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哈大高铁出现路基冻胀
发布时间2020-2-27 点击次数：3434次
哈大高铁即将在2013年通车,可是哈大铁路却遇到了一个问题,由于东北地区冬夏季温差大,容易出现路基冻胀。有观点认为,这一问题的祸根就在于。在“十一五”期间、高铁大跃进的年代,铁道部想多开工建设几条铁路,所以不合理地降低了铁路的造价。
迟迟不能定下的通车时间
沈阳市西塔地区,哈大高铁高架桥附近,驻扎着中铁九局的一支工程队。8月下旬,记者来到工地时,工人们正在做平整桥下地面的收尾工作。
一位姓李的工人告诉记者,他们住在这里已有5年。由于哈大高铁已经建成,估计再有一两个月就会搬走。这位工人表示,高架铁轨上已经开始“遛车”了,刚开始是货车,后来又跑了几次“子弹头”。
虽经历了数月的联调联试,在此期间一些路段也取得了较好的效果,但哈大高铁仍然没有确切的开通时间。哈大铁路客运专线有限责任公司(下称“哈大公司”)的一位高管告诉记者,“10月份肯定开通”,可该公司综合部的一位工作人员则表示,不知道确切的开通时间,估计今年冬天会开通。
铁道部客运专线专家组的一位专家向记者透露,哈大高铁正面临路基冻胀问题的困扰。哈大高铁于2007年8月23日正式开工建设,到2010年底已基本完成轨道铺设的工作,但其后一年多的时间里,观测到部分路段路基随天气变化,出现了超标准的冻胀变化。
中国工程院院士、中国中铁隧道集团副总工程师王梦恕也证实,哈大高铁部分路段的路基,没有处理好冻胀的问题,正在对路基进行重新处理。
同时,上述两位专家介绍,我国经过科学试验,已经掌握了在北纬45度严寒地区(最低温度可达-40°C地区)铺设无砟铁路的技术,而哈大高铁在设计、建设过程中,没能认真应用这些技术。
设计深度不够
哈大高铁是我国东北严寒地区,设计建设标准最高的高速铁路线,采用复线电气化铁路,基础设施按350公里/小时速度建设,运行平均时速可达300公里以上。
哈大高铁正线全长904公里,由铁道部和辽宁、吉林、黑龙江三省共同投资建设,项目概算总投资923亿元,是国家“十一五”规划的重点工程,国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网的重要组成部分。
铁道部客运专线专家组专家介绍,目前已建成的哈大高铁,70%多的路段选择以桥代路,也就是在高架桥上铺设无砟轨道;20%多的路段是在地面路基上铺设无砟轨道。路基无砟轨道路段,主要集中在隧道、车站两端的延长线上。
“高架桥的基座打入地下40多米深,采用高架的轨道并没有出现问题,问题主要出在路基上铺设无砟轨道的路段。”上述专家说。
东北地区由于冬夏季温差大,容易出现路基冻胀。在这种区域,设计、建设高铁时,要控制路基中水的含量,路基中如果没有水分,就会像沙土一样,没有强度。而水分多了,冬天冻起来,夏天一膨胀,会导致路基变形,影响高铁的平顺性和安全性。
“与普通铁路相比,高铁对路基防沉降变形的要求更高,在建设过程中,必须将水分控制在适量的程度。让水分冬天一冻,刚好把路基中的缝隙填满,不会再膨胀,这样路基就不会随着天气变化出现冻胀循环。” 这位专家介绍。
“如果当地地下水位比较高,就必须做好地基封堵处理;如果是表面来水,那路基的表面一定要包裹封闭好,修好边坡和排水沟等设施,将水从表面排走。”他说,“出现问题,说明哈大高铁设计时,对线路情况研究得不够透彻,存在设计深度不够的问题。”
根据铁道部颁布的《高速铁路设计规范(试行)》等现行的高铁建设标准,高铁路基、桥梁、隧道工后沉降必须小于15mm,路基与桥梁、路基与隧道等结构物间的工后差异小于5mm,折角小于千分之一。“哈大高铁部分路段曾出现的沉降变形超过了这个标准,更为严重的是膨胀之后,有些地方会隆起,成为波浪型路基。”上述专家介绍。
未被应用的技术
