渝怀铁路地处西南山区,地质情况特殊而复杂。这条铁路建设过程中正是铁路建设理念、建设管理体制和技术、规范、标准的新旧交替时期,针对新形势新任务和渝怀铁路特殊的地理环境、管理模式和质量、环保要求,渝怀铁路建设总指挥部(以下简称渝怀总指)及各参建单位认真贯彻落实“快速、有序、优质、高效”的铁路建设方针,以质量为核心,以制度为保证,以创新为手段,硬化合同,履行承诺,依靠科技,强化管理,攻克了许多技术难题,确保了全线顺利贯通。
一、用科学的态度,选择了最合理的铁路走向方案
渝怀铁路沟通了重庆、涪陵及彭、黔、酉、秀山区和贵州东部铜仁、湘西怀化等少数民族聚居的偏远地区,它的建设是沿线地域国民经济发展和国土开发的迫切需要。渝怀铁路相继穿越了丘陵区,低山区和中山区,尤其是涪陵到酉阳段以及铜仁至怀化段的地形地质尤为复杂。沿线地形崎岖,峡谷纵横,山崖陡峭,道路蜿蜒。沿线分布有大量的断层、溶洞、滑坡、软土、落石、塌陷、煤层、瓦斯、泥石流以及膨胀土等不良地质和特殊地质地段;特别是岩溶地质,从涪陵一直到怀化都有分布。岩溶地质条件复杂,现有勘察手段仅能定性预测,但还无法定量分析,如岩溶、岩溶突水以及在西南地区三叠系地层中分布的一种特殊的盐溶角砾岩等。因此,渝怀铁路是集各种困难地形条件和不良地质条件为一体的典型的山区铁路。
为了满足沿线地域国民经济发展和国土开发的迫切需要,在地形地质条件十分困难的西南山区选择出设计技术标准很高、技术指标经济合理的铁路方案,在铁道部的安排下,设计单位从上世纪90年代初就开始了规划、预研,在正式勘察设计流程中,做了大量的、复杂的前期工作,为2000年底顺利开工建设提供了技术储备和技术保证。在总体设计上,全线线路走向方案经过了若干重大走向方案比较,最终确定为一跨嘉陵江、一跨长江、三跨乌江、长隧穿过圆梁山、沿锦江至怀化的线路走向。对全线坡度、车站分布、到发线有效长、额定牵引质量、牵引种类与机型的多因素综合比选,以及全线的运能、规模、投资、工期与建设时期的多因素综合比选,也做了大量的前期论证工作。在局部设计上,为同时满足具体工程项目的技术可行、施工可行、工期可行、运营安全、经济合理等诸多要求,对全线各个工点的地形地质、工程措施、施工组织及投资也做了大量的比选。如嘉陵江、长江、三跨乌江的桥位选择,为规避武隆纸厂滑坡而新设的武隆隧道、圆梁山隧道越岭位置的确定等,都经过了反复综合论证。
为适应沿线人民群众不断发展经济需求,在建设过程中,渝怀线坚持以科学发展观为指导,扎实落实铁路跨越式发展战略和“以人为本,服务运输,强本简末,系统优化,着眼发展”的铁路建设新理念,铁道部多次组织建设、设计单位对渝怀铁路站、线的设计布局、技术标准、施工进展和工程质量情况进行了全面调研,在动态中强化设计工作,把有限的建设资金用在了强化工程质量、运营安全和系统功能上,适应了西南铁路网发展及沿线经济发展的长远需求。
总之,渝怀线在通过长时间的、大量的前期工作后,选择了技术指标经济合理、工程处理措施可行的铁路建设方案,对其予以不断完善和补强。渝怀线的设计思路和成功实践,表明在地形地质复杂困难的西南山区建设高标准的铁路是可行的。
二、依靠科技进步和技术创新,在施工组织困难、施工技术复杂的条件下,建成了极具挑战性的铁路工程
渝怀铁路建设规模大,地形地质条件十分复杂,工程施工十分艰巨。任务重、要求高、难度大,建设管理和施工组织面临严峻挑战。全线土建控制工程有八隧、二桥、一站共计十一个。桥隧工程量很大,其总长占全线长度的50.6%,七公里以上隧道有8座,最长的圆梁山隧道为11.07公里。
(一)克服隧道工程建设难题。
(1)圆梁山隧道。这条隧道埋深、特长隧道全长11070米,是渝怀线的关键性控制工程,隧道穿越乌江水系与沅江水系的分水岭—武陵山脉,通过毛坝向斜、桐麻岭背斜及伴生断裂两大构造,地形条件十分困难,地质条件异常复杂,主要工程地质问题有:岩溶涌(突)水、高水位引起的高水压(水压高达4.5Mpa)、高应力及煤层瓦斯(石油天然气)。在施工中攻克了以下技术难关:
