甘泉铁路建设技术浅析
王尚军
【摘?要】甘泉铁路建设工期紧、工程量大，为保证在工期内高质量的完成建设任务，科学、合理的应用相关技术是关键。本文对甘泉铁路建设过程中所采用的施工技术、优化技术、标准化技术进行浅要的分析。
【关键词】甘泉铁路;建设技术;优化技术
【Abstract】The construction period of Ganquan Railway is tight and the amount of engineering is large. To ensure the high-quality completion of construction tasks during the construction period， scientific and rational application of relevant technologies is the key. This paper makes a shallow analysis of the construction technology， optimization technology and standardization technology used in the construction of Ganquan Railway.
【Key words】Ganquan Railway;Construction technology;Optimization technology
1. 甘泉铁路建设施工技术
甘泉铁路在施工之前进行严密的实施性施工组织设计，并制定科学的施工方案，采用先进施工技术，按网络计划组织施工阶段性工期目标，提高建设效率的基础上保障了施工安全。甘泉铁路建设工程核心工程为四部分，路基工程、桥涵工程、隧道工程和轨道工程，初此之外还有大型临时工程、车站工程、通信与电力工程等。
1.1?甘泉铁路路基施工技术。
铁路路基是轨道的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物，其主要作用是满足轨道的铺设，承受轨道和列车产生的荷载，提供列车运营的必要条件。甘泉铁路在路基施工过程中使用了许多新技术，这些新技术的应用，具有便于预制、施工快捷和实施机械化施工、节省材料和劳动力、降低造价等优点，对甘泉铁路解决不良地质和特殊地质路基施工的难题起到了积极作用，对路基工程的发展做出了一定的贡献。
1.2?甘泉铁路桥涵工程建设技术。
铁路桥梁荷载大，冲击力大，行车密度大，要求能抵抗自然灾害的标准高，特别是结构要求有一定的竖向横向刚度和动力性能。甘泉铁路正线桥梁11.79Km，占线路全长的6.5%。根据地质条件，基础类型采用扩大基础、钻孔桩基础，桥墩一般采用圆端形实体墩等形式。下面介绍两座重点桥涵工程。
1.2.1?跨包兰铁路特大桥施工技术。
该大桥跨包兰铁路特大桥位于内蒙古包头市九原区。场地地貌为黄河冲积平原。地形平坦、开阔。本桥为31*31m预应力混凝土预制梁桥，采用31m预应力混凝土简支梁。桥台采用T型桥台，桥墩采用了圆端形实心墩，基础均采用了桩径1.15m的钻孔桩群桩基础。上部结构施工采用梁厂预制，架桥机架梁。承台施工时采用钢轨桩和挡土板防护既有路堤，承台施工完毕后对既有路基进行帮宽恢复，尽量减小对既有线的影响。
1.2.2?跨京藏高速特大桥施工技术。
该桥跨京藏高速公路特大桥位于内蒙古自治区包头市乌兰计村，横跨110国道及京藏高速公路，采用64m钢桁梁跨越，桥体其余采用预应力混凝土预制梁，桥台采用T型桥台，桥墩采用了圆端形实心墩，基础采用了钻（挖）孔群桩、明挖基础。简支梁采用梁厂预制，架桥机架梁。钢桁架在高速公路两侧采用军用墩器材搭设临时支墩，在钢桁梁前端加设1 1米导梁，后端增加配重，进行反向拖拉施工。
1.3?甘泉铁路隧道工程建设技术。
（1）甘泉铁路线路途经阴山山脉，在施工过程中会遇到许多隧道施工，隧道共9.63Km，占线路全长的1.7%，隧道主要集中在乌拉山境内，地形条件复杂，山高壁陡沟壑林立，施工场地较狭窄。
