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一条让京津更亲近的铁路 一项改变生活方式的工程
铁路意味着什么?京津城际轨道交通工程又意味着什么?
铁道部官员如是说——铁路是国家重要的基础设施,是国民经济的大动脉和大众化的交通工具,在全面建设小康社会中肩负着重要的责任。京津城际轨道交通工程,是我国中长期铁路网规划建设中的重要项目,是快速扩充铁路运输能力,快速提升铁路运输装备水平,加快铁路现代化,适应我国经济持续快速发展的战略举措。
确实,北京和天津是地处我国心脏部位的两大直辖市。以京津为中心的环渤海地区是我国经济发展最快、最具活力的地区之一。随着我国全面建设小康社会目标的实施,京津两地市民异地就业、异地居住已成为可能,未来京津之间人员往来将更加频繁。目前京津间已有的铁路通道京山线京津段利用率已超过90%,现有铁路运输能力已远远不能满足运量增长的需要。因此迫切需要公交化、大容量、快速度的交通工具。
30分钟路程对北京意味着什么?在促进环渤海区域经济发展的同时,京津城际轨道交通工程将为北京市率先基本实现现代化和举办高水平的2008年奥运会,实现新北京新奥运的战略构想发挥重要作用。
30分钟路程对天津意味着什么?天津的制造业优势、港口优势和物流优势将得到更好发挥,更有条件实现京津之间资源共享。充分利用毗邻首都的优越性,加快自身的发展。
对于众多参建单位来说,京津城际轨道交通工程具有设计标准高、技术含量高、环境保护好、抗灾能力强、管理体制新等特点。建设京津城际轨道交通工程,责任重大,使命光荣,同时又是自身水平的一次展示和检验。
专家说,京津城际铁路建成后,京津“半小时经济圈”将会逐步形成。老百姓更看重实惠,当你到另一座城市的时间比你横穿这座城市的时间还要短时,你的就业梦,你的异地居住梦,你的……都将变得触手可及。
新技术确保“多拉快跑”一条直通两地的铁路,一段仅半小时的旅程,京津城际轨道工程把北京和天津拉得更近了。一座座特大桥已经出现在你我身边,也许您可以准确地说出正线全长113.544公里、桥梁总长100.171公里,也许您能够熟练报出北京南站、亦庄站、永乐站、杨村站、天津站等站名,但是这项庞大工程的技术含量究竟有多少?恐怕还没有多少人知道。
现在,我们将带您走进京津城际轨道工程,走出复杂难懂的设计图纸,带您领略高科技的力量如何与时间赛跑。
天桥达两地畅通无阻京津城际列车几乎是在“空中通道”上行驶,京津城际轨道宛如一道连接两地的“彩虹”,乘客从登上“彩虹”的那一刻起,也就开始了与时间赛跑的旅程。30分钟,不仅让您在两地间节约了不少时间,也让您“高高在上”地观看沿途风景。那种飞驰在天际的感觉,相信对很多旅客而言都是一种美妙的享受。
据了解,京津城际轨道工程中的高架桥长度占全线路长的88.22%,5座特大桥分别是北京环线特大桥、凉水河特大桥、杨村特大桥、永定河(天津段)特大桥和新开河(天津段)特大桥。在这样的环境下,高速行驶的城际列车得以实现畅通无阻,不仅保证了列车的速度,而且还避免了事故的发生,“全封闭、多高架”这一设计理念成为京津两地30分钟通达的重要前提。
对于这样的设计,铁三院的专家表示,汽车、行人抢过道口给火车行驶带来很多隐患,给高速的城际列车构成的威胁显然更大,一旦发生交通事故,极易造成重大伤亡。京津城际列车在高架桥上行驶,就杜绝了危险的发生。而且,高架桥和桥墩处一律封闭,列车在专用轨道上行驶不受任何干扰,桥墩处还设置了保护设施,避免车辆撞击桥墩,对城际轨道造成影响。
铺设无砟轨快马加鞭京津城际轨道交通工程引用德国博格公司Ⅱ型板式无砟轨道,是我国第一条铺设无砟轨道的客运专线。所谓“砟”是指小块石头,常规铁路都是在“砟”的基础上铺设枕木,这种轨道称为有砟轨道,有砟轨道会使火车在行驶时产生强大的震动,很大程度地制约了火车的行驶速度。