哈大公司的一位高管告诉记者,“哈大高铁几乎全部路基无砟轨道都出现了类似问题,只是程度不同。在高寒地区建高铁,难免会出现一些意想不到的问题,目前正在采取措施加以解决。正式开通前,这些问题肯定都会得到解决。”
在专家们的眼中,哈大高铁遭遇的问题是完全可以避免的。
王梦恕说,“青藏高原的冻胀,更为严重。在建设青藏铁路时,我们就遇到过冻胀问题,并做过相关试验。中国现有的技术储备,完全能解决哈大高铁的冻胀问题。实在不行,以桥代路,也可以避免出现这类问题。”
前述铁道部客运专线专家组专家也告诉记者,为了在位于北纬45度附近严寒地区建设高铁,此前由铁道部牵头,相关科研单位在东北地区,曾做过很多关于无砟轨道路基建设的试验,而且取得了创新和突破。然而之前的试验成果,并未在哈大高铁的实际建设中得到应用。
名为“滨绥线成高子车站CRTS-1板式无砟轨道试验”是铁道部2008年的科研项目,由中国铁建旗下的中铁23局具体承担试验任务。科研人员在齐齐哈尔市富拉尔基区的工厂里,先做小规模试验。然后,又选择在滨绥线这条繁忙线路上进行试验。
在中国铁建的官方网站上,这样介绍了该次科研试验:“严寒地区板式无砟轨道试验段工程,位于黑龙江省成高子站,距哈尔滨约20公里,试验段全长563.2米。是中国首次,也是世界首次在位于北纬45度以上严寒地区(最低温度可达-40°C地区)试验铺设无砟铁路。”
资料还显示,2008年11月,来自铁道部科技司、工管中心、铁科院、中铁第一勘察设计院、中国铁建等单位的专家,在哈尔滨召开了哈大客运专线成高子试验段阶段成果审查会。铁道部科技司吴克俭副司长对该试验给出了正面评价:“该试验对防冻涨下了大功夫,取得了成果。要深化和细化防冻涨和防开裂措施。”
据一位参加过该项试验的人士介绍,该科研项目通过了铁道部科技司验收,并且获得了中国铁建科技创新一等奖。滨绥线是一条繁忙路线,经过近4年运营,目前这个试验段的客货运量已超过4亿吨,路基没有发生变化。
高铁无砟轨道技术,原创在日本,中国进行的进一步研发创新,还吸引了日本铁路专家的注意。2008年,日本组织了一个30多人的代表团到试验段参观——日本最北端的北海道也只有北纬38度,没有做这类试验的地理环境,所以想了解中国方面的具体做法。
这位知情人士认为,试验成功的时候,正处于哈大高铁建设的初期,完全有可能将试验成果用于哈大高铁。而且哈大公司还曾多次组织人员去成高子试验段,观摩学习。“然而,哈大高铁还是出现了冻胀的问题。”他说。
不该省的钱
哈大高铁由铁道第三勘察设计院集团有限公司(下称“铁三院”)和中铁第一勘察设计院集团有限公司(下称“铁一院”)分段设计。
记者就哈大高铁部分路基出现冻胀问题,致电铁三院沈阳地区铁路项目勘察设计和配合施工指挥部的一位管理人员。这位管理人员告诉记者,“此前我们对路基冻胀问题做过一些研究,但不方便介绍更多的情况。这件事一两句话说不清楚,自己有观点也不能说。”
铁一院哈大铁路客运专线指挥部一位姓陈的管理人员则告诉记者,无法回答相关问题,对于哈大高铁部分路段路基是否出现了冻胀一事,也不清楚。
前述铁道部客运专线专家组专家告诉记者,铁道部的科研成果,设计单位不采用。可能存在设计时间太短、设计深度不够,以及人员流动,导致新技术还没有被设计单位完全掌握等原因。但这些都不是根本原因,最根本的问题在于当初铁道部的指导思想。在“十一五”期间、高铁大跃进的年代,铁道部想多开工建设几条铁路,所以不合理地降低了铁路的造价。
这位专家告诉记者,按照成高子试验段的工艺,采取对地基进行封堵处理、对路基表面包裹封闭等措施,路基建设的成本会增加15%左右。当时铁道部故意压低成本,采取限额设计,不是那么合理地限制了铁路建设资金。铁道部是项目业主,设计院没有办法,只好按照铁道部的要求,对一些工序进行硬砍。施工单位即便是在建设过程中,发现问题,也不会贴钱来做这些工作。
