铿 锵 之 律
——郑西客运专线勘察设计工作回眸
此刻,一切不同的表达都诉说着同一种情感。十月怀胎的艰辛,一朝分娩的欢愉。那些难忘的日日夜夜在每一个一院人的心中翻滚潮涌,从2004年首次参与高速客运专线勘察设计,2005年执刀捉笔
一、弄潮儿向涛头立
纵有千古,横有八荒。《中长期铁路网规划》明确了我国高速客运专线“四纵四横”的主体构架。这个构架中自东向西的“一横”——徐(州)兰(州)郑(州)客运专线的中段,就是郑西线。
郑州至西安客运专线东接京沪高速,中连京广客专,线路由郑州站引出,途经荥阳、巩义、洛阳、渑池、三门峡、灵宝,陕西华山、渭南、临潼等地,贯穿西安铁路枢纽,全长
2004年,铁道部对郑西客运专线进行方案竞选,确定铁一院承担陕西境内的勘察设计任务,这是我院首次参与高速客运专线勘察设计。陕西省境内线路长164.74公里,其中桥梁工程133.036公里/10座,隧道13.8公里/ 4座,桥隧占线路总长的89%。
由于铁一院此前一直将大部分精力投入到了青藏铁路的建设中,在设计创新方面取得了举世瞩目的成绩,而在高速客运专线建设上却起步较晚,在客专技术储备及关键技术的掌握上,在当时不仅与国外而且与兄弟院也有一定差距。因此,从某种意义上说,郑西客专勘测设计的质量、工期,将决定着我院在客运专线领域能否占领一席之地。如何借一战之威,扭转不利局面,再树一院市场形象?全院上下深知肩头的“分量”。
郑西客专作为设计时速
要给出令人满意的答案,其难度之大,毋庸置疑。
弄潮儿向涛头立。正是因为难,更加激发了一院人征服的激情,因为这是一支善于攻坚克难的精锐之师。针对郑西客专实际情况,铁一院一方面分批派出技术人员到京津城际高速铁路、国内院所参观取经,前往欧洲发达国家和日本、韩国等地进行全方位的考察学习,并聘请国内外专家来院讲座交流,举办高速铁路勘察、设计培训班等;另一方面,迅速组织科研攻关,充分发挥院研发中心的作用,开展一系列关键技术研究:确立了“湿陷性黄土地基处理及填料设计研究”、“湿陷性黄土地区桥梁桩基研究”、“大断面黄土隧道开挖及工后沉降研究”、“轨道关键技术研究”等十余项课题,同时积极与有关大专院校进行合作,使得设计标准的确定有了坚实的理论依据。院领导在铁道部立下了军令状。所有设计人员更是卯足了劲,苦练内功,只待再创佳绩,扬眉吐气。
铁一院对郑西客专勘察设计实行了集中统一和强有力的管理,建立起以主管副院长、院副总工程师牵头,各专业处领导组成的项目领导班子,要求勘察设计人员打破常规,跳出习惯思维,转变设计理念,结合项目特点,通过科技创新,把郑西客运专线建设成适合我国国情的、有中国特色的高速客运专线。
总体战略部署停当后,马上抽调各专业精兵强将50余人,组成郑西线项目总体设计组,数百名勘察设计人员兵分几路,投入会战。
2004年,郑西客运专线勘察设计工作全面铺开。
二、狭路相逢勇者胜
设计时速
按照铁道部提出的“三个一流”中“一流的工程质量”的要求,在执行“选线标准”的同时,为了线路走向最优化,总体组着力抓一流的选线、一流的勘察以及黄土地域客专土建工程关键技术研究等重点工作,并落实到方案设计的每一个细节。
——铁路选线方面。结合三门峡水库引起渭河流域水文地质变化和渭南地区活动断裂带的特殊情况,委托水利部门、邀请水文专家对该区域进行现场调查,认真研讨,完成了“三门峡库区渭河及其南山之流泄洪区”线路方案选择和“渭南地区活动断裂区铁路选线及场地工程地质条件评价”,组织路内外专家论证,并结合专题报告进行线路方案选择,确保了工程的万无一失。
——地质勘察方面。结合黄土的特性,在“青藏高原铁路冻土分区”成果的启发下,对不同类型、不同等级的黄土进行分区研究,完成了“黄土地区主要工程地质问题及湿陷性黄土等级分区研究”的专题报告,从而提出了黄土地区选线原则及工程设置原则,并对地质综合勘探、试验工作提出了一系列要求,确保一流的工程勘察质量。
——设计研究方面。进一步加大科研攻关力度,先后投入上千万元资金用于科技攻关。组织各专业骨干,配合院研发中心
陕西,盛夏,赤日炎炎,测旗飘飘。勘察队员们在关中平原上挥汗如雨,注解着他们别样厚重的人生。