（2）甘泉隧道开采采用钻爆发施工，一般由两端相向施工，围岩完整地段采用全断面法开挖，围岩较破碎时采用臺阶法施工，即Ⅵ级围岩采用环形开挖预留核心土法，V、Ⅳ级围岩采用短台阶法，Ⅲ级围岩采用全断面法施工。
（3）平台由施工横通通道进入正洞施工，担负正洞中间段开挖。正洞衬砌采用模板台车施工，二次衬砌按新奥法原理根据围岩收敛情况及时施作，采用混凝土泵整体关注。
1.4?甘泉铁路轨道工程建设技术。
甘泉铁路道床底层摊铺工程在路基桥梁完成后，铺轨前完成，主要采用机械化施工。机械化施工分两步进行：第一步采用汽车上碴、摊铺机铺设底层道床;第二步在铺轨之后分层补碴，利用机械起拨、捣固稳定道床，最后形成设计的道床断面。
2.甘泉铁路建设优化技术
2.1?甘泉铁路线路设计优化技术。
铁路选线是铁路设计过程中的龙头专业，是一项涉及面广、综合性强、关乎全局的总体性工作，其设计质量将直接影响后续各建设工程的设计难度和成果质量，而线路优化则是更好的发挥甘泉铁路的运输能力、获得更好的经济效益的重要环节。线路设计优化主要分为线路平面设计优化和纵断面设计优化。
2.1.1?线路平面优化设计。
线路平面是由直线、圆曲线和缓和曲线组合而成的，线路平面设计就是要在平面上合理的布置这几种线形的位置。铁路线路平面设计的基本步骤如下：
（1）在满足规范要求和综合考虑地形地质特点，相关经济、技术的要求的基础上，确定线路平面的初始位置。
（2）根据线路平面初始位置确定桩点的地面高程，在此基础上根据地面起伏、地面横坡、地质条件和相关规范进行纵断面设计，力求工程量最小。
（3）交替进行以上两项工作，直到线路填挖工程量和线路平顺都满意为止。
在线路平面设计主要有两种方法，分别是基于导线的平面设计方法和基于基本元素的平面设计方法。
（4）线路平面设计优化方法以线路平面线形设计方法为基础，通过选用恰当的目标函数、设计变量和约束进行计算。通过这种方法对线路平面线形进行计算与优化，可将复杂的线路优化问题转化为单目标优化问题，从而得到平面线路优化的满意解，再将计算结果进行人工修饰即可获得平面线路优化的结果。
2.1.2?纵断面设计优化。
（1）线路纵断面包括地面线和设计坡度线，其数据构造是根据已知线路的平面百米标和加标点的平面坐标用内插法得到数值，用数字地形模型的方法获得。纵断面模型有不等长链式纵断面和满足最小坡段长度设计要求的纵断面两种。
（2）纵断面优化的关键步骤是利用栅格法建立数据点之间的拓扑关系和利用移动拟合法确定线路中桩点高程。这两者确定后，就可以进行高效的计算机辅助设计，从而得到具有合理填挖方工程量的纵断面设计。
2.1.3?甘泉铁路线路优化成果。
（1）甘泉铁路线路设计优化过程在传统的铁路线路平面走向、填挖方工程量优化的基础上，综合考虑了复杂地形地区平纵联合局部优化以及机车运行能耗等因素。甘泉铁路线路优化成果有以下几个方面：
（2）线路走向：根据沿线自然条件、地形、地质特征、经过多方案优化和筛选，在兼顾沿线重要控制点的同时，选择了线路走向顺直、拔起高度小、运距短的方案，达到了减少工程量、合理安排运距、节约运行时间、降低机车能耗的效果。
（3）限坡：在综合权衡运输能力、土建工程量和机车的牵引力后，通过计算确定换算工程运营费最小的经济合理限坡为上行 6‰、下行 13‰。
（4）甘泉铁路线路设计综合了平面线形设计和纵断面线形设计的优化方法，形成了工程数量合理、设计质量高的线路，为后期线路施工做好了前期准备工作。
2.2?甘泉铁路建设施工组织优化技术。
（1）铁路施工组织是根据铁路建设项目的特点，对人力、资金、材料、机械和施工方法五个因素进行科学合理的安排，使之在一定的时间和空间内有组织、有计划、均衡的施工，达到时间上耗费少、工期短，质量上精度高、功能好，经济上资金省、成本低的目的。
