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沪杭之“最”

沪杭高铁施工技术四宗“最”

来源:南湖晚报 作者: 点击率:2975 发布时间:2010年07月23日 字号:T|T

最核心的技术是什么?最关键的步骤是什么?最高的桥梁是哪座?最贵的一段花了多少钱?

进一步拉近杭州上海间的“时空距离”、带动了嘉兴房价、跟老百姓的生活密切相关的沪杭高铁,通过数万名建设者的“艺术创作”,目前已经完成了主体施工。作为一条设计时速超过350公里的高速铁路,今后它将给乘客带来“贴地飞行”的奇妙感受。它为什么能够承载如此高速的机车?它在施工过程中有哪些亮点在中国铁路建设史上书写下浓重的一笔?近日,晚报记者分赴沪杭高铁沿线各项目部进行探秘,为读者们献上这条交通“大动脉”的技术“全景图”。

A最核心的技术:无砟轨道施工技术

介绍人:沪杭客专第五标段、中铁十局沪杭客专项目部总工程师陈东

记者:同为轮轨铁路,高铁与普通铁路速度相差竟然如此之大,“玄机”究竟在哪里?

陈东:无砟轨道施工技术是高铁建设中极为重要的技术,普通铁路的轨道无法与之相提并论,普通铁路的速度自然也无法和高铁比拟。所谓无砟轨道,最显著的特点就是“一根钢轨铺到底”,道床没有枕木,也没有道砟。而普通铁路使用的是“有砟轨道”,砟就是小块石头的意思,道床上铺有30厘米厚的小石块,小石块起到均匀传力的作用,以减弱列车行驶时对铁轨某一点的冲击力。

“一根钢轨铺到底”依赖于无数根无缝钢轨,它们通过焊接连成整体,道床全由钢筋混凝土浇筑。高铁所具有的高可靠性、高稳定性、高平顺性优点,通过无砟轨道得到了保证,高平顺性将让乘客享受到轮轨铁路前所未有的舒适,高稳定性将使轨道减少维修成本、加快通行速度。

记者:无砟轨道由哪几个部分组成?

陈东:5个部分!集体“合力”使得高铁具备以上优势。从下往上依次是滑动层、底座板、填充层、轨道板、无缝钢轨。

滑动层,是箱梁和底座板之间的隔离层,它的作用是,在箱梁热胀冷缩作用下,使底座板不会跟着变形。另外,箱梁一头是固定的,而另一头却是活动的,这样一来,热胀冷缩时,箱梁活动的一头可小幅伸缩,而不会带动底座板偏移。

底座板,由钢筋水泥浇筑,为轨道上方构件提供一个搭建平台。

填充层,原本是底座板和轨道板之间的缝隙部分,使用水泥乳化沥青砂浆来填充,以加大轨道强度。

轨道板,通过机械化生产线制作打磨,相当于普通铁路的枕木,但抗冲击能力更强,更坚固耐用。

无缝钢轨,每根钢轨长达500米,钢轨之间通过焊接形成一条完全无缝隙的顺滑钢轨,列车行驶时不会发出“哐当”声,而普通钢轨25米一根,钢轨之间有缝隙,车轮过这些缝隙时会发出不绝于耳的声响。

这种技术带给乘客最直观的感觉就是,看窗外景物能感觉到列车在飞驰,而坐在车内却非常平稳,离杯口1厘米的水都不会晃出来。

B最关键的步骤:控制沉降

介绍人:沪杭客专第五标段、中铁十局沪杭客专项目部总工程师陈东

记者:早就听说,如果无砟轨道是高铁建设最核心的技术,那么控制沉降就是高铁建设最关键的步骤。它为什么如此重要?

陈东:高速铁路对沉降要求很高,一旦发生沉降不均,轨道高低不平,高铁就不能高速运行了,高铁也就失去了意义。

记者:高铁对沉降的控制有多严格?