勘察是工程质量的源头性、基础性工作,郑西客专在速度目标值等技术参数上都确立了较高的标准,建成后列车能否跑得又快又安全,勘察设计者责任重大。标准高、时间紧,给勘察工作提出了“前所未有”的挑战!譬如定测,2004年5月中旬展开,8月所有初步设计文件必须按时交付。连勘测带设计只有短短的3个月时间!但工作量却远远高于同样长度的常规铁路。仅勘探、土工试验工作量就增加了几倍。
在平原地带,常规铁路只要在不同地质钻孔取样就行了,而为摸清郑西客专地质情况,保证勘察质量,要求每50~100米打一个孔,每
勘测也同样。郑西客专勘测时进行了大面积线路方案研究,设计人员立足当前,着眼长远,加强设计的前瞻性,对不同渭河桥位方案和不同秦东隧道方案做了深入细致研究;同时还重点研究了郑西客专引入西安枢纽方案,对不同站位、不同疏解方案进行了大面积、多功能、全方位地研究,研究线路长度达上万公里。除了桥、隧的标准和要求都大大提高外,勘测中连普通的路基都必须按工点设计,平均
自从2004年承担郑西客运专线勘察任务到2005年9月工程正式开工建设,铁一院先后投入近千人,组织400余台钻机,战酷暑、斗严寒,全面开展了勘测、勘探大会战。为适应跨越式发展的战略意图,技术标准一再刷新,精度要求也不断提高,致使工作量大幅增长,勘测难度急遽增加。勘测人员坚决贯彻“科技是第一生产力”的精神,采用先进的GPS动态测量法,显著提高功效,同时还扩大了勘察范围,为线路设计和后期方案优化奠定了可靠的基础。
郑西客运专线是国内首批开工的采用整体式无砟轨道结构的高速铁路,也是首批需要建立精密控制测量系统的建设项目之一。高速铁路成功建设的一个重要技术保障,就是必须有一套完整、高效且非常精确的测量系统。
铁一院承担郑西客专陕西境内无砟轨道精密控制测量工作后,院高度重视,立即部署无砟轨道精密测量系统成套技术的研究工作,在较短的时间内组建了专业的精密控制测量生产队伍,建立了完整的精密控制测量技术体系,高标准、高质量地完成了基础平面控制网(CPI)、线路平面控制网(CPII)和贯通二等水准测量工作;由铁一院负责组织参与郑西全线精密测量的三家设计院完成了全线的控制网整体平差。平面控制网采用一点一方向的平差方法,保证了控制网的高精度;采用窄带高斯正形投影,使投影变形值小于
三、山高何惧人为峰
科技创新,赢在设计。郑西客运专线标准高、工期紧、任务重,建设意义可谓举足轻重。铁一院在开展郑西客专勘察设计之初,就按照“建设一流客运专线”的目标,创新设计理念,以一流的设计再攀高峰。针对重点难点设计开展了多项研究,采取了一系列创新型结构设计,攻克了工程难题,使设计水平达到了一个新的高度。
一院人敢于创新。于是,山高人为峰,成为一院设计人员的事业信条。
这是一个繁忙的星期天,一个围绕线路路基方面的专题会议从上午一直持续到了晚上。与会者们为路基设计中的湿陷性黄土问题展开了激烈讨论……这些曾经攻克过青藏铁路工程“三大难题”的一院将帅们,在西部黄土高原地区碰到了铁路设计的“老对手”—— 湿陷性黄土。要知道,设计时速
智者的思虑有如四月的细雨般严密。一院人把自己的智慧毫无保留地奉献给了郑西客专。下面就让我们追寻设计人员的脚步,“点亮”郑西客专设计中的一个个闪光点。
埋入式连续桩板路基结构 华山北站和临潼东站采用的埋入式连续桩板结构,为国内外首创的一种新型路基结构。
湿陷性黄土在工程界被公认为“问题土”,它欠压密、大孔隙、承载力低、遇水浸湿快速下沉,对建筑物危害性很大。路基处理成了“难啃的硬骨头”。华山北站和临潼东站所处湿陷性黄土厚度达2~
施工完成之后,路基承载力试验达到要求,路基工后沉降小于
渭河特大桥多联大跨连续梁 渭南渭河特大桥是全线最长的桥梁,也是我国目前已建成的最长的桥梁,东起华阴华山北站,西至临潼东站,全长
渭南渭河特大桥“以桥代路”的形式,大量地节约了耕地,减少了路桥频繁交替过渡段的设置,提高了高速列车运行的平稳性和舒适度,还结合城市建设风格及周围特定环境设计,从而使桥式布置及其构造充分适应城市道路及市政建设的规划、规模,也满足了城市景观要求。渭河特大桥已成为关中平原上一道亮丽的风景线。