——毛坝向斜高水位富水区。按照可持续发展战略的要求,处理好隧道建设和因修建隧道对地表生态环境的影响,至关重要。针对圆梁山隧道毛坝向斜高水位问题,通过系列科技攻关,首次提出了“以堵为主、限量排放”的防排水设计原则及由围岩注浆固结圈、初期支护、排水系统和部分抗水压衬砌结构四部分组成的高水位富水区衬砌结构体系,并在工程中实施,解决了建设和环保水保的矛盾。
——充填大型溶洞的处理。毛坝向斜核部及东翼一号充填溶洞、二号充填溶洞、三号充填溶洞三处揭露出大型充填溶洞,洞内涌水量高量达10000立方米/小时,实测水压3.03Mpa,曾使施工一度受阻。2003年1月4日~8日召开的“渝怀铁路圆梁山隧道施工技术方案论证会”,邀请了我国铁道、交通、水电、地矿等系统的知名专家(五名院士、一名设计大师)进行会诊,出谋划策。专家一致认为毛坝向斜深部滞流带发育大型充填溶洞是
“国内外罕见、有违岩溶发育一般规律、发育在岩溶深部滞流带内的大型充填溶洞”,“目前在这类具高压岩溶水充填型溶洞地区开挖深埋隧道等地下工程,是一个国内外罕见,具挑战性的技术难题”。针对充填溶洞的工程地质背景,通过系列科技攻关和不断探索,采取增设迂回导坑、多次注浆堵水、设置承载能力高达4.5Mpa的C40型钢钢筋混凝土衬砌等综合措施,基本攻克了这一世界难题。
——高应力软质岩变形的处理。正洞有680米和平导335米段围岩为志留系砂质泥岩夹粉砂岩,受地质构造影响,岩体节理裂隙发育,自稳性差,采用了加强初期支护强度(增大喷层厚度,增设钢筋网、锚杆和I12.6工字钢架)外,将预设计的锚喷衬砌改设模筑衬砌综合措施。
(2)歌乐山隧道。这条隧道全长4050米,隧道近垂直穿越歌乐山山脉,隧道最大埋深280米,隧道区域地表为重庆砂坪坝区的歌乐山镇和中梁山镇,地表植被发育,为重庆市自然生态环境保护区,也是重庆市的重要蔬菜基地之一,还是重庆市旅游度假的重要场所。
隧道地下水主要为孔隙水、裂隙水、岩溶水。隧道地表的可熔岩地层,地表溶蚀现象发育,岩溶水顺层面连通性好,对地表环境影响大。如果隧道施工中大量涌水,将袭夺地表水,导致地表水库、水塘、泉水等失水或干涸,并引发地表坍塌;同时影响地表居民生产、生活,并诱发地表植被干枯,破坏生态平衡。由于地表已属重庆严重缺水地区,一旦洞内发生较大规模漏水,将影响到社会安定团结、造成社会不稳定因素。
施工中实测平导内最大水压2.2Mpa
,正洞内最大水压2.0Mpa;最大单孔出水量720立方米/小时(超前探孔),为了防止因隧道施工漏水产生的不利后果,采取了“堵水防漏,保护环境”和“先探水、预注浆、后开挖、补注浆、再衬砌”的设计、施工理念,达到了堵水防漏的目的。
(3)武隆隧道。隧道施工过程中,揭示出5处较大规模的溶洞、岩溶暗河。其中,隧道横洞工区1~3#岩溶暗河,2003年6月25日隧道内经计算最大流量约7.5万立方米
/天,推测百年一遇的最大涌水量为8.4万立方米 /天。采取了相应的开挖泄水洞等工程措施,已经建成。
(4)磨溪一号隧道。在西南地区三叠系地层中分布一种特殊的盐溶角砾岩,其成因为“盐溶塌陷”,其工程地质条件随着胶结状态变化很大,地下水具强硫酸盐侵蚀,且分布的规律性差。该隧道围岩中的盐溶角砾岩呈透镜状产出,在西南铁路建设中是首次出现。磨溪一号隧道是岩溶地区一种特殊的不良地质现象盐溶角砾岩的工程实例。经采取相应技术措施,该隧道已经按设计要求建成。
(二)力克桥梁工程建设难题。
(1)长寿长江特大桥。该桥主跨为(144+2×192+144)米下承式连续钢桁梁,桥梁全长898.36m,主墩高113m。全桥墩台均按一次复线设计。
该桥采用了目前我国新研制的桥梁结构用钢14MnNbq钢;主桁采用整体节点技术,首次将整体节点用于带加劲弦的钢桁梁桥上;采用了国内最新研究的新型铰轴滑板钢支座;使用了长效防腐涂装体系;在钢桁梁的悬臂拼装时采用了预应力后锚技术,悬臂跨度达192米;主墩深水基础采用吊箱围堰施工。该桥为我国双线铁路同类型钢桁梁桥之最。
