中国又一工程惊艳世界,八达岭长城下打隧道

来源:http://www.hdxcsm.com 作者:政治头条 人气:200 发布时间:2019-11-16
摘要:记者15日从中国中铁股份有限公司(简称“中国中铁”)获悉,截至14日,正在建设的2022年北京冬奥会配套交通工程京张高铁八达岭隧道已安全掘进至5000米,并顺利穿越目前开工建设的世

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记者15日从中国中铁股份有限公司(简称“中国中铁”)获悉,截至14日,正在建设的2022年北京冬奥会配套交通工程京张高铁八达岭隧道已安全掘进至5000米,并顺利穿越目前开工建设的世界最深高铁站长城站。

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在世界文化遗产八达岭长城核心区和老京张铁路下方,一处震撼世界的工程正在悄然推进。地下102米处,正在崛起的京张高铁长城站连接北京与张家口,不仅是2020年北京冬奥会的重要交通设施之一,也是京包兰快速客运通道的重要组成部分,连接西北和华北。

图为工作人员在京张高铁长城站内进行施工。新华社记者李文摄

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长城下的高铁轨道、全球最长的沙漠高速公路、千年古城的地下管廊……一批建设中的“超级工程”充分展示“中国建造”的实力,也将深刻地改变人们的生活。

记者近日走进施工现场,揭秘这座开创多个世界之最的地下高铁站。

在八达岭长城核心区和老京张铁路下方102米处,京张高铁长城站建设正在井然有序地推进。据相关人员介绍,从设计到建设,京张高铁长城站都运用了最新理念和技术。

资料图:车站分三层地下结构,自下而上分别为站台层、进站层及出站层(设备层)。图片来源:视觉中国

这些“超级工程”如何建起来?有哪些不为人知的细节?日前,本报记者走进施工现场,跟随建设者的脚步,体验“中国建造”的不易与创新,告诉读者一个个真实的“超级工程”。

八达岭长城地下102米 发生着你不知道的巨变

这一世界最深的高铁站连接北京与张家口,不仅是2020年北京冬奥会的重要交通设施之一,也是京包兰快速客运通道的重要组成部分。这一工程规模庞大,设计先进,注定震撼世界。

记者从该项目的承建方中国中铁五局获悉,作为连接2022年北京冬奥会两大举办城市北京市和河北省张家口市的京张高铁,不仅是一条奥运交通专线,也是京包兰快速客运通道的重要组成部分。它是国际上首次采用时速350公里的有砟轨道标准高速铁路,建设工期仅有两年半时间。

——编者

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首次实现分层乘降

京张铁路第三标段全长12.025公里,工期45个月,主要工程为“一隧一站”——八达岭隧道和八达岭长城站,是京张铁路全线的重难点控制性工程。其中,八达岭隧道长12.01千米,隧道两次下穿八达岭长城世界文化遗产核心区;八达岭长城站是京张铁路唯一一座地下车站,最大埋深达102米,单体总建筑面积超过4万平米,是目前世界埋深最大的高铁地下车站。

暑期来临,八达岭长城上游人如织。恐怕很少有游客知道,就在八达岭长城世界文化遗产核心区的正下方,即将于2019年底通车的京张高铁正线最长隧道正在施工。这个隧道不是采用当下流行的盾构机施工,而是爆破法,甚至一天要“炸”十几次!

长城下高铁站模拟图站在中铁五局八达岭隧道二号斜井工地的位置,可以清晰地看到对面山头八达岭长城的烽火台。工地门外,老京张铁路的一个小站静静地卧在山坡上,偶尔一列只有很少几节车厢的列车驶过,拉慢了时光。

万里长城,起伏奔腾。在八达岭长城的下方,京张高铁长城站的建设引起了广泛关注。“看报道就觉得非常期待!等建成之后一定要去体验一把!”北京市民小王兴奋地表示。

中铁五局京张铁路项目指挥长陈彬接受中新社记者采访时表示,在建设京张高铁八达岭隧道这条全线最长隧道的同时,还要在隧道内设置八达岭长城站。因此隧道内不仅要修建三层地下结构,还要修建出78个大小洞室。洞室交叉节点密集,使八达岭长城站成为国内最复杂的暗挖洞群车站。

