几千公里的初测方案比选工作得到了认可。

然而,前一阶段的成功毕竟已经成为过往,真正的考验还在后面。能否圆满完成任务,关键还得看定测阶段,这可是真刀真枪地和艰难困苦做斗争,容不得一丁点儿马虎。

2009年5月6日,万博娱乐手机电脑西成高铁定测项目部第一批地质专业人员及陕勘院测绘、勘探人员奔赴全线地质条件最为复杂、涉及稳定线路方案地段的秦岭大巴山区开展地质调查工作,为西成定测会战拉开了序幕。5月11日,指挥部下设的三支定测队伍全面驻扎现场,在秦岭大巴之巅,吹响了全线定测会战的冲锋号。

 

 

寻路:一场记忆犹新的攻坚之战


院西成高铁总设计师王杰告诉记者:“西成高铁全线桥隧设计比例高达94%以上,沿线所经地区山峦重迭,沟峪纵横,海拔高程在400~3700米之间。通常地质上遇到的崩塌、岩堆、滑坡、错落、风化松动层、基岩顺层、软质岩带、泥石流、岩溶、放射性异常、高地应力引起的岩爆等问题在这一区域内司空见惯。途经的渭河盆地和汉中盆地地区也存在较为严重的湿陷性黄土、膨胀土、软土、松软土、砂土地震液化等工程地质问题。复杂的自然条件是摆在技术人员面前一尊难以跨越的“拦路虎”,而近乎苛刻的任务工期和紧张的人员调配,则使任务变得更为艰巨。

自西成高铁勘测工作全面开展以来,时任铁一院董事长、党委书记王争鸣和院长刘为民要求全体勘察设计人员要克服一切困难,高标准地做好勘察设计工作,力争把西成高铁打造成我国山区高铁样板工程;时任铁一院副院长、西成高铁指挥部总指挥长董勇,带领院工作组多次下现场稳定方案,在技术上予以把关;现场勘测指挥部常务副指挥长岳迎九来回奔波于各个勘测队伍之间,协调解决现场问题;各专业技术人员不辞辛苦,奋战在勘测一线,通过大量科学详实的外业调查,掌握了详细的第一手资料。与此同时,项目组还积极开展相关课题的研究,并在现场使用V8物探等先进勘察设备,详细查明影响方案稳定的不利因素,用过硬的技术实力确保了定测工作的圆满完成。

为了在规定时间内保质保量地完成任务,大家都铆足了劲儿,加班加点地埋头苦干,经常工作到凌晨两三点钟。当时勘测队租住的鄠邑县城一个宾馆的负责人曾经疑惑地对记者说:“你们设计院的人真是太敬业了,从来就没见过像你们这么拼命干活的,每天都加班到深夜,连我们的服务人员都陪不住了。”

秦岭山区道路难走,从鄠邑到新场街直线距离只有40多公里的路程,但是山路蜿蜒曲折,道路湿滑,汽车往返一次就得8个小时,行进速度比骑自行车还要慢。遇到下雪天,加了防滑链的越野车在山路上都直打滑,而道路两旁就是悬崖峭壁,为了保障安全,技术人员经常不得不步行前往调查地点,在山路上一走就是十几公里。

“苦不苦,问问西成项目组,累不累,瞧瞧西成勘测队”。在西成勘测现场,这句流传在技术人员中间的山寨版顺口溜,幽默地将现场工作的艰辛场面展露无疑。

一直常驻现场的勘察指挥部副指挥长张先文对此深有体会。他说:“西成线穿越关中平原、秦岭山区、汉中盆地、大巴山区,全线高差跨度非常大,铁路修建中的难题在这儿几乎都能碰到,无论是勘测工作还是钻探工作,都面临着极大的困难。”

在西成定测一队,记者曾经采访过刚从山里打完中线返回驻地的陕勘院测绘人员贺峰。当时他那黝黑的面颊上写满了疲惫,胳膊上被树枝刮伤的道道划痕清晰可见。贺峰告诉记者,他带领的突击小组在山里呆了整整3天,总算把菜子坪的活给抢出来了。菜子坪是一队范围内最难干的地段,进山的道路路况极差,车辆只能顺着原先当地林场废弃的一条木材通道艰难前行。由于道路年久失修,碎石滑塌到处都是,尖利的片石布满了小道,越野车的车胎一不留神就被划破,仅那次出去就报废掉了好几条轮胎。山里道路难行,进出一趟至少要在路上耗费8个小时,满满一箱汽油顶多也就只能用上一天。