（2）甘泉线铁路建设项目工程具有线形分布、流动性大，工程形体庞大、施工周期长，多在野外作业、受外界干扰和自然因素影响较多的特点。加之工期紧、工程任务繁重，通过合理的铁路施工组织来实现资源的合理调配，从而高效、快速的实现建设任务就显得尤为重要。
2.2.1?甘泉铁路建设项目工期安排。
（1）根据铁道部发布的《铁路工程施工组织设计指南》，考虑近年来铁路项目建设管理和施工技术水平逐步提高的因素，结合甘泉铁路工程项目特点，并参照近年已建成的铁路项目的实际情况综合分析，确定甘泉线工程施工总工期为1年。
（2）结合甘泉铁路项目的具体情况和工期要求，施工安排如下：全段总工期14个月，其中;施工准备3个月;路基工程在不影響铺架的前提下分段施工，工期15个月;桥涵工程下部建筑工期14个月;隧道工程工期15个月，其中乌拉山一号隧道主要控制工程为进口、榆树沟斜井、哈木图横洞及出口4个工程，乌拉山二号隧道主要控制工程为进口、北汽沟斜井、出口3个工程;铺架工程工期9个月，铺轨进度平均3.5Km/天，架梁进度要求为31米梁和14米梁均为5孔/天，16米梁8孔/天;站后配套工程11个月、联合调试3个月。
2.2.2?甘泉铁路建设项目工期保证措施。
工期保证措施是确保施工顺利完成的重要保证，甘泉铁路建设项目的合理、有效、有力的工期保证措施，是确保项目在工期内高质量的完成、实现“甘泉速度”的重要保证。甘泉铁路建设项目的工期保证措施如下：
2.2.2.1?组织保证措施。
（1）选择优秀的专业化施工队伍，明确质量、进度控制职责;加强合同管理，做好施工过程中的协调和配合工作。
（2）选配性能精良、合理配套的施工机械，建立完善的机械保养维修体系，保证施工机械的完好率;建立强有力的后勤保障体系，保证各种物资、设备按时足额到位;做好工作和生活环境建设，全方位保障施工生产。
（3）应用系统工程原理，对工程重点、难点和控制工期的工序进行认真分析研究，优先安排关键线路的重点工程项目。同时，在保证施工安全和工程质量的前提下，合理安排作业层次，控制作业循环时间，抓紧有利时机加快施工进度。
（4）根据施工进度合理调整人力、物力、财力和机械配置，使施工进度紧跟计划;加强工序间相互协调，减少各工序之间的衔接时间，确保时间用足、空间占满;前期准备工作要全面，特别是不能影响控制工程及时开工;做好道砟、水泥、钢材等大宗材料备料工作，保证铺轨等关键工序连贯作业。
2.2.2.2?技术保证措施。
（1）编制科学、合理的施工组织设，加强施工计划、施工方案和施工工艺的科学性、先进性，提高设备配套的合理性，根据设计图纸编制切实可行的施工组织设计。
（2）建立科学、合理的施工作业生产线，采用科学的施工工艺、现代化的施工机械设备，建立先进的作业生产线，对隧道钻爆、出碴运输、支护、衬砌等主要工序的进度指标进行有效控制。
（3）做好资金的筹措和准备工作，制定合理的资金使用计划，确保进度款的支付，特别是要优化资源配置，加强成本核算，保障物资供应。
2.3?甘泉铁路主要工程施工优化。
2.3.1?路基工程。
甘泉铁路建设项目的路基工点有深路堑、风沙路基、陡坡路堤、浸水路堤等不同类型，且不同地段的加固、防护措施各不相同。经过对现场的实际考察和研究，确定甘泉铁路建设项目采用如下施工方法：针对以桩板墙、栽种防风固沙植物、铺设土工格栅格梁等作为主要防护措施的地段在先期组织施工，并加强施工过程中的沉降等观测工作;针对有地基加固工程的施工地段，严格按照设计的加固处理措施和施工步骤组织施工，保证地基加固质量。此外，还应严格规范路基施工过程，严格控制分层碾压厚度和填料质量，保证路基填方固结、沉降时间。
2.3.2?桥涵工程。
甘泉铁路建设项目包括正线桥梁11.09Km，占线路全长的6.4%。根据地质条件，桥涵基础类型宜采用扩大基础、钻孔桩基础，桥墩采用圆端形实体墩等形式。一般桥梁根据总体施工进度适时安排施工，涵洞工程与路基同步施工，并在路基工程成型之前完成。钻孔桩基础在土质地层、弱风化地层采用旋转钻机钻孔，在岩石地层采用冲击钻机钻孔。钢桁梁根据实际情况选择经济、安全合理的施工方法。