嚯,这可真是“太岁头上动土”!7月的一天,记者戴上安全帽和防护口罩,走进这个地下102米处的神秘工地,一探究竟。

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据中铁五局集团有限公司官网介绍,八达岭长城站车站总长470米,分站台层、站厅层和进出站通道。地下部分建筑面积为36143平方米,地面部分建筑面积约为5000平方米,总建筑面积约为41143平方米。车站中心处线路埋深约102.550米,地面站房布置在停车场东侧山脚下,站台至地面站房全程提升高度61.77米。

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建筑面积3.6万平方米

建设中的京张高铁八达岭长城站这片静谧之下,却发生着让世界震惊的巨变。这里要建成总长470米,地下建筑面积3.6万平米,轨面位于地下102米的一座高铁站。

中铁五局华北指挥部指挥长陈彬介绍道:“京张高铁的新八达岭隧道,不仅是全线最长的隧道,还在隧道内设置了八达岭长城站,因此隧道内不仅要修建3层地下结构,还要修建出78个大小洞室,连断面型式都高达88个。洞室交叉节点如此密集,使八达岭长城站成为国内最复杂的暗挖洞群车站。”

资料图:探秘京张高铁长城站。总长12.01公里的新八达岭隧道在国内虽然算不上最长,但设在隧道内的八达岭长城车站却是高铁建设史上的首例。图片来源:视觉中国

这个巨大的地下迷宫,将是世界最深、亚洲最大的地下高铁站,旅客将在地下百米换乘

•为什么要建这么深?

中铁五局京张高铁项目部经理蒋思在介绍车站结构时说,整个车站自下而上分别是站台层、进站层及出站层,旅客进出站上下分层,这在全国属首次。也就是说,今后从地下百米的长城高铁站上下,需乘两次电梯,升降62米。车站将安装一次提升的长大扶梯及斜行电梯等先进设备,保证旅客乘降快速舒适。按计划,这座超级工程将在2019年对外开放。

“整个车站自下而上分别是站台层、进站层及出站层,旅客进出站上下分层,这在全国属首次。”中铁五局京张高铁项目部经理蒋思表示,从地下百米的八达岭长城站上下需乘两次电梯,旅客垂直提升高度达62米,是名副其实的“世界最深高铁站”。

一进隧道洞口,柴油和硫磺混合的刺鼻味道扑面而来。昏暗的灯光下,京张高铁新八达岭隧道的工地犹如巨大的迷宫,道口交错,七扭八转,不时有3米高的大挖掘机、2米高的铲车,还有各式运材料的皮卡擦身而过。若不是每个路口上方挂着小巧的管井标号,恐怕真会迷路。

专家表示,车站选址是综合考虑了服务延庆、服务冬奥、服务八达岭景区和保护青龙桥车站、八达岭长城等多方面需要。埋深之所以大,是为了保护青龙桥车站人字形线路的需要。

隧道施工道阻且长

据京张高铁八达岭长城站总设计师吕刚介绍,长城站选址是综合考虑了服务延庆、服务冬奥、服务八达岭景区和保护青龙桥车站、八达岭长城等多方面需要。埋深之所以大,是为了保护青龙桥车站人字形线路。施工环境复杂,不仅要胆大心细,更要借助技术创新。

记者采访过的隧道数量也有两位数了,以往没见哪个隧道里有这么多岔路口,为何新八达岭隧道里洞室如此复杂?