这可愁坏了一队的后勤主管许涛,“干外业也有几十年了,还从来没有遇到过这么艰难的工程。”许涛有句名言:“后勤管好了也是生产力”。为了确保给养供应,队上特意给每辆进山的车辆增加了两个备用轮胎,并且每辆车进山都要带足油料,同时配发小铁锹、登山绳以及相关药品。夏季山区工作,防暑降温就成了一件大事儿,为此许师傅除了为大家配备防暑药品之外,还特意安排厨师每天熬一大锅绿豆汤,出工回来先来碗绿豆汤便成了大家饮食中不可缺少的一个环节。

“来了西成二队,没有进过萝卜峪,就不算真正干过西成线”。罗卜峪是二队范围内最难啃的骨头,其艰辛程度不亚于菜子坪。这里不但交通条件极差,蚊虫毒性极大,还时不时地能碰到毒蛇和野猪,队员们每次进山总是提心吊胆,虽说已经在安全防护上做了足够的准备,却仍免不了皮肉之苦。陕勘院测绘人员李亚军和李胜强有一次在罗卜峪勘测时,不小心踩到了地窝蜂,遭遇成群马蜂的疯狂袭击,两人情急之下慌忙跳入旁边的水渠中才得以脱离险境,手机却因沾水而完全报废,后来打了两天点滴,被马蜂叮咬的伤口才慢慢消肿。

地质专业张惟理也是被紧急从新关角隧道配合施工现场调来支援西成高铁定测工作的。自打定测开始,他基本上天天在大山里做调查。地质调查要深入原始森林,秦岭腹地有些地方光草就有3米多高。人进去闷热难受不说,单是森林里那股阴森森的气氛就足够让人心惊胆寒的了。张惟理说:“在西成线,每天都有很多令人感动的事儿,不说不觉得辛苦,一说起来真是辛苦”。在野庙沟进行地质调查时,由于车辆进不去,他们外业小组一行8个人,冒雨步行了好几公里进山调查,到了晚上已经又累又饿,在当地老乡家里吃了一顿西红柿鸡蛋汤泡米饭,晚上就住在老乡家,4个人挤一张单人床,第二天又继续向第二个山头进发。当翻过一座大山后,一位山民看到调查小组时惊讶万分,“这里连路都没有,你们是怎么进来的?”

“秦岭地区的地质情况的‘坏’,是坏在外部,而大巴山区的‘坏’,是坏在内部”。时任西成定测三队地质专册焦国锋提起大巴山区复杂的地质情况,一度眉头紧锁。他说:“为了彻底调查清楚大巴山区影响方案稳定的不利因素,我们技术人员是吃尽了苦头。大巴山区沟壑纵横,GPS信号在沟里根本接收不到,所有的测量点都只能拿全站仪一个一个往出抠,工作量巨大。”陕勘院测绘组长杨亮遭遇毒蛇的历险,在队上更是无人不知。一次在森林里进行深孔连测时,小伙子一抬头,一条大蛇正在头顶上方注视着他,当时就吓出了一身冷汗。提起这事儿,杨亮说他终身难忘。

就这样,经过两个多月的艰苦鏖战,铁一院以经济选线、环保选线、地质选线为基本原则,充分贯彻“以人为本,服务运输”的设计理念,在长约343公里、宽60公里的范围内进行了大量的多垭口、多方案比选和详细的地质调查,仅有价值的方案就做了上百个,研究里程长达3000多公里,为最终稳定线路方案打下了坚实的基础。

