新建南寧至廣州鐵路

新建南寧至廣州鐵路上的肇慶西江特大橋--世界上最大跨度的高速鐵路拱橋

項(xiàng)目概況

新建南寧至廣州鐵路正線全長約574km，其中廣西境內(nèi)347km，廣東境內(nèi)227km。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為國鐵Ⅰ級，速度目標(biāo)值200km/h以上，新建雙線電化鐵路，牽引質(zhì)量4000噸，到發(fā)線有效長850米。

南廣線自既有南寧站引出后，經(jīng)新建的南寧東站，與柳南客專四線并行，在黎塘西站東端引出，途徑廣西貴港、梧州市、廣東云浮、肇慶市，在肇慶東站與貴廣鐵路四線并行，經(jīng)佛山市后引入廣州南站。

中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司承擔(dān)了其中桂平（不含）至肇慶東（不含）段的勘察設(shè)計(jì)工作，線路長度285km。該段跨越桂粵兩省區(qū)，起于廣西自治區(qū)桂平市，經(jīng)平南縣、藤縣、蒼梧縣，廣東省郁南縣、云安縣、云城區(qū)，高要市，迄于肇慶市鼎湖區(qū)與貴廣鐵路并場設(shè)置的肇慶東站，共新建車站7個(gè)，橋隧長度占線路長度的60％。

主要工點(diǎn)有肇慶西江特大橋、五指山隧道等。

新建南寧至廣州鐵路于2009年5月開工建設(shè)，2014年4月18日南寧至梧州南段開通運(yùn)營，12月26日全線開通運(yùn)營，最快的列車3小時(shí)19分鐘，比既有鐵路的12小時(shí)少了8.5小時(shí)以上，比高速公路的9小時(shí)縮短了5.5小時(shí)，大大縮短了粵桂間的時(shí)空距離。

項(xiàng)目意義

新建南寧至廣州鐵路是廣西、云南至華南沿海地區(qū)鐵路通道的骨干線路。本線西端通過湘桂線連接南昆鐵路（云桂鐵路）可達(dá)貴州西部和云南地區(qū)；東端連接廣州樞紐經(jīng)廣深港客運(yùn)專線、沿?？焖偻ǖ揽蛇_(dá)珠江三角洲和閩臺經(jīng)濟(jì)區(qū)，形成一條經(jīng)濟(jì)橋梁和交通紐帶，對推進(jìn)泛珠三角區(qū)域合作與發(fā)展，增強(qiáng)區(qū)域整體經(jīng)濟(jì)實(shí)力和競爭力，提升泛珠三角的影響力和輻射力，打造北部灣（廣西）經(jīng)濟(jì)區(qū)域成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長極，實(shí)現(xiàn)區(qū)域優(yōu)勢互補(bǔ)和共同發(fā)展具有重要的意義和作用。

重難點(diǎn)工程、技術(shù)難點(diǎn)與創(chuàng)新

1．國內(nèi)鐵路行業(yè)首次使用---高填軟土路基

技術(shù)難點(diǎn)：南廣鐵路大部分位于低山丘陵區(qū)及中低山區(qū)，線路選線受地形影響，尤其是梧州、云浮等地級市車站站位選擇結(jié)合地方市政規(guī)劃需求限制，不可避免的出現(xiàn)高填軟土路基，部分路基填筑高度達(dá)到23m，同時(shí)路基基底軟土厚度較大，指標(biāo)差。

創(chuàng)新點(diǎn)：針對這種高填軟土路基的復(fù)雜性，以及南廣鐵路工后沉降小于10cm的要求，采用了確保穩(wěn)定、控制沉降的設(shè)計(jì)理念。經(jīng)過綜合分析，確定采用CFG樁與多向攪拌水泥砂漿樁組合樁的加固形式，在國內(nèi)鐵路行業(yè)首次使用，確保路基穩(wěn)定性。

2．巖溶地基處理

技術(shù)難點(diǎn)：南廣鐵路碳酸鹽巖廣泛分布，大安、云浮段沿線地貌類型以溶蝕平原為主，巖溶較發(fā)育，地下水位較淺，巖溶地面塌陷時(shí)有發(fā)生，塌陷危害是本段鐵路路基建設(shè)主要的安全隱憂。