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京张高铁八达岭隧道一次并行水关长城、两次穿越八达岭长城,距离头顶的百年京张铁路青龙桥车站不过4米。除了位置特殊、“国宝”聚集,京张高铁八达岭隧道的施工还面临“三座大山”:地质复杂容易塌,洞身穿越断层破碎带和风化槽,稍有不慎就会引起坍塌;地形起伏相当大,隧道穿越军都山,无法容纳大直径盾构掘进机,只能采用爆破法;地下涌水频发,每天正常涌水量近1.9万立方米,相当于抽干10个标准8道游泳池的蓄水量。

长城站的建设独创了中国3个“首次”:首次采用环形救援廊道设计,具备了紧急情况下快速无死角救援的条件;首次采用一次提升长大扶梯及斜行电梯等先进设备;首次采用精准微损伤控制爆破等先进技术,消除工程建设对文物和环境的不利影响。

“京张高铁的新八达岭隧道,不仅是全线最长的隧道,隧道内还设置了八达岭长城站,因此隧道内不仅要修建三层地下结构,还要修建出78个大小洞室,连断面型式都高达88个,洞室交叉节点如此密集,使八达岭长城站成为国内最复杂的暗挖洞群车站。”中铁五局华北指挥部指挥长陈彬说。

•乘客如何乘车?

3年内建成一座地下102米的大型高铁车站,工期紧、任务重。施工高峰期13个工作面在逼仄的地下同时作业,仅2号斜井就设置8条分通道,地下物流、交通等组织是很大的挑战。此外,采用爆破法推进工程建设,每天放炮至少十三四次,每一次都要组织人员设备退避。如何才能既避免爆破集中导致共振、扰动周边文物,又避免爆破间隔太大、影响施工进度?这些难题都需要反复考量。

此外,长城站还实现了诸多创新。如分层下挖的“品”字型分部挖掘法、预应力锚杆上下张拉支护法等,使用最先进的污水处理系统以及智能衬砌养护台车等设备,这些新技术保障了长城站工程顺利推进。

全长12.01公里的新八达岭隧道,位于北京市昌平区南口镇至延庆区区段,是京张高铁的重点工程和控制性工程。这条隧道与地面的距离,最浅处只有4米,最深处却有432米。

高铁站分为上下三层,从下至上第一层是站台层,第二层是进站通道,第三层是出站通道及设备层。从地面站房通过电梯下降62米到达站台层,这个提升高度也是世界之最。

既然这么难,为什么要建得这么深呢?京张高铁八达岭长城站总设计师吕刚介绍说:“车站选址是综合考虑了服务延庆、服务冬奥、服务八达岭景区和保护青龙桥车站、八达岭长城等多方面需要,埋深之所以大,是为了保护我国近代工业的象征——青龙桥车站人字形线路的需要。”这么深的车站,旅客的通行便利与人身安全又将如何保障?他说,“正是因为施工环境非常复杂,在这里打隧道,不仅要胆大心细,更要借助技术创新。”

目前,八达岭隧道的辅助坑道已全部完成。长城站完成工程总量40%,预计2019年底京张高铁建成通车,届时乘京张高铁从北京城区至八达岭长城站仅需20分钟。

隧道内的八达岭长城站,建筑面积达3.6万平方米,轨道距离地面102米,建成后将成为世界最深、亚洲最大的山岭地下火车站。根据设计,车站分三层地下结构,自下而上分别为站台层、进站层及出站层,保证了进出站旅客互不见面,客流更顺畅。

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中国技术再次升级

来源:新华网

这么深的车站,旅客进出是否便利?能否保证安全?

乘客换乘通道绿色亮灯的部分便是乘客进站、出站的通道,可以看出,这个高铁站中进出站通道是分离的。

从设计到建设,京张高铁长城站都运用了最新理念和技术。中铁五局京张高铁三标项目部副经理代龙震介绍,车站采用叠层进出站通道形式,实现了进出站客流完全分离和进出站口均衡布置;采用立体环形救援廊道,乘客在车站的任何位置都可以在50米之内到达求生通道;设置4个通风井,顺利进行换气;高标准抗震设防要求设计,可以抵抗8度的地震。他说,“虽然在地下百米换乘,但旅客进出站很方便,也很安全。”

