2.项目主要技术及创新点
(1)首创中桁垂直、边桁倾斜的三主桁结构。
(2)研发了大跨长联钢桁梁多点同步连续顶推技术和斜主桁制造拼装技术。
(3)首次采用新型双重板桁组合结构。
(4)首创新型内置索桁锚固结构。
(5)研发了平行四边形截面杆件加工及焊接工艺。
3.项目成果及应用情况
项目成果经科技成果评审总体达到国际领先水平。相关创新技术推广应用于郑焦城际黄河大桥、平潭海峡公铁大桥等10余座大型桥梁工程中,对于提升我国桥梁设计、施工水平起到重要作用。工程获中国铁道学会科技进步一等奖,中国施工企业管理协会科技创新成果特等奖。获省部级工法2项,获授权国家发明专利10项。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中国铁路设计集团有限公司
施工单位:中铁大桥局集团有限公司、中铁七局集团有限公司、中交第一公路工程局有限公司
(五)武汉至黄冈城际铁路黄冈长江大桥
1.工程概况
黄冈公铁两用长江大桥是新建武汉至黄冈城际铁路及黄冈至鄂州高速公路的控制性工程,是集城际、铁路、公路三位为一体的过江通道。桥梁设计为双层桥面,下层桥面通行200km/h双线高速铁路,上层桥面通行四车道高速公路。黄冈长江大桥全长4008.192m,其中公铁合建段全长2567.367m(含斜拉桥主桥1215m)。主桥主塔为钢筋混凝土结构,塔高193.5米,采用液压爬模施工;钢桁梁为N形桁架,倒T形截面,采用对称悬拼架设。合建段引桥桥墩采用钢筋混凝土双层框架墩,分建段引桥铁路桥墩采用圆端形空心墩,基础采用钻孔灌注桩。铁路简支梁采用预制架设方案,公路连续箱梁采用钢管支架现浇施工。
2.项目主要技术及创新点
(1)首创大跨度斜主桁钢桁梁斜拉桥新结构。
(2)首次采用宽翼缘平行四边形截面钢桁梁架设技术。
(3)研发了复杂地质桥梁墩塔快速建造技术。
(4)首创大跨度桥梁自平衡抗风技术。
3.项目成果及应用情况
技术成果首次应用于武汉至黄冈城际铁路黄冈公铁两用长江大桥,推广应用于渝黔铁路新白沙沱桥、蒙华铁路洞庭湖桥和福州琅岐闽江大桥项目中,取得良好经济和社会效益。工程获得7项国家发明专利、2项实用新型专利,2项省部级工法,创造3项长江中下游大跨度桥梁施工新记录。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁大桥勘测设计院集团有限公司
施工单位:中铁大桥局集团有限公司
(六)哈齐客专松花江特大桥
1.工程概况
哈尔滨至齐齐哈尔铁路客运专线松花江特大桥位于哈尔滨市既有滨洲线下游59米处,跨越松花江,桥梁全长3455.32米。该桥是哈齐客运专线与滨洲铁路合建四线桥梁。哈齐客运专线是我国在高寒、高纬度地区修建的首条高速铁路,松花江特大桥主桥(77.8+3×156.8+77.8)米连续梁为中国首例铁路四线混凝土连续梁与钢管拱组合体系桥梁。技术含量高、施工难度大、结构体系复杂,是哈齐客专全线的重难点控制工程。
2.项目主要技术及创新点
大桥连续梁支座采用球形钢支座设计,最大设计荷载200000KN,单个支座最大重量达到168吨,为全国首例超大型钢支座;主桥连续梁O#块顶板宽度29.4m、底板宽度23.6m、最大高度8.6m,节段长度20.8m,体积2937m3,此大体积O#块设计施工为全国首例;主梁采用单箱4室5腹板结构,采用挂篮悬臂浇注施工方法、单侧单个悬臂节段最大重量860吨,此设计全国首例;施工中根据实际情况,对挂蓝进行专项设计,采用6片主桁,两套挂蓝并行,整体式走道梁的设计方案,挂篮设计达到国内领先水平。
3.项目成果及应用情况