通过详细的现场勘察工作,铁一院最终确立了西成客专的宏观线路走向为西安~汉中~广元~成都。在秦岭越岭地段,依据环保专题研究成果,在线路走向上将铁路高程选择在1500米以下,选择沿傥骆道(黑河)、子午道(沣峪)之间的涝浴高速公路走廊,以大坡度、特长隧道工程、靠近西汉高速公路及108国道引线顺直穿越高大山脉等工程措施,有效地避开了朱鹮和大熊猫等珍惜野生动物保护区;在汉中至江油段翻越大巴山系的路线选择上,按照地质选线的原则,巧妙地避开了大巴山中山区,使线路远离地震带,最终经宁强取直,并沿着既有的交通走廊,以隧道群形式穿越米仓山,经过广元直抵江油。由此,一条凝聚着一院人智慧和汗水,以及秦蜀两地百姓热烈期待的高等级铁路客运专线,开始由蓝图逐渐变为现实。

 

铺路:创新成‍就精品工程

 

西成高铁可以称得上是我国目前建成的最为复杂的具有鲜明山区特点的高标准客运铁路。其综合修建技术难度在国内高铁独占鳌头,堪称中国复杂艰险山区最复杂、最具挑战性的高铁,代表了中国山区高速铁路修建的综合技术水平。


25‰大坡度持续爬坡首屈一指

西成高铁穿越秦岭山区地段线路总长135公里,仅隧道长度就高达127公里,其中长于10公里的特长隧道就有7座,最长的双线隧道天华山隧道长达15.9公里。线路翻越秦岭山区地段设计采用的最大坡度达到25‰,且单个大坡度里程长度达到45公里,这在我国铁路客运专线建设中还没有先例。

 

王杰对此进行了明确的解释:“之所以选择25‰的大坡度,主要有三个方面的考虑:一是秦岭山区山势巍峨高耸,地形条件困难,尤其秦岭北坡,在航空距离30公里范围内高差达1300~3260米,形成逾越十分困难的自然屏障,客观上要求线路平面必须高标准通过;二是随着现代高桥、长隧修建技术的提升,考虑动车爬坡能力强的特点,在技术储备和工程实施方面完全可行;三是相比较通常20‰的越岭方案,此举可以使越岭的主隧道由24.8公里减短至15.9公里,大大地缩短施工工期,节省工程投资11.7亿元。经过这一大胆创新的设计,西成高铁大大缩短了线路里程,这在我国山区高速铁路建设中具有里程碑式的意义。

 

隧道群防护措施独具匠心

秦岭山区越岭段长大隧道极为密集,形成了百余公里的长大密集隧道群,桥隧比例高达95%,这在我国乃至世界高速铁路建设史上都实属罕见。

铁一院西成高铁隧道专册史先伟介绍:“越岭地区隧道洞口大多处在“V”型沟谷,这一地形最为明显的特征就是坡面陡峻,伴有零星危岩落石,易对运营带来安全隐患。因受地形限制,两个隧道洞口之间的明线段长度普遍较小,最小的地方仅有17米。当高速列车频繁进出隧道时,会导致洞口气动压力频繁变化,以时速250公里瞬间进出,压差高低来回切换,将给乘客耳鼓带来巨大的不适。使得“危岩落石安全防护、空气动力学效应”两大技术难题尤为突出。

针对这一难题,铁一院的技术专家们经过3年多的科研攻关,采用计算分析、数值模拟、落石冲击试验等一系列综合手段,对部分间距较小的两座洞口进行合理封闭连接,解决了因小间距引起的空气动力学效应问题,提高了乘客的舒适度;在危岩落石安全防护方面,提出了两种新型明洞防护结构:一种是桩柱式钢筋混凝土防落石明洞,用史先伟的话说,这就类似于给裸露在隧道洞口外的线路戴上了一顶时尚小巧的“安全帽”,用“人工明洞”连接两座隧道,避免了因短时高速进出隧道产生的高气流压差给人带来的损伤;另外一种则是桥隧一体化柔性钢网防落石棚洞,这就好比给隧道洞口外的线路穿上了“钢丝铠甲”,有效解决了围岩落石带来的安全隐患。这两种结构创新性地将柔性防护系统与桥梁结构、洞门结构融为一体,不但避免了以往钢筋混凝土明洞基础高大、笨重的现象,而且节约了工程量,解决了结构基础的稳定性,彻底解决了现场施工作业场地条件受限及沟谷行洪的问题。

铁一院在西成高铁的这一研究成果已经获得了发明专利1项,实用新型专利2项,并在宝兰客专、兰渝铁路及兰州至中川城际铁路中都曾推广使用,成效显著。


防灾救援体系筑牢生命通道

除了创新性的隧道群防护技术之外,让史先伟感到自豪的还有西成客专创新的隧道防灾救援系统。由于西成客专穿越秦岭、大巴两大山区,全线有5大隧道群呈密集分布,列车在运行过程中一旦发生火灾险情,该如何第一时间有效疏散乘客,实现及时救援,为乘客人身安全提供充足的应急保障?