王梦恕也表示,存在铁道部要求限额设计带来不合理压低铁路造价的可能性。其实在没有把握的地区,高铁建设应该更多考虑以桥代路,来避免出现冻胀的问题,当然这样做成本会更高。“我一直都在强调,铁路建设百年大计,要合理投入,科学合理的节约成本,不该节省的钱绝对不能节省。”他说。
亡羊补牢
“施工人员对哈大高铁存在冻胀问题的部分路基,采取了路基注浆和表面封闭的方式,进行救治。”前述铁道部客运专线专家组专家介绍,“路基注浆,就是在路基上钻孔,然后向路基注入水泥灰浆,提高路基的密实度,然后用沥青作为防水层,对路基表面进行封闭处理。”
“但针对路基的地基,已经无法进行必要的封堵处理。”这位专家介绍,“好在哈大沿线各地,地下水位并不高。”
对这些路段进行治理,当然需要投入成本。“成本增加估计也在15%左右,也就是当初想节省下来的钱,现在又必须花出去。”这位专家说。
前述铁道部客运专线专家组专家则介绍,对于存在问题的路基,治理结束之后,需要做进一步的评估。对问题较严重的路段,可以采取限速措施。哈大高铁的设计时速350公里,但动车组开行到出现过问题的路段,根据路基情况,进行限速。例如,限速200公里/小时;如果还不行,就跑160公里/小时。通过这种方式来确保安全性。但这样做,会使建设哈大高铁的预期效益,无法正常发挥。
哈大高铁部分路段路基出现冻胀问题,对在东北地区正在建设的另一条高铁——哈齐客运专线也产生了影响。
资料显示,哈齐客运专线于2009年7月开工建设,线路全长为286公里,速度目标值250公里/小时,预计于2013年建成。
据知情人士介绍,哈齐客专按照原设计,也打算在路基上铺设无砟轨道,但受哈大高铁路基出现冻胀问题的影响,现在已经改变设计,将其建成了有砟轨道。与无砟轨道相比,有砟轨道一旦出现沉降等问题,更好处理,填埋道砟即可以解决问题。但有砟轨道需要经常平整道路,甚至每天晚上都需要对道路进行平整——即无砟轨道建设成本高,维护成本低;有砟轨道建设成本低,维护成本高。
“在有砟轨道的路面上,动车组时速也可以跑到200公里。哈齐线的设计时速为250公里,部分路段列车时速200公里,对其行车的平顺性影响不大。但对于设计时速为350公里的哈大高铁,如果必须在一些路段限速,一会儿提速,过一会儿又减速,则会对行车的平顺性产生较大影响,从而影响乘客的乘车体验。”这位知情人士表示。
迟迟不能定下的通车时间
沈阳市西塔地区,哈大高铁高架桥附近,驻扎着中铁九局的一支工程队。8月下旬,记者来到工地时,工人们正在做平整桥下地面的收尾工作。
一位姓李的工人告诉记者,他们住在这里已有5年。由于哈大高铁已经建成,估计再有一两个月就会搬走。这位工人表示,高架铁轨上已经开始“遛车”了,刚开始是货车,后来又跑了几次“子弹头”。
虽经历了数月的联调联试,在此期间一些路段也取得了较好的效果,但哈大高铁仍然没有确切的开通时间。哈大铁路客运专线有限责任公司(下称“哈大公司”)的一位高管告诉记者,“10月份肯定开通”,可该公司综合部的一位工作人员则表示,不知道确切的开通时间,估计今年冬天会开通。
铁道部客运专线专家组的一位专家向记者透露,哈大高铁正面临路基冻胀问题的困扰。哈大高铁于2007年8月23日正式开工建设,到2010年底已基本完成轨道铺设的工作,但其后一年多的时间里,观测到部分路段路基随天气变化,出现了超标准的冻胀变化。
中国工程院院士、中国中铁隧道集团副总工程师王梦恕也证实,哈大高铁部分路段的路基,没有处理好冻胀的问题,正在对路基进行重新处理。
同时,上述两位专家介绍,我国经过科学试验,已经掌握了在北纬45度严寒地区(最低温度可达-40°C地区)铺设无砟铁路的技术,而哈大高铁在设计、建设过程中,没能认真应用这些技术。
设计深度不够
哈大高铁是我国东北严寒地区,设计建设标准最高的高速铁路线,采用复线电气化铁路,基础设施按350公里/小时速度建设,运行平均时速可达300公里以上。
哈大高铁正线全长904公里,由铁道部和辽宁、吉林、黑龙江三省共同投资建设,项目概算总投资923亿元,是国家“十一五”规划的重点工程,国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网的重要组成部分。
