鐵路選線工程技術(shù)論文范文
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1.1Ⅰ線選線方案及存在問(wèn)題
Ⅰ線于1962年建成，其線路最小曲線半徑為300m。線路蜿蜒于溝谷間，以總長(zhǎng)度4458m的12座短隧道穿越峽谷。限于當(dāng)時(shí)修建技術(shù)水平，各隧道長(zhǎng)度基本不超過(guò)1000m;跨越溝谷間也主要以高填深挖的路基工程通過(guò)，沒(méi)有一處采用橋梁工程;甚至為節(jié)省建筑材料，在跨越2條沖溝處，僅設(shè)置了1座片石混凝土拱涵。該線建成后，存在隧道偏壓、雨季排水不暢、鋼軌磨損和道床變形等問(wèn)題，造成運(yùn)營(yíng)部門需長(zhǎng)期投入大量人力、物力進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修和監(jiān)測(cè)。以當(dāng)前的設(shè)計(jì)理念來(lái)衡量，本段采用的線路方案是十分不合理的。但機(jī)械設(shè)備短缺、隧道施工進(jìn)度慢、通風(fēng)難，橋梁設(shè)計(jì)施工體系不完備、施工難度大，鋼材、水泥等建筑材料極度匱乏是當(dāng)時(shí)真實(shí)外部環(huán)境的體現(xiàn)。在如此簡(jiǎn)陋的技術(shù)條件下，Ⅰ線的選線最大限度地降低了工程建設(shè)的難度，節(jié)省了稀缺的建筑材料，有效控制了工程投資和工期，實(shí)現(xiàn)了工程技術(shù)水平與選線的合理結(jié)合，及時(shí)解決了新疆與內(nèi)地沒(méi)有鐵路通道的問(wèn)題。因此其選線與工程設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)成功的范例。
1.2Ⅱ線的選線和工程設(shè)置
Ⅱ線工程于1995年建成。經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，普通橋梁的修建技術(shù)已很成熟，不再成為選線的制約因素，鋼材、水泥等建筑材料供應(yīng)也較為充足。雖隧道修建的機(jī)械化程度有了明顯提高，但長(zhǎng)隧道施工、運(yùn)營(yíng)通風(fēng)技術(shù)仍處于探索階段，工程投資也較常規(guī)橋梁高，限制了長(zhǎng)隧道的普遍使用。Ⅱ線選擇在Ⅰ線左側(cè)(靠河側(cè))，仍以12座短隧道(總長(zhǎng)度計(jì)5002m)穿過(guò)峽谷左岸山區(qū)，跨越溝谷不再采用高填路基工程，轉(zhuǎn)而采用橋梁工程，同時(shí)得益于隧道工程技術(shù)在處理偏壓、淺埋等方面的進(jìn)步，隧道位置選擇有更大的自由度，線路最小曲線半徑增大至400m。由于各類工程修建技術(shù)的進(jìn)步，Ⅱ線的線路條件較Ⅰ線有較大改善，建成后基本未發(fā)生各類病害，橋涵、隧道、路基等固定設(shè)備技術(shù)狀態(tài)良好，運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本明顯降低。因此，選線設(shè)計(jì)很好地平衡了各類工程的技術(shù)難度、工程數(shù)量和工程投資，滿足了當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)提高蘭新鐵路運(yùn)輸能力的要求。
1.3提速改造
提速改造工程于2006年建成通車。提速改造平面最小曲線半徑加大至2800m，線路位置選擇在Ⅰ線右側(cè)(靠山側(cè))通過(guò)，以連續(xù)3座總長(zhǎng)度計(jì)8879m的雙線隧道穿越山體，其中最長(zhǎng)隧道達(dá)4002m。3座隧道之間以15m以下高度的填方路基通過(guò)，并設(shè)大孔徑涵洞排水。線路標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)工程可靠性得到了很大的提高。在線路允許速度從70～80km/h提高到200km/h的同時(shí)，明顯降低了運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和效益的同步提高。
2青藏鐵路關(guān)角隧道選線變化情況
2.1既有線現(xiàn)狀
青藏鐵路西格段東起青海省西寧市，西至格爾木市，全長(zhǎng)800余km，是目前青藏高原對(duì)外聯(lián)系的唯一鐵路通道。20世紀(jì)50～60年代開(kāi)始分段修建，歷經(jīng)26年于1984年建成通車，90年代末分段進(jìn)行了提速改造，之后又實(shí)施了增建二線工程。其中天峻至烏蘭段線路通過(guò)關(guān)角山，高山及山麓邊緣丘陵地帶溝谷發(fā)育，且北西向中吾農(nóng)山———青海南山斷裂帶在關(guān)角隧道附近穿越線路，對(duì)工程影響較大。由于越嶺地段落差達(dá)320m，為爭(zhēng)取高程，線路選擇主要以隧道工程通過(guò)關(guān)角山，不同時(shí)期隧道長(zhǎng)度的設(shè)置具有較典型的代表性。既有線最小曲線半徑為300m，線路以總長(zhǎng)度計(jì)5044m的6座中、短隧道穿越峽谷，僅關(guān)角隧道長(zhǎng)4010m，其余隧道基本不超過(guò)400m;橋梁工程以8m梁橋?yàn)橹鳎床捎?4m以上大跨度橋梁工程;同時(shí)為節(jié)省投資大量利用回頭曲線進(jìn)行展線，以低填淺挖的路基工程通過(guò)。