无砟轨道是当今世界先进的轨道技术,可以减少维护、降低粉尘、美化环境。由于城际铁路全线采用跨区间无缝线路和无砟轨道技术,不仅提高列车速度,保证旅客舒适,而且实现了京津城际轨道“少维修、免维修”的设计目标。
据介绍,德国博格公司Ⅱ型板式无砟轨道的铺设对基础测量的要求非常高,为了保证轨道的平顺,以往传统的测量技术满足不了工程的需要,铁三院特别在工程现场布设了精密工程控制测量网,并通过了铁道部鉴定中心组织的可行性研究评审和初步设计评审,为工程提供最全面最准确的测量数据。目前,施工队伍已在试验段铺设无砟轨道,预计9月份将正式开始铺设。
建立新系统变相提速如果说,高架桥、无砟轨道、高速动车组是京津城际列车快速安全通达的硬件保证,那么工程中使用的一系列系统肯定会让您感到眼花缭乱,这些系统不仅是您快速便捷乘车的保障,也是列车安全顺畅通行的保障。
先说说京津城际轨道工程采用的四电集成系统,所谓“四电集成系统”是指,通信、信号、牵引供电、电力供电系统集成。不仅可以在城际列车出现超速情况时发出减速指令,而且还会保障列车信号通畅和电力充足。
京津城际列车还安装了防灾报警系统,可以在遇到自然灾害时实施自动防护。假如列车在高速行驶时遇到强风天气,系统可以立即下达减速指令,并根据天气情况控制行驶速度。同时,铁路沿线和站段还布设地震仪、震感柜和风速仪,由防灾安全监控系统进行实时监控。这些系统都为城际列车安全行驶保驾护航。
另外,乘客在乘坐京津城际列车时还能享受到自动检售票系统、自动客运管理系统、列车调度系统等高科技服务,乘客从走进车站那一刻起就能按照系统提示选择车次和车站,并根据系统提示一步一步地进站上车、到站下车。如果乘客有什么不明白的问题,还可以与系统进行“对话”,得到系统最准确的回答。
高速动车组一起使劲要实现半小时走京津的目标,仅有直通两地的“空中通道”还是远远不够的,城际列车的表现无疑成为这项工程的又一亮点。据了解,京津城际轨道工程的设计时速在300公里以上,列车能够如此高速行驶的奥秘就在于车厢内安装了动力设施,这样的列车也就是所谓的“高速动车组”。
原来,普通列车一般有十几节车厢,全靠车头发力带动所有车厢前进,而京津城际列车一般只有八节车厢,其中一些车厢内安装了动力设施,也就是说,城际列车开动时,车头和车厢处于一起使劲的状态,不仅车头发力行驶,车厢也在配合发力前进。在如此强大的力量驱动下,列车的速度自然会得到大幅度的提高,就像是一辆四驱车和一辆二驱车比赛拉货物,比赛结果显而易见没有悬念。
按照京津城际轨道工程的设计方案,城际列车的运输组织模式是“高密度、大容量、小编组、公交化”,最小发车间隔为3分钟,这些设计无不把高速动车组的优势体现得淋漓尽致,往来于京津两地的旅客肯定会感觉到,乘坐城际列车比公交车要快得多、方便得多。反过来看,正是由于高速动车组如此快速行驶的特点,才能保障设计中的运输组织模式和发车密度得以顺利实现。
路基防沉降工后无患路基沉降一直是高速铁路建设的难题,京津城际轨道工程自然也要面对这一问题。如果路基沉降问题解决不了,那么快速行驶的城际列车无疑将变成令人担惊受怕的“过山车”,列车和乘客的安全都难以得到保证。
据铁三院的专家介绍,京津城际轨道交通工程沿线地貌由北京的冲洪积缓倾斜平原过渡到天津海陆交互堆积的冲积海积平原,线路所经地区工程地质条件很差。再加上京津城际轨道工程全线采用无砟轨道技术,对线下基础设施的变形和工后沉降提出了更高的要求。为此,铁三院加大勘查投入,组织了近300部钻机完成了超过常规铁路十几倍的勘探工作量,对桥梁地段逐墩进行勘探,最深钻探深度达101.2米;路基地段每50米布设一个勘探孔,每100米做一个由3个勘探孔组成的勘探断面,为工程提供了翔实可靠的基础数据。