創(chuàng)新點(diǎn)：為確保該區(qū)域及類似地質(zhì)條件地段路基建設(shè)的安全，并為其它巖溶地質(zhì)條件相似地區(qū)鐵路路基建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)和提供參考，開展了路基巖溶工程設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)研究。通過系統(tǒng)研究，建立南廣鐵路巖溶路基設(shè)計(jì)、施工、檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)整個(gè)南廣鐵路巖溶路基設(shè)計(jì)、施工與檢測，確保工程施工質(zhì)量和南廣鐵路的安全運(yùn)營。

3．采用導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)法下穿高速公路

技術(shù)難點(diǎn)：南廣線大山頭隧道下穿既有廣梧高速公路，隧道與高速公路交角為38度，交叉范圍內(nèi)隧道長度約89m，最大覆土厚度僅9.3m，由于高速公路沉降要求高，隧道開挖前采用φ159@300長管棚超前支護(hù)一次性穿越高速公路，管棚長85m。按傳統(tǒng)管棚施工工藝，85m長無法一次性施工完成，且精度低，支護(hù)效果不佳，鉆孔過程中極易造成地標(biāo)沉降。

創(chuàng)新點(diǎn)：大山頭隧道管棚采用導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)法施工，管棚鉆進(jìn)過程中能準(zhǔn)確測定鉆頭在地下的位置和方向，據(jù)此確定鉆進(jìn)軌跡同設(shè)計(jì)軌跡的差異，利用能進(jìn)行方向調(diào)節(jié)的導(dǎo)向鉆頭（一般軟土層中用楔型鉆頭）改變鉆進(jìn)方位，從而按設(shè)計(jì)軌跡鉆通孔道，完成管棚打設(shè)。采用該工藝后隧道順利完成了下穿高速公路段落，公路路面沉降最終為44mm，洞內(nèi)拱頂沉降38mm，有效地控制了高速公路路面沉降。

4、巖溶發(fā)育的鼎湖特大橋

技術(shù)難點(diǎn)：鼎湖特大橋位于巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)，跨越長利涌河道約370m為巖溶極發(fā)育區(qū)。覆蓋層厚32m～45m，以下為層厚5m～24m不等的串珠狀溶洞，巖層厚度0.1m～1.5m。地質(zhì)鉆孔深151m未見溶洞底板。物探揭示巖溶底板最大埋深約300m,地質(zhì)CT揭示串珠狀溶洞極發(fā)育，該層溶洞大部分為相互串聯(lián)。在復(fù)雜地質(zhì)條件下采用常規(guī)的橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)施工難度高，輔助措施量大還難以保證順利成孔，同時(shí)對地表覆蓋層的穩(wěn)定性影響嚴(yán)重。如何研究安全、可靠、合理、符合結(jié)構(gòu)受力要求、施工簡便的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式，是本橋設(shè)計(jì)必須解決的技術(shù)難題。

創(chuàng)新點(diǎn)：經(jīng)過綜合分析研究，對橋臺基礎(chǔ)采用開口鋼管樁基礎(chǔ)，根據(jù)各墩具體地質(zhì)情況，采用0.8m的打入鋼管樁群樁基礎(chǔ)，加大沉臺面積。通過特殊設(shè)計(jì)確保了巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)鐵路橋梁的安全穩(wěn)定。

5、世界上最大跨度的高速鐵路拱橋—肇慶西江特大橋

技術(shù)難點(diǎn)：肇慶西江特大橋位于西江轉(zhuǎn)折處，水深（60～80m）流急,地形地貌及地質(zhì)條件復(fù)雜，施工場地狹窄,施工條件困難。由于鋼箱拱肋構(gòu)件加工精度要求嚴(yán)、安裝線形控制難度大、主跨鋼箱拱肋拼裝懸臂長等原因致使施工難度極大。

西江橋主跨486m是目前世界上最大跨度的高速鐵路拱橋，需要解決大跨度拱橋在高速鐵路運(yùn)營下的抗風(fēng)、抗震、車橋共振等一系列技術(shù)難題。

創(chuàng)新點(diǎn)：（1）根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件確定了486m（計(jì)算跨度450m）中承式鋼箱提籃拱橋的主要設(shè)計(jì)參數(shù);經(jīng)過“邊段豎轉(zhuǎn)+中段提升”、“纜索吊機(jī)節(jié)段懸拼”等施工方案的深入研究比較,最終采用了“纜索吊機(jī)節(jié)段懸拼”的總體施工方案；