渭南北高架车站 渭南北站是国内第一座高架桥客运专线车站,处于渭河松软土地基地段,受跨越渭河及沿河洪水位、道路立交等因素限制,车站平均填土高约
秦东隧道 秦东隧道全长
无砟轨道及桥上无缝线路、无缝道岔 郑西客专全线采用CRTS Ⅱ型双块式无砟轨道,一次铺设跨区间无缝线路,国外虽有成熟的铺设经验,但完全适合我国国情的设计标准、参数及规范有待实践检验。设计人员结合我国铁路运营等要求,对原双块式轨枕进行优化设计,解决了郑西客专大跨度桥上、大梁缝处、钢轨伸缩调节器区等地段的无砟轨道结构设计难题,完成了郑西客专无砟轨道的设计。
在超长特大桥多联大跨连续梁上铺设无缝线路既无标准,也无规范,是国内外公认的一项难题。为攻克在渭河特大桥多联大跨连续梁上铺设无缝线路的设计难题,院专门成立了重点科研课题组,设计人员经过潜心研究,最终确定了“一跨渭河铺设一组、二跨渭河铺设四组曲线型钢轨伸缩调节器”的设计方案,成功解决了这一棘手问题,顺利通过专家的评审。
渭南北站高架桥上的无缝道岔也是设计中的难题之一,国内目前对于桥梁与无缝道岔的相互作用关系还处于理论研究阶段,没有一个成熟的结论,为此铁道部专门立项课题进行研究。我院与参研单位对高架桥无缝道岔的设计计算方法共同探索研究,最终攻克了这一难题,得到了专家的一致认可。
四、不待扬鞭自奋蹄
在设计师们的构想中,郑西客运专线的形象不仅仅是中国铁路现代化的一个缩影,而且应当是一道中国小康社会的风景线。在设计中,设计人员贯彻“以人为本,强本简末”的设计理念,结合城市规划,努力节约用地、减少拆迁、降低投资、优化设计,把郑西客专铸造成现代化精品工程。
于是,一组组颇富前瞻性和人性化的创新设计应运而生:
——与城市规划协调,充分满足沿线城市规划发展的要求;
——对沿线居民区、学校、医院等进行了有效的噪声保护设计;
——对沿线风景名胜、自然保护区、饮用水源进行保护设计;
——为满足高质量的沿线水土保持要求,结合当地人文景观,进行立体的混植绿化设计,把郑西线建成绿色长廊;
——在线路方案优化的同时,对沿线环境也进行了充分优化;
暑往寒来,呕心沥血,一院人向新的高度发起了一次又一次的冲刺。
这是2005年春节的一天。大年初二,电化处设计室里,工程师们正围绕电力设计进行攻关。设计时速
又是一个不眠的夜晚。城建院设计室内,灯火通明。设计人员正在为渭南北高架车站和华山北站站房设计更好地体现“以人为本”的思想而绞尽脑汁。渭南北站是我国铁路客运专线建成的第一座具备候车功能的“桥式”车站,空间的整体化结合建筑造型的审美诉求,把站房、站台和无柱雨棚整合形成一体化空间,外观简洁,极富动感和活力。由于候车大厅设于桥下,会受到上层高速运行列车噪音的影响,设计人员强化了对车站建筑物的隔振、降噪细部设计,采用多种隔音材料,降低了列车高速运行时对站房产生的振动和噪声。华山北站外部形象具有华山雄伟奇险的气势,车站入口采用的倾斜式石材外墙和玻璃幕墙面形成强烈对比,与华山之“险”遥相呼应,成为一景。
通信信号的创新设计也是颇费心血的。设计人员采用了具有世界先进水平的CTCS-3列控系统,以保障高速列车安全、可靠、高效、准时运行。通信系统信息传输,实现了车与地双向互通;关键设备采用多重冗余设计,增加了系统的可靠性和安全性;采用安全数据传输网,为系统提供了安全信息高速公路;车载设备采用一次模式曲线,保证了列车在追踪间隔3分钟的高密度运行条件下运行;自动列车调度指挥CTC系统,保障了列车调度的高效和准时;综合接地系统,实现强、弱电设备和金属构筑物的等电位连接,有效保证了乘客安全和设备安全;集中监测网络系统,实现了运营设备运行状态实时监督。
2005年金秋如期而至,郑西铁路客运专线开工的号角昂然吹响。
2009年5月,郑西客专陕西境内铺轨工作正式展开,客运专线建设全面进入冲刺阶段。
2009年9月,郑西客专列控C3系统试验和联调联试进行,目前已累计运行20多万公里。
从2004年到2009年,历经6年艰苦奋斗,铁一院人在高速客运专线设计这场艰苦卓绝的翻身仗中,力挽狂澜,奏响了铿锵之律。
一院人坚持以诚信服务的精神,上下求索,继续开路先锋的英雄之梦……