事实上,这个问题早在西成高铁前期勘察设计阶段,就被铁一院专家组作为方案研究的重中之重,围绕隧道群救援疏散问题开展了多项专题研究工作。按照线路方案和全线隧道设置情况,开拓性地提出疏散定点的概念,充分利用隧道群中的明线设置救援站,可巧妙的利用天然烟囱排放烟雾,在火灾模式下为确保有效救援疏散时间,通过科学合理的编排,在全线隧道设置了7处救援站,每处救援站均能通过合理设置的疏散通道将乘客疏散至地面的安全区域,达到快速自救的效果,为隧道防灾救援提供了充分保证。与此同时,西城高铁防灾救援站模式被纳入到相应设计规范当中,为今后艰险山区高速铁路防灾救援提供了可借鉴的范本。


综合施策打造特色高铁

不仅如此,西成高铁在综合科技创新方面也取得了不俗的成绩。其中,主桥采用132米再分式简支钢桁梁西成客专跨西宝客专特大桥,是目前我国单跨简支最大跨度的客运专线简支钢桁梁,其首次在国内高铁桥梁设计中采用了独特的“三角形再分式”腹杆型式,有效解决了桥梁刚度及腹杆稳定性等难题;首次将正交异性板桥面应用于无砟轨道钢桁梁;首次采用“横移”法施工,有效减少了施工期间对下方西宝客专的运营干扰,获得了“一种高速铁路再分式钢桁梁”实用新型专利,再次用一份骄人的成绩延续着一院桥梁专业雄厚的技术实力和底气。

站前专业如此,站后专业也用一系列的创新性技术,为打造复杂艰险山区高速铁路样板工程的目标增光添彩。

据西成高铁站后“四电”专业负责人吴波介绍:“针对秦岭、大巴山区地势于险峻、选址困难的特点,铁一院在设计中提出了牵引变电所亭场坪布置方式的创新设计:一方面采用了330kV GIS组合电器、27.5kV GIS开关柜、箱式分区所、箱式AT所等多种高集成性的设备,尽可能的减小了场坪占地面积,降低了土建工程实施难度;还在西成客专的牵引变电所场坪设计中,利用山区地形条件,首次采用了阶梯型布置方式,在不增加电气设备投资的情况下,大大减少了场坪填、挖方量。这一创新性的设计方式为我国山区高速铁路解决所址问题积累了宝贵的经验。”

吴波告诉记者:“铁一院在设计中通过设置双层地网的创新设计方案,还一举解决了场坪范围内土壤电阻率升高等问题,也就是在原始地面以下、变电所回填后场坪以下分别设置一层接地网,上下层地网连通,使变电所地网良好的与大地接触,同时接地网由平面变成立体形状,更有利于降低接地电阻。这一方案成功实施后,全线变电所所有接地电阻成功达标,且造价较低,有效期长,非常适合在高填方地区的变电所设计中采用,经济和技术效益显著。”

与此同时,为满足旅客在旅途中的通信业务需求,铁一院在西成高铁的设计中,联合几家移动运营商在隧道里铺设了替代基站的漏缆,铺设高度与车窗平齐,成功实现了全线2G、3G、4G通信制式的信号覆盖,保证了旅客的通话和上网需求,让乘客在穿山越岭的过程中,感知高铁带来的快捷与便利。如今,西成高铁也成为了全国首条4G信号设备全覆盖的山区高铁,成功实现了“高铁通、信号通”的全新设计理念。