陈东:既然是如此关键的一个环节,技术上当然得精益求精。高铁路基沉降误差参考值是30毫米,也就相当于人的一个指节的长度。有砟轨道路基沉降的调整范围至少在高铁的10倍以上。考虑到通车后对主体结构造成的冲击,每平方米路基至少承重5.4吨。

记者:怎么样才能保证如此高标准的沉降控制?

陈东:路基要通过3至6个月的堆载预压,还要使用基底管桩加固处置,管桩由高强度的钢筋混凝土打造,承重非常大,把管桩打到地下30至50米深处,管桩间距1.4米,在地表通过筏板把所有管桩连接成整体。然后,通过精密测量,等路基稳固不再沉降后,再开始后续施工。桥梁部分,使用钻孔桩打进地下 50至70米深处,经过测量不再沉降后,才能开始无砟轨道施工。

记者:控制沉降既然这么重要,为什么还允许误差的存在?

陈东:我们预留了20毫米的沉降空间,通车后如果一些路段有微沉降,可以通过钢轨的扣件系统调节,使整条钢轨保持一条流畅的直线。技术上允许路基发生区域性沉降(大范围稍微下沉),不允许差异性沉降(小范围沉降)。通过沉降控制,高铁线的桥和路基使用寿命达100年。

C最贵的一段:337米耗资1.5亿元

场景再现:

2010年5月17日,上午9点36分,随着上海铁路局常务副局长王峰的一声令下,两只“飞燕”舒展双翼,一齐漂亮转身,在川流不息的沪杭高速公路上空“牵手”。此时,桥下的高速路上车辆嗖嗖而过,穿梭不停。记者在现场看到,在深达12米的钢壁沉井底部,26名管理干部和技术工人有条不紊地操作着,2台200吨千斤顶分级加载,2分钟就达到48吨启动牵引力。基座上,红色标尺正精准地转动,角度每增加一度,空中“飞燕”的两翼顶端便朝指定方向移动1.4米。

10点44分,鞭炮齐鸣,礼花冲天。车辆穿梭不停的沪杭高速公路上空,两片转体桥在分别完成32 。和29 。5‘48“的漂亮旋转后,已经与两端的客专高架成功无缝对接,转体圆满完成。随后,施工人员将桥梁进行整体牵拉,并把桥梁底部用混凝土浇灌定型。

介绍人:沪杭客专第四标段、中铁十二局沪杭客专项目部总工程师孟凡利

记者:当初为什么想到用“转体”的方式造桥?

孟凡利:根据规划设计,沪杭客运专线将在嘉善惠民街道境内,斜着横跨沪杭高速公路。按照常规的桥梁施工方法,必须对下面的沪杭高速进行封道处理,而且一封就要大半年。沪杭高速日通行4万多辆次,封道势必会影响正常通行。用“转体”的方式造桥,既不耽误沪杭客运专线工期,又使沪杭高速畅通无阻。

记者:“转体”的意义有多大?

孟凡利:这座转体拱桥,在设计、重量、跨度上创出三个世界第一:高速铁路160米自锚上承式钢筋混凝土拱桥跨度为世界第一,软土地基上首次建造 160米自锚上承式钢筋混凝土拱桥,单边转体自重为世界同类转体桥梁之最。而一年时间要完成这一高难动作,更将施工难度推上了世界之巅。这一转,标志着沪杭客运专线建设和我国高速铁路桥梁施工技术取得重大突破。

不过,仅仅337米的这段路耗资却达1.5亿元,而如果建造常规的连续梁桥只需8000万元左右。这是整条沪杭客运专线最贵的一段路了。

记者:它是如何实现转体的?