松花江特大桥综合施工深水钢板桩围堰大管井降水无封底混凝土施工技术、大体积连续梁O#段现浇施工技术、超宽超重挂篮研发应用技术、高寒地区连续梁悬灌冬季施工技术,为今后类似工程提供良好的经验依据和大量的技术储备,具有广阔的应用前景。工程获得黑龙江省结构优质工程、黑龙江省龙江杯优质工程。《深水钢围堰大管井降水无封底混凝土施工工法》获黑龙江省和铁道部优秀工法;《超大球型钢支座安装施工工法》获2014年黑龙江省优秀工法;《四线客专单箱四室连续梁6片主桁架挂篮设计施工工法》获2014年度黑龙江省优秀工法。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中国铁路设计集团有限公司
施工单位:中铁二十二局集团有限公司
(七)京沪高速铁路济南黄河大桥正桥
1.工程概况
京沪高速铁路济南黄河大桥全桥长5143m,主桥112+3×168+112m刚性梁柔性拱结构。大桥局部按京沪高速和太青客运专线四线桥设计,四线桥范围为黄河两大堤外淤背区之间(含淤背区及河道部分)共1.39Km长度。其余南北引桥部分为京沪高速双线桥。
京沪高速铁路黄河特大桥所处河道水文条件复杂,基础施工时要考虑防洪行凌及调水调沙等诸多因素的影响,加大了基础施工的难度;大桥其主跨跨度为168m,设计时速为350Km/h,具有长联、大跨、高速的特点;钢梁桥面宽度大,为减小对黄河行洪排凌的影响,主桥按京沪高速和太青客专四线共建设计,主桁宽度达到30m。
2.项目主要技术及创新点
济南黄河大桥针对高速铁路的技术要求采用了整体式钢桥面;针对桥梁跨度和荷载标准采用了两片主桁的构造形式;根据结构的受力采用了带双K撑和三吊杆的横联设计;针对淤背区特殊的岩土性质,采取了降低负摩阻力的工程措施。
3.项目成果及应用情况
大桥的设计创新点为高速四线铁路钢桥结构设计,可为类似的四线铁路桥梁提供设计参考。大桥的设计达到了技术先进、方案合理、造价经济、易于实施的目标,总体达到国内领先,国际先进的水平。荣获2013年度中国中铁优秀设计一等奖、2013年度全国工程建设项目优秀设计二等奖。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁大桥勘测设计院集团有限公司
施工单位:中铁一局集团有限公司
(八)宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥
1.工程概况
甬江特大桥全长15005.5米,工程造价15.8亿元,由甬江主桥、11座连续梁,427孔(32米、24米)简支梁组成,全桥跨越甬江、国道、城市干道及高速匝道。甬江主桥为全桥控制工程,全长909.1米,为国内首座铁路钢箱混合梁斜拉桥,也是世界上跨度最大铁路混合梁斜拉桥。该桥边跨混凝土梁为4跨结构(53+50+50+66米),中跨468米一跨过江,单侧混凝土主梁244.5米,中跨钢箱主梁419米,钢-混分界点距索塔24.5米处。
2.项目主要技术及创新点
(1)采用大直径超长嵌岩桩成孔技术及钢筋笼自由吊挂定位系统,刷新国内3米直径钻孔桩深度记录。
(2)针对钢混结合段无法整体吊装难题,采用“模块匹配制作、组拼”技术,解决了场地受限难题,保证了安装精度和质量。
(3)针对难以水上喂梁拼装的难题,利用混合梁斜拉桥先边跨后中跨的施工特点,国内首次采用“桥址拼梁→边跨提梁→梁上运梁→旋转悬拼”新方法。
(4)应用BIM新技术,模拟构造复杂的混凝土主梁和钢混结合段,优化施工组织。
(5)国内首次在铁路桥梁索塔中使用整体式钢锚箱结构
(6)为提高超长超重斜拉索及索导管安装效率和精度,发明两项实用新型专利装置。
(7)斜拉桥道碴槽内首次应用MMA(甲基丙烯酸甲酯)防水防滑层,效果良好。