“尽管在地下百米换乘,但是旅客进出站很方便,也很安全。”中铁五局京张高铁三标项目部副经理代龙震介绍,车站采用了诸多创新设计,首次采用叠层进出站通道形式,实现了进出站客流完全分离和进出站口均衡布置。首次采用一次提升长大扶梯及斜行电梯等先进设备,旅客垂直提升高度达62米,将使八达岭长城站成为目前国内旅客提升高度最大的高速铁路地下车站。更重要的是,车站首次采用环形救援廊道设计,“变废为宝”,将辅助施工、竣工弃用的斜井变为永久性救援通道,使这个大型地下车站具备了紧急情况下快速无死角救援的条件。

•能否保证安全?

为最大限度地减少对长城的扰动,项目部采用精准电子雷管减震技术,精细化分段,逐孔起爆。经过反复计算,将震速控制在0.16厘米/秒左右,每爆破一次只相当于在长城上跺一下脚。2016年3月开工以来,这里已经爆破了4500多次。在地下物流、交通组织方面,施工单位运用BIM等技术,进行人车定位、智能指挥,实现洞内无线网络全覆盖,监测360度无死角,提高了作业和管理效率。

每天至少抽干10个标准8道游泳池的蓄水量

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长城站还有许多创新,如分层下挖的“品”字型分部挖掘法、预应力锚杆上下张拉支护法等,并使用了最先进的污水处理系统以及智能衬砌养护台车等设备。这些新技术保障了长城站工程顺利推进。目前,长城站已完成工程总量40%。预计2019年底京张高铁建成通车,届时乘京张高铁从北京城区至八达岭长城站仅需20分钟。

走在隧道里,不时看到有工人用电齿轮打磨挖掘机的车铲,火花四溅。干了20年隧道施工的杨家川,指着一排圆滑的铲尖,无奈地自嘲:“挖了这么多年隧道,这地方真是最难啃的‘硬骨头’!看看这铲齿,挖一般围岩一个月才需要磨它一次,现在7到10天就得磨!”

红色管道为求生通道上图中通体红色的管状廊道,现在是施工通道,未来将形成立体环形救援廊道,乘客在车站的任何位置都可以在50米之内到达求生通道。

来源:新华网

打隧道,就是与岩石“斗智斗勇”,而八达岭隧道可是把“硬骨头”。

•地下如何换气?

2016年4月15日施工首日,挖掘机一铲子下去,项目部就发现“中奖了”。“挖掘机一挖,我们就知道施工难度至少翻倍。”中铁五局京张高铁三标项目部项目经理蒋思介绍,根据勘测设计图显示,八达岭隧道主攻二、三级围岩,那么一天至少可以推进6米至8米,可是一打洞就发现,这里围岩至少是四、五级。“每一次爆破后都要立钢架、挂钢筋网、喷混凝土,工序复杂,作业时间也要翻倍,一天最多掘进2米。”

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实际上,京张高铁八达岭隧道的施工确实面临“三座大山”。

4根竖直管道为通风井上图可以看出,车站第三层中央有4个通风井,新鲜空气可以从这里进去。

地质复杂容易塌。八达岭隧道所处区域,地质断裂构造较为发育,洞身穿越两条断层,存在岩爆、湿陷性黄土、软岩大变形等高风险地质,属于极高风险等级的施工项目,稍有不慎,就会引起坍塌。

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地形起伏相当大。由于隧道穿越军都山,两边高中间低,地形起伏较大。这一方面导致进入隧道施工主战场的斜井横断面太小,7.5米的宽度和6.5米的高度,无法容纳大直径盾构掘进机;另一方面,斜井必须依从山体坡度走势,经历大转弯,才能进入隧道施工面。

通风管道施工中的通风是通过斜井口的4台风机吹进掌子面的。上图中隧道顶部橘色的大型管道就是通风管道。

“一号斜井转弯超过80度,二号斜井转弯超过135度,盾构掘进机这种动辄百米,甚至上千米的庞然大物,无法在这么小的区域内完成如此大角度的转身。所以,这个隧道就只能采用爆破法。”代龙震说。