孟凡利:拱桥的下部支撑于一个球铰上,通过18根钢丝绳缠绕于上承台之上,来牵引1.68万吨的桥体,实现转动,在施工过程中,我们通过自主创新和技术革新,减少了摩擦阻力,仅用了48吨的拉力。通俗点说,就像老驴拉磨,两台千斤顶就相当于“驴”,球铰则相当于“磨心”,上承台是“磨盘”,机器开动后,千斤顶拉着钢绞线,进而使球铰发生水平旋转,把桥梁水平转过来,桥梁的重心始终保持在球铰的中心位置。

记者:你们是怎么样克服技术难题的?

孟凡利:转体桥建设中,我们先后6次聘请国内知名桥梁专家召开现场论证会,通过“专家治理”、超强要素配置,先后破解140米超长钻孔桩、30 米大直径无内支撑钢围堰、球铰转动系统高精度安装等10多项施工难题,创造了软土地基大跨度大吨位半幅拱圈支架等4项自主创新技术。

为了达到“配强要素”的实施,中铁十二局从全公司调集现场管理和技术高手专门成立了强有力的现场指挥所,400多名专业技术人员昼夜奋战在工地。为确保满堂支架基础牢固,在地基处理时增加了47根钻孔桩,搭设满堂支架租用了7000吨新型杠件,每个月的租金就高达100万元。

D最高的桥梁:37米高的跨石大路自锚式转体拱桥

介绍人:沪杭客专第七标段、中铁一局沪杭客专项目部总工程师祝西文

记者:请您简单介绍一下这座桥?

祝西文:这座跨石大路自锚式转体拱桥位于杭州市江干区同协路与石大路交会处,由中铁一局桥梁工程有限公司承建。该桥和嘉善的自锚上承式混凝土转体拱桥可以说是一对孪生兄弟,不过因为要跨越两条路的交会点,跨石大路自锚式转体拱桥就成为全线的“制高点”。沪杭客运专线上一般的桥梁高度在20米左右。

记者:所谓“高处不胜寒”,建设这么高的桥梁有多大难度?

祝西文:高度一上去,拱桥荷载自然增大,承台基坑开挖支护、拱肋支架搭设及连续梁支架搭设的难题就摆到了眼前。

承台基坑7米深,属于深基坑,此处为软土地段,淤泥层深,加之位于石大路高架桥基础旁,石大路高架桥车辆高速运行对高架桥基础产生的震动继而就会影响转体桥承台基坑的稳定,这就给承台基坑开挖支护带来了很大的困难,为了克服这个难题,技术人员多次讨论计算,最终采用了16米长的拉森钢板桩加内支撑进行强支护,保证了基坑稳定及石大路高架桥的安全运营。

此外,要建造如此高的高架,支架自身受力安全要求及变形要求自然也要相应提高。一般高架搭设的都是碗扣支架,而这里我们采用了钢管立柱支架,所用的钢管直径有630mm,壁厚120mm。这就大大提高了支架抵抗变形的能力,为拱肋线形控制及拱上连续梁线形控制奠定了坚实的基础。钢管立柱支架主要坐落在临时承台上,为了提高安全系数,临时承台下面打了6个钻孔桩,每个钻孔桩的深度都达到55米,直径1.5米。为了搭起这个钢管立柱支架,还动用了很多大型吊装设备,比如150吨的大型汽车吊。

E总工感言:

陈东:

中国的无砟轨道技术起步晚,发展快,现在已经完全消化吸收了国外(日本、德国)的高铁技术,形成了中国自己的一套完整技术,不单在国内大范围建设,俄国、美国、巴西都有和中国合作的意向。作为这一过程的见证者,我感到很自豪。

从沪杭高铁开工以来,最忙的时候,一天要持续工作15个小时,平常每天工作10小时,在工地上通宵很正常。经常感觉很累,但是为了把沪杭高铁打造成世界高铁品牌,我和所有的建设人员都在坚持,因为工期短,我们所有人都放弃了节假日,年轻人无法回去结婚,我们给他们在工地上举办了集体婚礼,有10 对新人参加。高峰时,仅中铁十局就有7000多人同时在岗,全线就有10万多人。