铁道部客运专线专家组专家介绍,目前已建成的哈大高铁,70%多的路段选择以桥代路,也就是在高架桥上铺设无砟轨道;20%多的路段是在地面路基上铺设无砟轨道。路基无砟轨道路段,主要集中在隧道、车站两端的延长线上。
“高架桥的基座打入地下40多米深,采用高架的轨道并没有出现问题,问题主要出在路基上铺设无砟轨道的路段。”上述专家说。
东北地区由于冬夏季温差大,容易出现路基冻胀。在这种区域,设计、建设高铁时,要控制路基中水的含量,路基中如果没有水分,就会像沙土一样,没有强度。而水分多了,冬天冻起来,夏天一膨胀,会导致路基变形,影响高铁的平顺性和安全性。
“与普通铁路相比,高铁对路基防沉降变形的要求更高,在建设过程中,必须将水分控制在适量的程度。让水分冬天一冻,刚好把路基中的缝隙填满,不会再膨胀,这样路基就不会随着天气变化出现冻胀循环。” 这位专家介绍。
“如果当地地下水位比较高,就必须做好地基封堵处理;如果是表面来水,那路基的表面一定要包裹封闭好,修好边坡和排水沟等设施,将水从表面排走。”他说,“出现问题,说明哈大高铁设计时,对线路情况研究得不够透彻,存在设计深度不够的问题。”
根据铁道部颁布的《高速铁路设计规范(试行)》等现行的高铁建设标准,高铁路基、桥梁、隧道工后沉降必须小于15mm,路基与桥梁、路基与隧道等结构物间的工后差异小于5mm,折角小于千分之一。“哈大高铁部分路段曾出现的沉降变形超过了这个标准,更为严重的是膨胀之后,有些地方会隆起,成为波浪型路基。”上述专家介绍。
未被应用的技术
哈大公司的一位高管告诉记者,“哈大高铁几乎全部路基无砟轨道都出现了类似问题,只是程度不同。在高寒地区建高铁,难免会出现一些意想不到的问题,目前正在采取措施加以解决。正式开通前,这些问题肯定都会得到解决。”
在专家们的眼中,哈大高铁遭遇的问题是完全可以避免的。
王梦恕说,“青藏高原的冻胀,更为严重。在建设青藏铁路时,我们就遇到过冻胀问题,并做过相关试验。中国现有的技术储备,完全能解决哈大高铁的冻胀问题。实在不行,以桥代路,也可以避免出现这类问题。”
前述铁道部客运专线专家组专家也告诉记者,为了在位于北纬45度附近严寒地区建设高铁,此前由铁道部牵头,相关科研单位在东北地区,曾做过很多关于无砟轨道路基建设的试验,而且取得了创新和突破。然而之前的试验成果,并未在哈大高铁的实际建设中得到应用。
名为“滨绥线成高子车站CRTS-1板式无砟轨道试验”是铁道部2008年的科研项目,由中国铁建旗下的中铁23局具体承担试验任务。科研人员在齐齐哈尔市富拉尔基区的工厂里,先做小规模试验。然后,又选择在滨绥线这条繁忙线路上进行试验。
在中国铁建的官方网站上,这样介绍了该次科研试验:“严寒地区板式无砟轨道试验段工程,位于黑龙江省成高子站,距哈尔滨约20公里,试验段全长563.2米。是中国首次,也是世界首次在位于北纬45度以上严寒地区(最低温度可达-40°C地区)试验铺设无砟铁路。”
资料还显示,2008年11月,来自铁道部科技司、工管中心、铁科院、中铁第一勘察设计院、中国铁建等单位的专家,在哈尔滨召开了哈大客运专线成高子试验段阶段成果审查会。铁道部科技司吴克俭副司长对该试验给出了正面评价:“该试验对防冻涨下了大功夫,取得了成果。要深化和细化防冻涨和防开裂措施。”
据一位参加过该项试验的人士介绍,该科研项目通过了铁道部科技司验收,并且获得了中国铁建科技创新一等奖。滨绥线是一条繁忙路线,经过近4年运营,目前这个试验段的客货运量已超过4亿吨,路基没有发生变化。
高铁无砟轨道技术,原创在日本,中国进行的进一步研发创新,还吸引了日本铁路专家的注意。2008年,日本组织了一个30多人的代表团到试验段参观——日本最北端的北海道也只有北纬38度,没有做这类试验的地理环境,所以想了解中国方面的具体做法。