引路:打造山区高铁环保设计示范线


秦岭地区素来就有“世界生物基因库”、“中央国家森林公园”、“动植物王国”的美称,区内自然保护区、风景名胜区、森林公园、水源保护区等环境敏感点众多,而且分布等级高、范围广,沿山岭呈带状分布。作为一条穿越秦岭的山区高速铁路,环保,是一个无论如何都无法避开的话题。

院在西成高铁的设计过程中,坚持环保选线的理念,通过大量细致的方案比选,使得最终确定的线路走向避开了秦岭山区集中、连片且等级较高的自然保护区、水源保护区等敏感区,通过采用“架桥装网”加“隐蔽穿隧”等方式穿越天华山生态保护区边缘试验区的部分,成功将铁路对环境的影响降到最低,实现了工程建设和环境保护的有机结合。

西成客专所经的陕西省汉中市洋县被称作朱鹮之乡。据资料记载,目前洋县朱鹮种群数量达到2000多只。由于西成高铁要经过朱鹮保护区的边缘实验区。为了不影响朱鹮的栖息,铁一院在洋县段的桥梁上方总共设计安装了33公里的金属防护网。这种防护网高4米,每隔一段都贴有蓝色反光膜,这种蓝色反光膜对于朱鹮来说,是最易辨识的颜色,朱鹮飞到这里,会主动避开这些反光标志。

西成高铁环保专业负责人赖文宏用一组数据清晰地了验证了这一设计取得的成效:“在西成高铁开通之前,铁一院经过一年多的现场实验监测,发现有朱鹮有效飞跃西成高铁达8000多次,至今没有发现一例撞上防护网的现象。这个专门为保护鸟儿而设置的防护网,在全国高铁建设中尚属首次。”

如果说西成高铁对朱鹮的保护是“架桥装网”的话,那么对于秦岭地区其他自然保护区的保护措施就是“隐蔽穿隧”。

据赖文宏介绍:“秦岭天华山中也是野生大熊猫栖息生长的地方,铁一院技术专家在西成高铁穿越这一段时控制了海拔高度,基本上采用密集隧道群的走行方式,使得线路高度在保护区1500米以下通过,如同城市中的双层立交枢纽,其上方是保护区,下方则是西成高铁,两者互不干扰。这样的设计也是最大程度上减少了对自然生态群系的切割,保持秦岭的原生态。”

西成高铁自2012年10月正式开工建设以来,铁一院西成高铁现场配合施工指挥部人员俨然成了全线最为繁忙的人。“他们不是在现场,就是在去现场的路上”。为了切实解决现场技术问题,确保施工顺利推进。在常务副指挥长刘双进的带领下,指挥部建立了完善的配合施工快速反应机制,技术人员每天往返奔波于沿线各个施工现场,随时协调解决现场施工遇到的各类突发问题,并在第一时间提供技术方案,为现场施工提供了安全有效的技术控制和保证。

两千多个日日夜夜里,铁一院西成高铁配合施工指挥部全体人员付出了常人难以想象的艰辛,确保了全线12个标段所有施工工作的顺利推进。他们曾经在深夜2点紧急赶往突发险情的隧道现场进行技术指导,也曾经在寒冬腊月淌着齐腰深的水进入隧洞排除险情,更是在春节期间依然坚守现场,顾不上和家人团聚,等忙完回到家里,早已是胡子拉碴、满脸疲惫……

艰辛的付出换来的是可喜的回报。指挥部成立以来先后4次获得 “西成高铁建设先进单位”称号,多人被评为“西成高铁建设先进个人”。2016年,指挥部集体荣获中国铁建“工人先锋号”荣誉称号。这一个个来之不易的荣誉背后,是他们始终践行“精心设计、精心服务”承诺最有力的证明!

如今,作为国家《中长期铁路网规划》八纵八横高速铁路主通道京昆通道的重要组成部分,西成高铁的通车运营,彻底打通了我国西部地区高铁网络,将使得西安和成都两个千万级人口的特大城高速直连,旅行时间缩短到最快3个半小时左右。今后,西安枢纽将同郑西客专、大西客专、陇海铁路、包西铁路、兰渝铁路、成都枢纽将紧密衔接在一起,使得全国高速铁路网得到进一步完善,进一步带动秦巴山区经济发展驶入快车道。“蜀道难”将彻底成为历史,从此天堑变通途!   

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