2.2增建二線工程的改進(jìn)
增建二線工程于2008年開(kāi)工建設(shè)。二線工程在既有線左側(cè)以2座長(zhǎng)32.605km的單線隧道取直穿越關(guān)角山，不再采用展線方式適應(yīng)地形。該隧道建成后將成為世界最長(zhǎng)的鐵路隧道。由于長(zhǎng)大隧道施工技術(shù)的成熟和運(yùn)營(yíng)通風(fēng)、排水技術(shù)的完善，不再控制選線，隧道長(zhǎng)度的設(shè)置有了更大的靈活性。
3蘭合鐵路跨越劉家峽水庫(kù)橋梁結(jié)構(gòu)形式的采用
3.1總體情況
蘭州至合作鐵路是連接隴海、西寧至成都鐵路通道的重要組成部分。線路全線位于甘肅省境內(nèi)，行經(jīng)蘭州市、臨夏回族自治州和甘南藏族自治州，地處黃土高原與青藏高原的過(guò)渡地帶，地震烈度為8度區(qū)，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜且差異性較大。其中永靖至考勒段線路需跨越著名的劉家峽水庫(kù)，兩岸滑坡、坡面溜坍、水庫(kù)坍岸等不良地質(zhì)發(fā)育，橋梁工程艱巨且技術(shù)難度大，屬?gòu)?fù)雜、艱險(xiǎn)山區(qū)，選線難度很大，故對(duì)跨越劉家峽水庫(kù)段線路方案進(jìn)行了研究。
3.2跨越水庫(kù)橋梁形式的選擇
根據(jù)勘察，橋位處因長(zhǎng)期的水流切蝕，水庫(kù)水位的升降，岸坡松散物質(zhì)被水流帶走，而堅(jiān)硬的巖石不易風(fēng)化，多部地段風(fēng)化厚度較小，部分坡腳新鮮巖石出露。經(jīng)歷了長(zhǎng)期的地質(zhì)構(gòu)造、地震、風(fēng)化等作用，水庫(kù)建成40多年來(lái)，堅(jiān)硬巖石形成了陡立的岸坡，岸坡基本穩(wěn)定。位于劉家峽水電站大壩上游4.2km、距洮河入河口2km處的折達(dá)公路橋資料顯示，該處谷底最低約為1622m，水庫(kù)蓄水后，庫(kù)底已淤積到約1690m的高程，淤積高68m。橋址處受劉家峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)回水影響，水中設(shè)墩施工難度很大，跨越庫(kù)區(qū)橋梁以單孔一次跨越為宜。經(jīng)過(guò)對(duì)主跨橋梁結(jié)構(gòu)形式多方案比選論證，主橋采用100m+180m+100m連續(xù)剛構(gòu)，主墩墩高達(dá)105m。該橋建成后將是我國(guó)單線鐵路高烈度地震區(qū)最大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋，橋式受力合理、新穎美觀且易與橋址周圍環(huán)境融為一體。該類結(jié)構(gòu)施工技術(shù)較為成熟，在國(guó)內(nèi)外有著悠久的建造歷史，施工難度不大，降低了工程風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有工程技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。
4結(jié)論
由蘭新鐵路天山隧道群選線的普遍性及青藏鐵路關(guān)角隧道、蘭合鐵路跨越劉家峽水庫(kù)選線的典型性可見(jiàn)，鐵路工程選線和工程修建技術(shù)水平是相輔相成的。通常情況下，各類工程修建技術(shù)水平限制了線路方案的選擇，而隨著工程技術(shù)水平的不斷提高，選線亦有了更大的自由度。在當(dāng)前既有鐵路網(wǎng)進(jìn)行大范圍、大跨度技術(shù)改造，鐵路網(wǎng)覆蓋面不斷擴(kuò)大、高新技術(shù)與適用技術(shù)并舉的形勢(shì)下，鐵路選線在貫徹環(huán)保理念、降低風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省投資的原則下，對(duì)各類工程設(shè)置的難度要求不斷加大，這就要求工程技術(shù)水平也需要不斷地更新、成熟，表現(xiàn)為“技術(shù)突破—難度增加—技術(shù)再突破”的螺旋式提高形式。反之，工程技術(shù)水平的提高與發(fā)展，使得可供選擇的線路方案具有了多樣化，加大了線路方案選擇的難度。工程選線一般應(yīng)盡量考慮不同時(shí)期各類工程技術(shù)的水平，在保證實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸功能的前提下，盡可能平衡線路條件、工程條件、工程造價(jià)、建設(shè)工期、建筑材料等各方面因素，以安全可靠為原則，保證項(xiàng)目順利建成。為保證線路方案的合理性，鐵路專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極了解掌握各類工程技術(shù)的最新發(fā)展和變化，確保各項(xiàng)工程具備可實(shí)施性。此外，對(duì)各種可行方案的比較選擇，除進(jìn)行詳細(xì)的工程經(jīng)濟(jì)比較與技術(shù)分析外，不能局限于工程本身，還應(yīng)在充分熟悉有關(guān)政策、法規(guī)的基礎(chǔ)上考慮民生、環(huán)保、土地利用等問(wèn)題，最大程度地保證推薦方案的合理性、可實(shí)施性。
作者：解新福單位：蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司