（2）結(jié)合“前臨西江后靠陡峭山坡”的基礎(chǔ)工程特點(diǎn)提出了可承擔(dān)巨大水平力的新型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算分析方法，并對其深基坑支護(hù)方案進(jìn)行了研究；

（3）經(jīng)全橋風(fēng)洞試驗(yàn)和列車走行性分析，通過加重橋面系重量可同時(shí)解決大跨度鋼箱拱的風(fēng)振問題并提高大橋高速列車的行車性能；

（4）設(shè)計(jì)了能適應(yīng)空間轉(zhuǎn)角變化的新型錨拉板吊索錨固構(gòu)造，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證；

（5）利用土力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)多學(xué)科理論對位于軟弱圍巖邊坡上纜索吊扣塔的錨碇及邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，確定了采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡加固的形式及預(yù)應(yīng)力錨索的各項(xiàng)參數(shù)，解決了大橋施工的關(guān)鍵安全問題。

參建單位先后攻克橋梁兩岸高達(dá)120m、總土方量逾60萬m3的上山“天路”修筑等難題，開發(fā)了水下光滑陡峭巖石基礎(chǔ)圍堰設(shè)計(jì)與施工、大型混凝土沉井在破碎巖層條件下的下沉、臨江面施工水位以下30m的止水及深基坑開挖與安全防護(hù)技術(shù)、大截面鋼箱提籃拱拱肋高精度合龍等新技術(shù)，確保了西江特大橋安全、有序、成功合龍，在橋梁的結(jié)構(gòu)型式、跨度、構(gòu)造和施工工藝等方面將我國鐵路橋梁的建設(shè)技術(shù)提高到一個(gè)新水平。

6、跨工業(yè)大道特大橋

技術(shù)難點(diǎn)：橋梁穿越10～24m厚度不等的深厚素填土。填土年限不足5年。從既有的文獻(xiàn)報(bào)道分析，首次在深厚素填土區(qū)設(shè)計(jì)橋梁基礎(chǔ)。

創(chuàng)新點(diǎn)：充分考慮素填土固結(jié)沉降產(chǎn)生的負(fù)摩擦力影響、不均勻沉降以及附加水平蠕變等不利影響、墩臺水平剛度限值要求和工后沉降限制要求，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選，選用樁外側(cè)設(shè)置表面涂刷特制瀝青層的鋼管套方案。

目前國內(nèi)尚未有采用瀝青涂層樁的報(bào)道，考慮材料組份、制作工藝等因素與國外的差異性，設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用瀝青涂層后，負(fù)摩阻減小至30%，并選取3根工程樁進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，實(shí)測消除負(fù)摩阻效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)測負(fù)摩擦力比比設(shè)計(jì)預(yù)估值小，符合設(shè)計(jì)預(yù)期。

7、軟土地基高填土小橋涵設(shè)計(jì)

技術(shù)難點(diǎn)：軟土地基高填土小橋涵設(shè)計(jì)的沉降控制，南廣線山區(qū)溝谷軟土較厚，一般6～12m深，填土高度8～15m，如何控制小橋涵工后沉降是設(shè)計(jì)難題之一。

創(chuàng)新點(diǎn)：充分考慮軟土地基不同特點(diǎn)，準(zhǔn)確預(yù)估沉降固結(jié)時(shí)間和沉降量，根據(jù)工后沉降限值要求，選擇鋼筋混凝土小方樁、CFG樁、水泥砂漿樁、沉管灌注鋼筋混凝土樁等不同基礎(chǔ)類型，盡量保持與路基沉降的協(xié)調(diào)，使工程得到大量優(yōu)化，沉降檢測結(jié)果符合預(yù)期。

項(xiàng)目獲獎(jiǎng)

1、《新建南廣鐵路桂平至肇慶北段可研方案研究及投資估算》獲全國工程造價(jià)優(yōu)秀成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

2、《新建鐵路南寧至廣州線可行性研究》獲全國優(yōu)秀工程咨詢成果二等獎(jiǎng)

3、南廣接觸網(wǎng)質(zhì)量管理小組《實(shí)現(xiàn)南廣鐵路接觸網(wǎng)工程接口設(shè)計(jì)零缺陷質(zhì)量控制》獲國家工程建設(shè)（勘察設(shè)計(jì)）優(yōu)秀QC小組

4、《南廣鐵路(黎塘站-藤縣站)配合大機(jī)搗固軌道精調(diào)項(xiàng)目》獲股份公司優(yōu)秀工程勘察二等獎(jiǎng)