(8)铁路斜拉桥首次应用具有精度高、灵敏度高、分辨率高、抗腐蚀、抗电磁干扰等特点的FBG传感器。
3.项目成果及应用情况
工程申报《大直径超长钻孔桩钢筋笼自由吊挂定位系统》等专利28项,其中发明专利11项和实用新型专利14项已授权。申报企业级工法8项,其中5项已被评为省级工法。“钢混结合段索塔钢锚箱加工制造关键技术研究”、“大跨度铁路钢箱混合梁斜拉桥关键技术研究”等科研成果分获2015年度中国中铁、中铁建科技进步一等奖,安徽省科技进步奖,中国铁路总公司科学技术一等奖。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁第四勘测设计院集团有限公司
施工单位:中铁四局集团有限公司
(九)黄韩侯铁路芝水沟特大桥
1.工程概况
新建黄韩侯铁路芝水沟特大桥,中心里程:DK80+118,孔跨布置:1×48m+l×64m+l×48m+18×64m+6×32m+1×24m,桥全长1598.98m。设计行车速度120km/h。全桥均为钻孔桩基础,矩形承台,圆端形重力式实心(空心)桥墩,T型桥台。最大墩高79m。上部为21孔等截面预应力混凝土简支箱梁及7孔简支T梁。其中2孔48m和19孔64m预应力混凝土简支箱梁,采用节段预制胶接拼装法施工工艺。
2.项目主要技术及创新点
(1)将常规节段拼装湿接缝工艺进行了拓展和改进
(2)综合胶接缝节段预制方法,适用于不同箱梁结构的长短线结合节段预制方法。
(3)本桥的节段预制模板,模板采用全液压装置,可进行0.1mm级的调整。
(4)该地区气候条件和该强度标号的混凝土隔离剂。形成了不同气候条件下的一系列匹配梁混凝土隔离剂配合比。
(5)节段梁匹配预制预应力孔道成孔设备和工艺。自主研究设计了塑料波纹管单向和双向橡胶堵头,开发了适合该成孔工艺的波纹管塑料撑管。
(6)三维调节小车,实现了在长线台座上自动调整首节段横纵向及标高位置。
(7)首次对铁路简支梁胶接缝节段拼装施工工艺进行了系统研究和实践,提出了具体的施工工艺,对后续节段预制胶接拼装箱梁提供技术参考。
(8)形成一套节段梁测力和调梁系统。利用节段拼装造桥机悬吊系统,研发一整套节段测力装置和标高调整装置。
(9)节段自动调整和定位锚固体系。该桥的墩顶首节段自动调梁台车进行首节段三维调整,利用桥墩预埋件进行首节段锚固定位防止胶拼和临时张拉过程中首节段移动变位。
3.项目成果及应用情况
芝水沟特大桥节段预制胶接拼装简支箱梁施工在铁路桥梁工程方面尚属全新的施工方法,没有应用先例。从施工技术控制角度看,梁段预制时的测量控制、线型设置、相邻梁段分离、梁节在造桥机上的组拼施工、箱梁张拉等是该桥的重点;从施工作业的风险程度分析,造桥机的滑移和梁节段的运输吊装是安全监督与管理的重点;造桥机开发设计、加工、运输和现场安装与使用是本桥施工顺利进行的关键;C60高标号混凝土施工是本工程施工的重要保障;模板设计、加工、安装、调试是保证梁段质量的重要环节;箱梁线型控制、节段组拼和预应力工程是架梁控制要点。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁第一勘察设计院集团有限公司
施工单位:中铁二十二局集团有限公司
(十)重庆至利川铁路蔡家沟特大桥
1.工程概况
渝利铁路蔡家沟特大桥为时速200公里客货共线双线铁路桥,是全线技术复杂的关键工程之一。大桥建成了目前世界上墩高最高的大跨梁桥,发明了A型超高空心桥墩,解决了高墩大跨铁路桥梁的刚度控制难题及超高墩桥梁动力特性与墩身工程量的协调问题,并创造了多项国内外第一,形成了A型高墩大跨度混凝土连续刚构桥建设关键技术,提高了铁路建设技术水平,解决了艰险山区修建铁路的跨越难题,丰富了艰险山区修建铁路的桥式方案选择,增加了铁路选线自由度,推动了铁路超高墩大跨结构的发展。