(2)黄草乌江大桥。此桥主跨为(96+168+96)米连续刚构,桥梁全长410.65米,桥高63米。主桥按复线一次建成。连续刚构梁体为单箱单室变高度变截面的箱梁,采用三向预应力混凝土结构。主墩为钢筋混凝土圆形空心墩,墩高56米。为我国双线铁路最大跨度的预应力混凝土连续刚构桥。
(3)下塘口乌江特大桥。此桥主跨为(72+128+72)米双壁墩预应力混凝土连续刚构,桥梁全长703.95米,桥高64米。连续刚构梁体为单箱单室变高度变截面的箱梁,采用三向预应力混凝土结构。主墩为双壁式钢筋混凝土圆端形实体墩,中间设两道横联。墩高53米。该桥为继南昆线喜旧溪河大桥(天生桥2号大桥)、株六复线乌家坪大桥采用双壁墩预应力混凝土连续刚构之后,又一次有突破性地采用双壁墩预应力混凝土连续刚构:前述桥其跨度为(56+88+56)米,该桥跨度为(72+128+72)米;前述桥均为单线铁路桥,下塘口乌江特大桥为双线铁路桥,是我国同类型桥梁结构中跨度最大的双线铁路桥。该桥双壁墩的横联预应力筋、箱梁顶板的横向预应力筋均采用方便施工的无粘结预应力筋新材料,为铁路桥梁工程上首次使用。
渝怀铁路就是由许多类似具有挑战性的铁路工程组成的。渝怀线在技术管理上取得的成绩,表明铁路建设必须依靠科技进步和技术创新。
三、坚持“三同时”制度,落实高标准的环境保护和水土保持措施,促进了铁路建设与环境保护和水土保持的协调发展
渝怀铁路占地约35000亩,路基土石方约6000多万方,桥梁、隧道近600座,线路大都穿行于高山峡谷和大江大河之间,生态极其脆弱,环境保护和水土保持工作任务十分繁重。
2002年10月,国家六部委在《关于在重点建设项目中开展工程环境监理试点的通知》中,将渝怀铁路确定为国家十三个开展工程环境监理试点的重点建设项目之一,进一步提高了渝怀铁路环保水保要求。造福不遗祸——保护环境、保持水土、保护生态,成为渝怀铁路建设的头等大事。
按照国家环境保护、水土保持主管部门及铁道部的要求,渝怀总指明确提出要把渝怀铁路建设成为“工程质量和环保水保双优线”的奋斗目标,努力实现优质工程与优美环境的高度和谐统一。在可研阶段依法进行了水土保持评价,分析编制了环境影响和环保水土方案,并征得了国家环保总局和水利部批准。在技术设计阶段和施工图设计阶段又进一步深化、细化审批文件中要求的各项水土保持措施。
5年来,各参建单位在总结以往铁路新线建设环境保护和水土保持工作经验的基础上,坚持以过程控制为核心,以制度创新为保证,认真贯彻落实环境保护和水土保持法律法规,扎实开展环境监理试点工作,取得了突出成绩。
一是抓好取弃土(碴)场地的环保水保工作。特别是以沿江河道地段工程施工为重点,坚持环保水保工程与正式工程“三同时”的原则,按照“先挡后弃”和“先拦后挖”的施工原则进行施工;对个别特殊、困难地段,设置临时弃碴场,然后经多次倒运,装船运输至选定的弃碴场地;及时对弃土(碴)场地进行绿化和复耕。
二是抓好岩溶发育地段隧道的治水工作。按照铁道部跨越式发展战略和以人为本的新理念,主动将原设计排水方案以排为主的原则分别改为以堵为主、个别注浆止水和提引接水等办法加以解决。
三是抓好涵洞泄水冲刷农田耕地的整治工作。渝怀铁路沿线以丘陵、山区为主,人均农田较少,涵洞设置较多。处置好涵洞泄水冲刷农田的问题意义很大。
四是抓好沿江河岸防护工作。主要是位于三峡水库回水影响范围以及锦江河谷电站蓄水回水影响区,增设工程补强。
五是抓好路基边坡防护工作。路基边坡防护,既是主体工程的一部分,同时又具有水土保持功能,做好边坡防护不仅与周围环境协调,而且对边坡自身也起到了很好的防护作用,是渝怀铁路建设“绿色通道”重要环节。
六是高度重视采石采砂场及施工营地和施工便道等大临设施的环保水保工作。
目前,渝怀铁路线下工程基本结束,对线路经过地区的自然环境和生态环境未造成明显的影响。渝怀线在山区铁路环保水保工作上做了大量有益的实践和探索,取得了一些成效,赢得了各方面的好评。
国家发展改革委稽察办赴渝怀铁路稽察组
黄建中 李建成 魏馥芳
2005年11月10日
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