据了解,京津城际轨道交通工程在建设中采用CFG桩技术,桩基结实稳固,不怕重物碾轧,保证轨道运行平衡。在CFG桩施工过程中,混凝土供应如果中断半小时,就不能拔管造成废桩,当十多台桩机同时施工时,混凝土的供应能力将面对更大的挑战,但施工人员采用“JIT准时生产”管理模式,克服了受场地限制、原材料储存少的难题,保证了CFG桩的正常施工。
打造“零换乘”时代被列为天津市20件民心工程之一的天津站交通枢纽工程,其设计方案中非常突出“零换乘”的服务概念。什么叫做零换乘?如何进行零换乘?说得简单些就是,京津城际快速铁路与城市地铁的换乘,地铁2、3、9号线之间的换乘,均不用出站便可完成,这样就能最大限度地方便旅客出行。京津城际快速铁路将与天津站交通枢纽的地上部分和地下一层进行连接。
天津站交通枢纽工程是集普速铁路、京津城际铁路、城市轨道交通、公交和周边市政道路于一体的大型综合项目。这一工程以铁路天津站前后广场为核心,东至李公楼立交桥、西至五经路、南至海河、北至新开路。这项庞大的工程究竟是如何进行的?在这,我们将走进天津站交通枢纽工程第一标段,带您“畅游”由天津三建创造的“地下奇观”。
天津站交通枢纽工程第一标段的工地内非常热闹,往来的工程车不间断地运送着工程土,地面上的建筑工人却显得寥寥无几,原来大部分的工人都是在地下作业,与我们常见的建筑工地有明显的区别,这就是天津三建使用“盖挖逆施法”产生的结果。
涉及工程项目难免会使用专业术语,所谓“盖挖逆施法”从字面上看并不难理解,先盖后挖,与传统建筑方式“背道而驰”。传统建筑方式多是先打地基,然后在逐渐向上盖建筑,但是天津站交通枢纽工程第一标段是中心枢纽,就像是一个家庭中常见的“接线板”,很多轨道工程都要向中心枢纽靠拢,最终与“接线板”实现成功对接,为了保证地上部分的城际铁路站房工程顺利实施,中心枢纽只能采用工艺复杂、安全性高的“盖挖逆施法”。
天津三建的生产计划部的刘部长告诉记者,中心枢纽的地下部分一共分为三层,地下一层高7米,主要为城际铁路地下进出站厅,地下二层高6.5米,主要为城际铁路与地铁或轻轨的换乘站,地下三层高6.7米,主要为地铁和轻轨的换乘站。其中地下三层还有局部四层设计,方便与其他标段进行轨道对接。据了解,这三层的总建筑面积为70000平方米,预计出土量为550000立方米,如果换算成以10吨卡车进行运送,保守估计需要100000车次。
该项目的赵总工程师表示,地下工程的测算非常严谨,顶厚1米,中间两层顶厚0.6米,底厚1.8米至2.8米,形成一个相对密封的“箱体”,由连绵不绝的地连墙包围起来,地连墙的作用主要是防水防塌,保证工程和工人的安全。工程内共有277根灌注桩,每根灌注桩的深度都是75米,其中靠近地面的24米为钢管柱。现代化的机械设备进入地下挖土,再通过5个出土口将土运出来。目前,地下一层已经初具规模,地下二层正在挖土作业。
地下一层:地下连续墙施工之最地下一层,我们所站的位置在地下10米左右。
面对如此庞大的地下工程,用“地下奇观”来形容毫不过分。在空阔的大厅里,工人繁忙地工作着,有的正在梳理伸向地下二层的线路,有的正在拆除内衬墙的模板,有的正在撤卸灌注桩外层的金属套管。
我们先从地连墙开始说起,如果把整个工程当成“埋”在地下的一个建筑,地连墙不仅可以挡住地下水渗漏,而且还可以防止工程塌方,天津站交通枢纽工程第一标段的地连墙共计750幅,每幅深48米、宽4米、厚1.2米,称得起是本市地下连续墙施工之最。据工地内的齐工程师介绍,天津的地质环境造成地连墙非常难建,在地连墙成槽时极易引起塌方。因此,在施工时,除了要格外精心,还要采取一些新的技术措施,否则就难以保证施工质量。
接下来,我们再看看工地内林立的“柱子”,这些柱子在工程中的作用各不相同。工地中最粗的是277根灌注桩(其中48根是临时桩),这些直径2.2米的灌注桩是“地下奇观”的支撑柱,负责支撑整个“箱体”。灌注桩埋深75米,分两部分,下部分是51米的钢筋混凝土桩,上一部分是24米的钢管柱,其中仅下部分的“钢筋笼子”的重量就达19吨,灌注后的桩子根根都是庞然大物。
