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    新建南宁至广州铁路桂平至肇庆段

    点击量:10384   2015-08-06   【 】   【 打印 】   【 关闭

    新建南宁至广州铁路

    新建南宁至广州铁路上的肇庆西江特大桥--世界上最大跨度的高速铁路拱桥

     

    项目概况


    新建南宁至广州铁路正线全长约574km,其中广西境内347km,广东境内227km。主要技术标准为国铁Ⅰ级,速度目标值200km/h以上,新建双线电化铁路,牵引质量4000吨,到发线有效长850米。

    南广线自既有南宁站引出后,经新建的南宁东站,与柳南客专四线并行,在黎塘西站东端引出,途径广西贵港、梧州市、广东云浮、肇庆市,在肇庆东站与贵广铁路四线并行,经佛山市后引入广州南站。

    中铁工程设计咨询集团有限公司承担了其中桂平(不含)至肇庆东(不含)段的勘察设计工作,线路长度285km。该段跨越桂粤两省区,起于广西自治区桂平市,经平南县、藤县、苍梧县,广东省郁南县、云安县、云城区,高要市,迄于肇庆市鼎湖区与贵广铁路并场设置的肇庆东站,共新建车站7个,桥隧长度占线路长度的60%。

    主要工点有肇庆西江特大桥、五指山隧道等。

    新建南宁至广州铁路于2009年5月开工建设,2014年4月18日南宁至梧州南段开通运营,12月26日全线开通运营,最快的列车3小时19分钟,比既有铁路的12小时少了8.5小时以上,比高速公路的9小时缩短了5.5小时,大大缩短了粤桂间的时空距离。

     

    项目意义

    新建南宁至广州铁路是广西、云南至华南沿海地区铁路通道的骨干线路。本线西端通过湘桂线连接南昆铁路(云桂铁路)可达贵州西部和云南地区;东端连接广州枢纽经广深港客运专线、沿海快速通道可达珠江三角洲和闽台经济区,形成一条经济桥梁和交通纽带,对推进泛珠三角区域合作与发展,增强区域整体经济实力和竞争力,提升泛珠三角的影响力和辐射力,打造北部湾(广西)经济区域成为我国经济发展新的增长极,实现区域优势互补和共同发展具有重要的意义和作用。

     

    重难点工程、技术难点与创新

    1.国内铁路行业首次使用---高填软土路基

    技术难点:南广铁路大部分位于低山丘陵区及中低山区,线路选线受地形影响,尤其是梧州、云浮等地级市车站站位选择结合地方市政规划需求限制,不可避免的出现高填软土路基,部分路基填筑高度达到23m,同时路基基底软土厚度较大,指标差。

    创新点:针对这种高填软土路基的复杂性,以及南广铁路工后沉降小于10cm的要求,采用了确保稳定、控制沉降的设计理念。经过综合分析,确定采用CFG桩与多向搅拌水泥砂浆桩组合桩的加固形式,在国内铁路行业首次使用,确保路基稳定性。

    2.岩溶地基处理

    技术难点:南广铁路碳酸盐岩广泛分布,大安、云浮段沿线地貌类型以溶蚀平原为主,岩溶较发育,地下水位较浅,岩溶地面塌陷时有发生,塌陷危害是本段铁路路基建设主要的安全隐忧。

    创新点:为确保该区域及类似地质条件地段路基建设的安全,并为其它岩溶地质条件相似地区铁路路基建设积累经验和提供参考,开展了路基岩溶工程设计施工关键技术研究。通过系统研究,建立南广铁路岩溶路基设计、施工、检测技术标准,指导整个南广铁路岩溶路基设计、施工与检测,确保工程施工质量和南广铁路的安全运营。

    3.采用导向跟管钻进法下穿高速公路

    技术难点:南广线大山头隧道下穿既有广梧高速公路,隧道与高速公路交角为38度,交叉范围内隧道长度约89m,最大覆土厚度仅9.3m,由于高速公路沉降要求高,隧道开挖前采用φ159@300长管棚超前支护一次性穿越高速公路,管棚长85m。按传统管棚施工工艺,85m长无法一次性施工完成,且精度低,支护效果不佳,钻孔过程中极易造成地标沉降。

    创新点:大山头隧道管棚采用导向跟管钻进法施工,管棚钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向,据此确定钻进轨迹同设计轨迹的差异,利用能进行方向调节的导向钻头(一般软土层中用楔型钻头)改变钻进方位,从而按设计轨迹钻通孔道,完成管棚打设。采用该工艺后隧道顺利完成了下穿高速公路段落,公路路面沉降最终为44mm,洞内拱顶沉降38mm,有效地控制了高速公路路面沉降。