2.3.3?隧道工程。
甘泉铁路建设项目包含隧道9.63Km，主要集中在乌拉山境内，地形条件复杂，山高壁陡，沟壑林立，施工场地较狭窄。经研究，甘泉铁路隧道施工组织方式如下：采用新奥法原理组织施工，用乌拉山一号隧道与乌拉山二号隧道工程控制工期，Ⅵ级围岩采用环形开挖预留核心土法，Ⅴ、Ⅳ级围岩采用短台阶法，Ⅲ级围岩采用全断面法施工。进洞前即完成山坡危石处理工作、排水工程和隧道洞口仰坡及土石方工程，洞门提前完成，天沟随挖随砌。
2.3.4?铺架工程。
甘泉铁路建设项目包含正线铺轨341.86铺轨公里，站线116.16铺轨公里，架设31m、14m、16m简支T梁689单线孔。铺架施工分两步进行：第一步采用汽车上碴、摊铺机铺设底层道床;第二步在铺轨之后分层补碴，利用机械起拨、捣固稳定道床;最后形成设计的道床断面。全段在短期内道碴需求量大，道碴采备均需提前准备完毕，简支T梁采用架桥机架设。全段铺架从金泉站铺架基地先向甘其毛都铺架，铺架完后掉头返回金泉站，向河西站铺架。
3. 甘泉铁路建设信息技术
随着铁路建设技术的发展，信息化施工管理越来越受到各级监管部门和施工企业的重视。利用信息化技术建立综合信息管理系统，从而提高管理效率、优化监控手段，对铁路建设项目进行实时、全过程、不间断的安全生产管理是铁路建设发展的趋势。本节将着重介绍甘泉线铁路建设项目信息化系统的建立和运行。
3.1?甘泉铁路信息化系统的建立。
甘泉铁路建设信息化系统包括基础环境层、数据库层、技术组件层、业务领域层和应用层。该系统以电子地图为基础，以施工进度数据为依托，集成视频会议、远程监控、重点工程、施工计划、桥涵、隧道、路基、铺轨、站场、图纸和考勤等功能于一体，其关键业务功能包括以下几个方面：
（1）工程进度展示。
以图形、数字和多媒体等方式，多层次显示沿线工程现场地理分布状况以及特大桥、隧道等重点线路工程建设的基本情况，并可以直观的展示工程进度。
（2）工程进度管理。
在项目建设过程中通过对各标段及重点工程定期跟踪，可隨时检查工程实际进度状况。能够随时提取项目进度信息，并以图形的形式直观显示，从而辅助工程指挥人员对实际进度与计划进度进行对照、比较，进而对项目工程进度和影响工程进度的各方面因素进行分析与评估，以便及时采取有效措施调整施工计划。
（3）工程协调调度。
根据工程的进度和资源分布情况等进行施工调度安排，下达、执行、反馈施工调度命令，及时召开视频会议，实现工程整体进度和安全质量的统一协调管理。并可利用远程监控系统对施工现场进行监督，以保障施工质量和施工安全。
（4）信息集成。
充分集成各相关系统的信息、现场监控检测信息、重点施工地段视频监控信息等，实现“资源共享、综合应用”。
3.2?甘泉铁路信息化系统的运行。
（1）甘泉铁路建设信息化系统用电子地图直观的展现整个工程的全貌和全线沿线施工情况，并用动态标识闪烁的方式展示重点线路工程建设状况。同时可以通过图像分层控制技术对目的工程点进行框选，查询详细的相关信息。
（2）运用先进的多媒体信息处理技术和分布式处理技术，系统可以满足施工现场与监理站之间频繁的视频会议的需求，及时沟通、解决施工过程中存在的问题。同时，安全生产视频监控系统可以实现对主要施工场所、重点工程项目的监控。
（3）施工信息管理系统运用层次分析法、网络计划优化与施工过程中优化调整相结合的方法对铁路施工组织设计进行优化。
4. 本文小结
先进的铁路建设技术是确保甘泉铁路安全、优质、高效的完成建设任务的重要保证。甘泉铁路建设项目合理运用多种铁路建设技术，包括铁路建设装备技术、铁路建设施工技术、铁路建设优化技术、铁路建设信息技术、铁路建设标准化技术和铁路施工协调技术。本章着重介绍了甘泉铁路建设技术的核心内容和实施措施，列举了甘泉铁路建设过程中的部分重要工程。
参考文献
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[文章编号]1619-2737（2019）02-25-111