除了那些灌注桩外,工地内还立着65根直径较小的铁管,这些铁管其实就是至关重要的“抽水井”。随着工程的深入,地下水肯定会越来越多,一旦发生管涌事故,不仅会引起工程塌方,而且还会造成人员伤亡。齐工程师告诉记者,从全国到世界,不少地下工程发生事故都与地下水管涌有关,这65口抽水井无疑是中心枢纽工程的“生命保障”。
逆向思维,“盖挖逆施法”可以保证顶上面平整,但很难保证顶下面同样平整。但是,我们却惊奇地发现,地下一层的顶部上下面都非常平整。原来,天津三建的技术人员为了保证顶板下面的平整,特别向很多地板厂进行“招标”,将放在水中浸泡后不发生变形的复合地板当成模板使用,从而保证顶板混凝土像地板一样平整,这次试验的成功解决了地下三层的顶板平整难题。
值得注意的是,这项庞大的工程都是在地下完成的,工人的身体自然会感觉吃不消,为此,公司负责人特别在现场安放了很多的饮水设备、通风设备,保证工人能够在比较舒适的环境中工作,在地下一点儿也不会有憋气的感觉。
最后,我们再看看一个非常有趣的设备。在很多灌注桩的上面都绑着电线,千万别小看这些电线,它可是工程进行的“关键”。技术人员手中都有一个仪器,不论接上哪根灌注桩上的电线,仪器都能及时准确地显示垂直、水平等相关数据。
地下二层:龙门抓斗立下“大功”沿着盘旋楼梯一路向下,便到了正在建设中的地下二层,由于土还没有挖到指定深度,我们所站位置为地下15米左右。
人走到地下二层,马上会感到非常憋气,气温也一下子升高了五六摄氏度,空气湿度则达到70%左右,幽暗的环境中,浓重的潮气迎面扑来,身上凝结的不知是汗水还是水珠。墙壁上清晰地体现出土质分层,脚下的泥土又湿又软,用手一抓都能攥出水来。
几台挖掘机正在轮流作业,将挖出来的土堆放在出土口,很快便有一台龙门抓斗赶来作业,每次能抓取土约2立方米。天津三建的生产计划部的刘部长介绍说,工地内共有5台龙门抓斗,是天津三建自行研制的“专利产品”,在工程中立下“大功”。不仅如此,他们还自行研制了70多台旋臂式轻型吊车,这些吊车是专门为那277根灌注桩而设计的。原来,安装钢管柱时需要清理灌注桩表层的水泥,清理出来的水泥块搬运起来非常困难,这些轻型吊车安装在灌注桩套筒上后,可以协助工人将水泥块迅速运出,为工程进度节省了很多的宝贵时间。
其实,类似龙门抓斗、轻型吊车的“专利产品”在整个工程中还有很多,这些小设计、小发明在工程中起到了至关重要的作用,是很多老工程师和小技术员共同摸索的结果。刘部长颇为激动地说:“这个工程肯定能成为其他类似工程的范本,就以那些灌注桩为例,不论是深度体积还是精度准度,都是天津施工史上第一次出现的。第一标段工程无疑将为今后的技术规范和验收标准提供参考基础。”
地下三层:难度最大“好戏”留在后头因为地下二层仍处于施工阶段,我们还暂时无法看到地下三层的面貌,但是可以肯定的是,地下三层将是施工难度最大的一个阶段。下面,我们从工程师的口中“畅游”地下三层,抽象地领略一下地下三层的奇观所在。
据现场的人员介绍,天津的地质环境非常不利于地下工程,比如,天津地下1米就能见水,北京却是地下13米才会见水。也就是说,北京的地下工程可以直接让“汽车入地”,但是天津的地下工程却是万万不能。
地下三层的面积将大于上面的两层,而且在局部还有一个地下四层,相当于我们常见的“跃层”设计,这些设计都把工程的难度提高了不少,而且越是深入,地下水越多,工程面临的麻烦也越多,对工程建设者的挑战也越大。
虽然我们还无法看到天津站交通枢纽工程第一标段的“地下奇观”的全貌,但是从一个一个的层面、一个一个的细节,我们完全有理由相信,天津制造肯定能对得起天津人的那份期待、肯定。