    4、岩溶发育的鼎湖特大桥

    技术难:鼎湖特大桥位于岩溶强发育区,跨越长利涌河道约370m为岩溶极发育区。覆盖层厚32m~45m,以下为层厚5m~24m不等的串珠状溶洞,岩层厚度0.1m~1.5m。地质钻孔深151m未见溶洞底板。物探揭示岩溶底板最大埋深约300m,地质CT揭示串珠状溶洞极发育,该层溶洞大部分为相互串联。在复杂地质条件下采用常规的桥梁钻孔桩基础施工难度高,辅助措施量大还难以保证顺利成孔,同时对地表覆盖层的稳定性影响严重。如何研究安全、可靠、合理、符合结构受力要求、施工简便的基础结构型式,是本桥设计必须解决的技术难题。

    创新点:经过综合分析研究,对桥台基础采用开口钢管桩基础,根据各墩具体地质情况,采用0.8m的打入钢管桩群桩基础,加大沉台面积。通过特殊设计确保了岩溶强发育区铁路桥梁的安全稳定。

    5、世界上最大跨度的高速铁路拱桥—肇庆西江特大桥

    技术难点:肇庆西江特大桥位于西江转折处,水深(60~80m)流急,地形地貌及地质条件复杂,施工场地狭窄,施工条件困难。由于钢箱拱肋构件加工精度要求严、安装线形控制难度大、主跨钢箱拱肋拼装悬臂长等原因致使施工难度极大。

    西江桥主跨486m是目前世界上最大跨度的高速铁路拱桥,需要解决大跨度拱桥在高速铁路运营下的抗风、抗震、车桥共振等一系列技术难题。

    创新点:(1)根据地形、地质和环境条件确定了486m(计算跨度450m)中承式钢箱提篮拱桥的主要设计参数;经过“边段竖转+中段提升”、“缆索吊机节段悬拼”等施工方案的深入研究比较,最终采用了“缆索吊机节段悬拼”的总体施工方案;

    (2)结合“前临西江后靠陡峭山坡”的基础工程特点提出了可承担巨大水平力的新型基础结构形式、计算分析方法,并对其深基坑支护方案进行了研究;

    (3)经全桥风洞试验和列车走行性分析,通过加重桥面系重量可同时解决大跨度钢箱拱的风振问题并提高大桥高速列车的行车性能;

    (4)设计了能适应空间转角变化的新型锚拉板吊索锚固构造,并进行了试验验证;

    (5)利用土力学和结构力学多学科理论对位于软弱围岩边坡上缆索吊扣塔的锚碇及边坡稳定性进行了分析,确定了采用预应力锚索进行边坡加固的形式及预应力锚索的各项参数,解决了大桥施工的关键安全问题。

    参建单位先后攻克桥梁两岸高达120m、总土方量逾60万m3的上山“天路”修筑等难题,开发了水下光滑陡峭岩石基础围堰设计与施工、大型混凝土沉井在破碎岩层条件下的下沉、临江面施工水位以下30m的止水及深基坑开挖与安全防护技术、大截面钢箱提篮拱拱肋高精度合龙等新技术,确保了西江特大桥安全、有序、成功合龙,在桥梁的结构型式、跨度、构造和施工工艺等方面将我国铁路桥梁的建设技术提高到一个新水平。

    6、跨工业大道特大桥

    技术难点:桥梁穿越10~24m厚度不等的深厚素填土。填土年限不足5年。从既有的文献报道分析,首次在深厚素填土区设计桥梁基础。

    创新点:充分考虑素填土固结沉降产生的负摩擦力影响、不均匀沉降以及附加水平蠕变等不利影响、墩台水平刚度限值要求和工后沉降限制要求,经技术、经济比选,选用桩外侧设置表面涂刷特制沥青层的钢管套方案。

    目前国内尚未有采用沥青涂层桩的报道,考虑材料组份、制作工艺等因素与国外的差异性,设计时考虑采用沥青涂层后,负摩阻减小至30%,并选取3根工程桩进行现场试验,实测消除负摩阻效果。实验结果表明,实测负摩擦力比比设计预估值小,符合设计预期。

    7、软土地基高填土小桥涵设计

    技术难点:软土地基高填土小桥涵设计的沉降控制,南广线山区沟谷软土较厚,一般6~12m深,填土高度8~15m,如何控制小桥涵工后沉降是设计难题之一。

    创新点:充分考虑软土地基不同特点,准确预估沉降固结时间和沉降量,根据工后沉降限值要求,选择钢筋混凝土小方桩、CFG桩、水泥砂浆桩、沉管灌注钢筋混凝土桩等不同基础类型,尽量保持与路基沉降的协调,使工程得到大量优化,沉降检测结果符合预期。

     

    项目获奖

    1、《新建南广铁路桂平至肇庆北段可研方案研究及投资估算》获全国工程造价优秀成果奖一等奖

    2、《新建铁路南宁至广州线可行性研究》获全国优秀工程咨询成果二等奖

    3、南广接触网质量管理小组《实现南广铁路接触网工程接口设计零缺陷质量控制》获国家工程建设(勘察设计)优秀QC小组

    4、《南广铁路(黎塘站-藤县站)配合大机捣固轨道精调项目》获股份公司优秀工程勘察二等奖