2.项目主要技术及创新点
大桥主桥采用(80+3×144+80)m预应力混凝土刚构连续梁桥,主跨墩高最高139.0m,为目前世界墩高最高的大跨铁路桥墩。根据A型墩的受力特点及地质条件,首次提出并采用带预应力筋的哑铃型承台群桩基础结构,减小了承台尺寸;首次提出并采用劲性骨架配合液压爬模的施工工法,即A型超高桥墩斜腿施工工法;首次提出并采用预应力钢绞线配合低回缩锚具对梁体施加竖向预应力的新工艺;探索出基于Ansys的桥墩优化设计方法,以桥墩刚度作为状态变量、墩身混凝土体量作为目标函数,建立参数化模型,优化高墩结构尺寸,对于提升我国桥梁的设计技术水平,具有重要的推广价值;首次提出时速200公里客货共线铁路高墩大跨混凝土连续刚构桥横向自振周期限值参考范围,可限制在1.7s以内(原铁道部建鉴[1999]93号文提出的桥梁横桥向第一阶阵型的自振周期≤1.7s适用于时速小于160公里的桥梁),解决了高墩大跨混凝土连续刚构铁路桥动力特性控制难题;首次提出山区铁路桥梁利用数值风洞和虚拟气象站相结合的设计风参数的确定方法,完善了高墩大跨连续刚构桥的风致响应计算方法,对山区铁路桥梁的抗风设计具有较显著的工程实用价值。
3.项目成果及应用情况
A型(含人字)新型超高墩结构形式,可节省墩身混凝土用量35%左右,节省承台混凝土用量25%左右,减少桩基布置根数及混凝土用量15%左右,减少了基础开挖量,保护了自然环境。
项目取得了发明专利二项,实用新型专利三项,省级施工工法一项。荣获2015年度中国铁路工程总公司科学技术特等奖、2015年度中国中铁股份有限公司优秀设计一等奖、2015年度中铁二院工程集团有限责任公司科学技术一等奖、2015年度中铁二院工程集团有限责任公司优秀工程设计一等奖。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁二院工程集团有限责任公司
施工单位:中铁大桥局集团有限公司
三、十大铁路隧道工程
(一)青藏铁路西宁至格尔木段增建二线关角隧道
1.工程概况
关角隧道位于青藏线西格段天棚车站与察汗诺车站之间,为两座平行的单线隧道,线间距40m,设计时速160km/h,全长32.69km(隧道进口高程3380.26,出口高程3324.05),除Ⅱ线隧道进口段59.84m位于半径4000m的曲线上外,其余地段均位于直线上;洞内线路采用人字坡,进口段为8‰的上坡,出口段为9.5‰的下坡,轨道采用双块式无砟轨道。关角隧道是我国第一座长度超过30km的隧道,也是我国目前最长的铁路隧道,世界上高海拔第一长隧,工程规模巨大。
关角隧道最大埋深900m,隧道区岩性复杂、构造发育,沉积岩、岩浆岩、变质岩均有分布,通过区域性断裂3条,次级断裂14条,其中以F3断层为主、包括其它5条断层共同组成的二郎洞断层束长达3000m,施工中发生了较为严重的变形。岭脊地段通过长达10km(双延长)的富水灰岩地段,岩溶裂隙水极为发育,施工中总正常涌水量达到了238954m3/d,世界罕见。
2.项目主要技术及创新点
(1)创建了按围岩变形潜势分级的大变形控制支护体系;提出了关角隧道建设中堵、排水技术的临界水量标准,建立了岩溶裂隙水综合注浆系统技术;研发了高原高寒地区浅埋风积砂层隧道施工工法(国家级)。
(2)创建了高海拔隧道施工环境卫生控制标准;发明了长斜井隔板式施工通风技术;研发了钻爆法施工的特长隧道长斜井皮带运输机出砟系统技术。
(3)揭示了高海拔隧道内烟气分布特性,创立了我国高海拔特长隧道防灾疏散救援技术体系。
