桥隧比高达93%,首条穿越秦岭的高铁线这样建成

subtitle 了不起的中国制造01-14 06:32 跟贴 1875 条
西成高铁全线桥隧占比93%,穿越秦岭的隧道群全长134公里,其中超过10公里的特长隧道就有7座,在中国高铁建设史上实属首例。

出品 | 网易新闻

作者 | 王麟,科普作家、铁路工程师

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。

打开网易新闻 查看更多图片

(一)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643km,设计时速250km。

(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134km,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。

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。

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。

那么,建设西成高铁面临哪些困难呢?

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120km,高差非常大,尤其是秦岭北坡,在航空距离30km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。

(秦岭地形)

而且,穿越秦岭如果修建长大隧道或者隧道群,隧道之间的距离会非常短,使得防灾救援非常困难。

另外,秦岭是中国重要的水源涵养区、国家自然保护区和众多环境敏感点的聚集区。这里有很多国家珍稀的保护动物,比如熊猫、朱鹮等,形成了整体性非常强的保护区域,对生态保护要求极高。

所以,建设西城高铁,要比修建其他高铁更加困难,不但要克服复杂的地形地质条件和生态敏感高的艰险山区环境,还要满足“经济性、高速度、高安全”的苛刻要求,要建设“以人为本”的绿色高速铁路,将工程对生态环境的影响降到最低。

在西城高铁修建之前,川渝地区向北的铁路通道能力非常紧张。1958年通车的宝成铁路运营了半个多世纪,线路条件不好,运能不高,运输质量也受影响,无法满足日益增长的交通运输需求,且应对自然灾害时的救援难度非常大。西成高铁的开通,为川渝地区客运北通道提供了强有力的运力支撑,同时释放了既有宝成铁路的货运能力。

(二)西成高铁如何穿越秦岭天险?

秦岭是横断南北的天然屏障,山高林密,地势险要,那么西城高铁要穿越秦岭,采取什么措施才合适呢?

鉴于秦岭的山体厚度达到120km,这是一个难以逾越的自然屏障,工程师和科技工作者们在考虑工程经济性的前提下,研究采用隧道群穿越秦岭的模式。

(秦岭)

在高铁选线过程中,专家们研究了国内已经开行的动车组的性能,发现动车组都具有较大的爬坡和制动能力,能够在持续25‰的坡度上实现较高的运营速度、运输安全和运输能力,因此,穿越秦岭山区,西成高铁的线路首次采用了25‰的最大坡度,并且这个坡度连续使用了长达45km。

这样一来,西成高铁就可以用较短的距离穿越秦岭山区,使得秦岭主隧道的长度由24.8km减少到16km,不但缩短了施工工期,改善了施工运营条件,还节省工程投资11.7亿元。

高铁列车连续爬长达45km长的25‰坡道,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。

(三)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。

(四)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。

结语

西成高铁全线开通后,从西安到成都从原来的16个小时缩到为3、4个小时,大幅度压缩了川渝地区往北京、上海方向的时空距离,节省的时间成本非常可观,而且,它的建成进一步完善了区域高速铁路网,连通了“成都—重庆”和“关中—天水”两大经济区,让当地的贫困地区也迈入高铁时代。

作为世界上认知度最高的标签,中国制造(Made in China)正寻求战略升级。「了不起的中国制造」专栏,力邀行业权威、资深玩家,呈现他们眼中的中国创新之路。

投稿请联系newsresearch_ntes@163.com,稿件一经刊用,将提供千字800元的稿酬。

官方图书《了不起的中国制造》现已上市,本书集结了专栏的优秀文章和经典案例,欢迎关注!

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
打开网易新闻,阅读体验更佳
大家都在看