中铁十局的进度因此能在浙江省沪杭高铁修建单位中名列前茅。

孟凡利:沪杭客专转体拱桥建设用了四项自主创新技术,五大施工关键技术,实现了我国乃至世界高速铁路施工技术的突破,为我国铁路实施“走出去”战略提供了新的技术支撑。对于客专公司,对于我们中铁十二局,能有一座耀眼的桥梁实现三个世界第一,是一件非常值得骄傲、值得自豪的事情。

坦白地说,在以前所负责的工程项目中,我还没有遇到过转体桥这样的工程,因为以前的拱桥都是有拱座的,这样凌空而起的拱桥简直是一个壮举。自 2009年4月开工以来,上海铁路局、沪杭客专公司与我们一起,坚持“专家治理”,先后6次邀请国内相关领域知名专家齐聚现场,科学论证施工方案,这是取得成功的关键。

祝西文:从去年4月进场开始,一路走来可以说满是艰辛,现在整个工程已经进入尾声,身上的担子终于放下了一大半。这一年多来,我们中铁一局的兄弟们每天只能休息六七个小时,除了睡觉时间,其余都是在研究方案,制定措施,每天如此,连大年三十都没回家过年,到现在终于可以松口气了。这么高标准的项目,工期又如此之紧,现在可以说一句“我们办到了”。

通车后,我一定会第一时间去感受一下这条兄弟们用智慧和汗水铸就的沪杭高铁,沪宁线通车后我一直没时间去,就只能等着这条沪杭高铁了。

F沪杭高铁时速有望达到400公里 它在速度上为啥超越沪宁高铁?专家解析:轨道板的不同

沪杭客专是国家高速铁路网“四纵四横”沪昆大通道的重要组成部分,新建正线154公里,设计时速350公里,采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构,自上海虹桥站引出,区间共设松江南、金山北、嘉善南、嘉兴南、海宁西、桐乡、余杭南7个车站,接入杭州东站,建设工期18个月,项目批复总概算 300.33亿元。

7月1日,沪宁城际铁路正式运行,作为沪杭高铁的“前奏”,沪宁城际铁路的开通似乎具有“示范意义”。据悉,沪宁高速铁路开通后,铁路部门全面统筹区域间运力需求,最大限度地发挥辐射作用。以沪宁高速铁路开通运营为契机,统筹优化本线、跨线动车组列车的开行方案,适应华东、华中、东南沿海地区进出长三角的客流需求,充分发挥这条黄金通道的辐射作用。不仅如此,沪宁高速铁路还将与沪杭、宁杭城际铁路衔接,构成沪宁杭“金三角”通道。

那么,沪宁高铁与沪杭高铁有啥区别呢?“沪宁高铁的票价制定及服务方面对于沪杭高铁而言,肯定具有一定的参考意义,但是两者之间还是有一定的区别的,这主要体现在时速方面,沪杭高铁的速度应该会比沪宁高铁快一些,通过联调联试,时速有望达到400公里。”据孟凡利介绍,其中一个很重要的原因是两者的轨道板不同,沪宁高铁采用的是I型板,而沪杭高铁则采用了Ⅱ型板。

“I型板是单元板,相当于过去的枕木,铺轨比较快,但也容易走动。而Ⅱ型板无砟轨道施工标准要求非常高,施工工序极其复杂,但属于纵连板,施工完后是全部串在一起的,这就比铺设I型板提高了速度,而且精度也可以保证。”孟凡利告诉记者,沪杭高铁开通后,即使遇到弯道,也不会减速,这主要是通过曲线外轨超高的方式。通俗点说,列车在曲线上行驶对轨道产生离心力,使外轨承受较大的压力,为此,要将外轨抬高一定程度,以抵抗离心力,从而保证行车速度。届时,从杭州到上海只需要38分钟。

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