(4)提出了高海拔运营隧道内有害气体和粉尘的控制标准;首创了采用自然通风方案的高海拔地区特长隧道运营通风节能减排新技术,实现了运营通风技术的重大突破。
3.项目成果及应用情况
关角隧道的综合修建技术达到了国际先进水平,其中高原铁路隧道防灾救援技术、运营通风技术、长斜井隔板式通风技术等达到了国际领先水平,其综合修建技术对中国隧道建设具里程碑式的意义。
工程建设期间,技术人员在国内外公开发行的刊物上发表科技论文20余篇,获得实用新型专利10项,4项发明专利已通过了初步审查。曾获铁一院2015年度优秀工程设计一等奖。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁第一勘察设计院集团有限公司
施工单位:中铁十六局集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司
(二)广深港客运专线狮子洋隧道
1.工程概况
广深港客运专线狮子洋隧道是我国第一条盾构法水下铁路隧道,是世界上行车速度目标值最高的水下隧道,也是国内最长、水压最高、首次地中对接的盾构隧道,被誉为“中国世纪铁路隧道”。
隧道位于广深港客运专线东涌站至虎门站区间,穿越珠江入海口的狮子洋,河面宽度6100m。隧道最小平曲线半径7000m,最大纵坡20‰。基础设施按速度目标值350km/h设计。隧道建筑全长10.8km,其中盾构长9340m,明挖暗埋段长1150m,敞开段长310m。全隧道除出口段120m为设中柱的单孔双线结构外,其余地段均采用双孔单线型式。盾构隧道外径10.8m,内径9.8m,轨面以上净空有效面积66m2,承受的最大水压力67m。盾构隧道段根据地质条件的不同分别采用双层衬砌和单层管片衬砌。盾构段采用四台复合式泥水平衡盾构施工,地中对接,洞内解体,单台盾构最大掘进长度约5200m。
2.项目主要技术及创新点
(1)复合地层高速铁路特长水下隧道的总体设计技术,包括;围岩稳定性与结构可靠性相匹配的高速铁路复合地层盾构隧道衬砌结构选型技术、复合地层隧道直径设计与综合减振技术、基于隧道荷载与换刀作业控制要求的基岩覆盖厚度设计技术、特长盾构隧道地中对接技术。
(2)复合地层高速铁路水下隧道结构与防水设计技术,包括;软弱地层和软硬不均地层高速铁路盾构隧道结构空间化设计方法、双层衬砌结构受力特征与结构优化、岩石地层盾构隧道围岩压力的计算方法、管片接缝分区防水技术。
(3)双孔单线特长铁路隧道的气动效应缓解技术。
(4)特长高速铁路水下隧道防灾与疏散技术。
3.项目成果及应用情况
狮子洋隧道的建设条件复杂,技术难题多,施工难度大,将上述技术集成建设的狮子洋隧道创造了国内外八项第一:(1)是世界上行车速度目标值最高的水下隧道;(2)是世界上首次通过洞口缓冲结构降低洞口微气压波峰值的双孔单线高速铁路隧道;(3)是国内最长的水下隧道;(4)是国内水压力最高的盾构法隧道;(5)是国内第一座进行地中对接施工的盾构隧道;(6)是国内第一座盾构法铁路水下隧道;(7)是国内第一次使用内衬的盾构法隧道;(8)是国内大直径复合式泥水平衡盾构首次穿越全断面基岩的隧道。
《高速铁路水下盾构法隧道设计关键技术》获中国铁建总公司2012年度科技进步特等奖;该隧道工程曾获中国铁建总公司2013年度优秀工程设计一等奖;获中铁第四勘察设计院集团有限公司2012年度优秀勘察设计一等奖。
4.主要参与单位
勘察设计单位:中铁第四勘察设计院集团有限公司
施工单位:中铁十二局集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司
(三)北京铁路枢纽北京站至北京西站地下直径线