这位知情人士认为,试验成功的时候,正处于哈大高铁建设的初期,完全有可能将试验成果用于哈大高铁。而且哈大公司还曾多次组织人员去成高子试验段,观摩学习。“然而,哈大高铁还是出现了冻胀的问题。”他说。
不该省的钱
哈大高铁由铁道第三勘察设计院集团有限公司(下称“铁三院”)和中铁第一勘察设计院集团有限公司(下称“铁一院”)分段设计。
记者就哈大高铁部分路基出现冻胀问题,致电铁三院沈阳地区铁路项目勘察设计和配合施工指挥部的一位管理人员。这位管理人员告诉记者,“此前我们对路基冻胀问题做过一些研究,但不方便介绍更多的情况。这件事一两句话说不清楚,自己有观点也不能说。”
铁一院哈大铁路客运专线指挥部一位姓陈的管理人员则告诉记者,无法回答相关问题,对于哈大高铁部分路段路基是否出现了冻胀一事,也不清楚。
前述铁道部客运专线专家组专家告诉记者,铁道部的科研成果,设计单位不采用。可能存在设计时间太短、设计深度不够,以及人员流动,导致新技术还没有被设计单位完全掌握等原因。但这些都不是根本原因,最根本的问题在于当初铁道部的指导思想。在“十一五”期间、高铁大跃进的年代,铁道部想多开工建设几条铁路,所以不合理地降低了铁路的造价。
这位专家告诉记者,按照成高子试验段的工艺,采取对地基进行封堵处理、对路基表面包裹封闭等措施,路基建设的成本会增加15%左右。当时铁道部故意压低成本,采取限额设计,不是那么合理地限制了铁路建设资金。铁道部是项目业主,设计院没有办法,只好按照铁道部的要求,对一些工序进行硬砍。施工单位即便是在建设过程中,发现问题,也不会贴钱来做这些工作。
王梦恕也表示,存在铁道部要求限额设计带来不合理压低铁路造价的可能性。其实在没有把握的地区,高铁建设应该更多考虑以桥代路,来避免出现冻胀的问题,当然这样做成本会更高。“我一直都在强调,铁路建设百年大计,要合理投入,科学合理的节约成本,不该节省的钱绝对不能节省。”他说。
亡羊补牢
“施工人员对哈大高铁存在冻胀问题的部分路基,采取了路基注浆和表面封闭的方式,进行救治。”前述铁道部客运专线专家组专家介绍,“路基注浆,就是在路基上钻孔,然后向路基注入水泥灰浆,提高路基的密实度,然后用沥青作为防水层,对路基表面进行封闭处理。”
“但针对路基的地基,已经无法进行必要的封堵处理。”这位专家介绍,“好在哈大沿线各地,地下水位并不高。”
对这些路段进行治理,当然需要投入成本。“成本增加估计也在15%左右,也就是当初想节省下来的钱,现在又必须花出去。”这位专家说。
前述铁道部客运专线专家组专家则介绍,对于存在问题的路基,治理结束之后,需要做进一步的评估。对问题较严重的路段,可以采取限速措施。哈大高铁的设计时速350公里,但动车组开行到出现过问题的路段,根据路基情况,进行限速。例如,限速200公里/小时;如果还不行,就跑160公里/小时。通过这种方式来确保安全性。但这样做,会使建设哈大高铁的预期效益,无法正常发挥。
哈大高铁部分路段路基出现冻胀问题,对在东北地区正在建设的另一条高铁——哈齐客运专线也产生了影响。
资料显示,哈齐客运专线于2009年7月开工建设,线路全长为286公里,速度目标值250公里/小时,预计于2013年建成。
据知情人士介绍,哈齐客专按照原设计,也打算在路基上铺设无砟轨道,但受哈大高铁路基出现冻胀问题的影响,现在已经改变设计,将其建成了有砟轨道。与无砟轨道相比,有砟轨道一旦出现沉降等问题,更好处理,填埋道砟即可以解决问题。但有砟轨道需要经常平整道路,甚至每天晚上都需要对道路进行平整——即无砟轨道建设成本高,维护成本低;有砟轨道建设成本低,维护成本高。
“在有砟轨道的路面上,动车组时速也可以跑到200公里。哈齐线的设计时速为250公里,部分路段列车时速200公里,对其行车的平顺性影响不大。但对于设计时速为350公里的哈大高铁,如果必须在一些路段限速,一会儿提速,过一会儿又减速,则会对行车的平顺性产生较大影响,从而影响乘客的乘车体验。”这位知情人士表示。