地下涌水频频发。地下施工最怕碰到暗河或地下水。风枪打孔中突然涌水,不仅会淹没机器设备,影响人身安全,高水压还有可能导致塌方。可八达岭隧道施工区域的地下水深恰恰根据地形起伏以及季节不同变化幅度较大,不知打到哪里就会冒出个“大喷泉”,每天正常涌水量近1.9万立方米,相当于一天要抽干10个标准8道游泳池的蓄水量,更何况最大日涌水量高达5.6万立方米。

“正是因为施工环境非常复杂,在这里打隧道,不仅要胆大心细,更要借助技术创新。”据代龙震介绍,项目部设计采用了纳米喷射混凝土增强初期支护强度,特别是在大跨度过渡段,创造了顶洞超前、分层下挖、预留核心、重点锁定、高性能混凝土一次浇筑成型的“品”字型分部挖掘法,为今后大跨度隧道采用爆破法施工提供了新智慧。

“长城脚下爆破”,采用精准微爆破新技术,每爆破一次只相当于在长城上跺一下脚

“一会儿有次‘小爆’,你注意听从指挥,到隧道拐角掩体处等待。”代龙震话音未落,百米外一条隧洞内就传出了刺耳的长哨声。

原来,爆破队伍已经埋好了雷管,并开始离场,只留爆破员张学华断后。张学华一边慢慢放长手中导火线往掩体处走,一边吹哨;一旁的高个儿壮汉一边挥舞着手电,一边喊着,“注意脚下,迅速撤离!”

14时38分,现场施工人员都集合到了爆破点200米外的掩体处,原本风枪声、车轮声、机器打磨声一片嘈杂的隧道内,鸦雀无声。

“5、4、3、2、1……”“嘭”的一声巨响在耳边炸开,冲击波将身体狠狠一压,心脏仿佛要跳出胸腔。半晌后,一片扬尘从洞里飘散出来。

“这才是68公斤火药的小爆破,我们还有200多公斤的大爆破,那个冲击更震撼!”张学华安慰记者,“不过你别担心,药量都是严格控制的,咱们要注意工友的安全,也得护住老祖宗留下的宝贝不是?”

张学华口中的宝贝就是长城。京张高铁八达岭隧道一次并行水关长城、两次穿越八达岭长城,距离头顶的百年京张铁路青龙桥车站不过4米。这么多“国宝”聚集本就给施工带来挑战,更何况工期紧、任务重,11个工作面同时工作,一天放炮至少十三四次,每一次都要组织人员设备退避,如何才能既避免爆破集中导致共振、扰动周边文物,又避免爆破间隔太大、影响施工进度?

精准微爆破减轻震动。据介绍,传统爆破技术震速高,震感比较强裂,在地下百米作业,对长城的扰动类似于汽车怠速时玻璃窗的震动,而精准的电子雷管减震爆破施工技术,能使爆破震动的幅度和分贝降到最低,当震速控制在0.16厘米/秒左右时,每爆破一次只相当于在长城上跺一下脚。

静态微爆破减少扰动。在埋深只有4米的青龙桥车站下方,约40米的隧道施工是在风枪打眼处放入一种特殊的膨胀剂,使岩石慢慢被撑裂,再人工开凿,机械推进,最大限度地保护百年京张铁路不受地下施工的扰动。

即便周边没有文物,八达岭隧道的爆破也挑战多多。洞室群多导致小间距爆破多,洞室间最窄的地方只有2米厚,一旦爆破失败,就意味着隧道塌方。项目部一方面采用预应力锚杆技术,增强较弱岩层的稳定性,避免岩层错动;另一方面,在使用电子雷管减震的同时,也专门成立监控小组,实时监测爆破震速,减少了施工对山体的扰动。

“从今年春节后开工到7月27日,隧道内已经爆破4500多次,数据一切正常。我自己去八达岭长城上体验过,真没感觉地下正炸着呢。我现在就盼着高铁穿长城的一景呢!”张学华说。

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