硕果累累书答卷 百年京张再启航
——中铁工程设计咨询集团有限公司京张高铁勘察设计扫描
  张家口南站效果图。
  中铁咨询集团领导在京张高铁勘察设计现场检查工作。
  京张高铁勘察设计团队在现场办公。
  设计人员在工地合影。
  京张高铁及崇礼铁路平面示意图。

  燕山起伏绵延,长城巍峨壮观。青龙桥附近,巨大的“人”字形铁路在这片山谷中静卧了100多年。正是这条由詹天佑主持设计、修建的京张铁路,让百年前的中国人找回了失去已久的自信,也让中国人自立、自强的精神得到了新的诠释。

  京张铁路是一部史诗,记载了中国人民在积贫积弱中奋起、自强不息的民族气概;京张铁路是一曲凯歌,奏响了神州大地迈进工业文明、振奋民族精神的强音;京张铁路是一座丰碑,镌刻着中华儿女实业救国、振国兴邦的坚定信念。时光飞逝,转眼百年。历史和现实在这里交融,光荣与辉煌从这里延续,今天我们又将迎来一个值得期待的新起点,另一个闪耀智慧之光的百年工程——京张高铁。

  ■陈幽燕 王 军

  京张高铁既是支撑成功举办北京2022年冬季奥运会的交通保障线,也是促进京津冀一体化发展的经济服务线,既是传承京张铁路百年历史的文化线,也是全面展示中国铁路建设尤其是中国高铁建设成果的示范线,更是引领中国高铁走出去的使命线。

  中铁工程设计咨询集团有限公司的设计者来到百年京张线上,他们担负起京张高铁勘察与设计的重任。立项至今8年间,国家高速铁路网的快速发展,京津冀一体化战略的实施,北京成功申办2022年冬奥会,让这条铁路被赋予的功能不断增加,技术标准及方案在设计团队的手中也不断优化。

  前期研究阶段的成果材料摞在一起就有3米多高,它记录了让这条铁路功能更完善的每一次方案调整,记录了让旅客出行更便捷的每一次标准提高,记录了所有设计人员的情感与梦想。

  创新展现设计亮点

  设计是灵魂。设计者不能墨守成规,一成不变。京张高铁设计团队坚信:在设计上,从来没有“一招鲜,吃遍天”,设计者要永远在创新中前行。

  京张高铁自北京北站至张家口南站,正线全长174公里,同步建设延庆支线9公里。崇礼铁路与京张高铁在下花园北站接轨,向北经张家口市宣化、赤城至崇礼太子城奥运村,线路全长53公里,预留进一步向锡林浩特延伸的条件。京张高铁设计行车速度结合实际情况,因地制宜,时速涵盖了120公里至350公里的全系列标准。如果说詹天佑主持设计、修建的京张铁路是近代铁路发展的里程碑,那么中铁咨询集团设计的京张高铁则堪称当代铁路的教科书。

  目前,国际上高铁建在有砟轨道上的技术仅有法国达到了时速320公里。在京张高铁,中铁咨询集团开展了有砟轨道时速350公里的课题研究。为防止道床表面道砟飞溅,设计团队研发了低强度道砟胶,可以在固化道床表面、增加道床阻力的同时,方便线路运营、养护、捣固、维修。

  在桥梁设计方面,设计团队编制完成了“通桥2321”系列梁图,并应用于京张高铁时速350公里有砟轨道线路段。在设计高铁跨越京藏高速公路和大秦铁路路段时,他们采用了“连续梁墩顶转体施工”创新型工法,墩顶转体连续梁最大跨度128米,最大转体重量8700吨。如此大跨度、大吨位的高速铁路墩顶转体连续梁国内罕见。

  在信号系统设计中,设计团队采用世界先进的CTCS-3级列车运行控制系统,基于GSM-R网络实现地面与动车组控车信息的双向实时传输,可为沿线车站及动车组内提供无线上网服务。

  清华园隧道穿越北京市核心区,全长5.33公里。全隧近距离侧向并行北京地铁13号线,于学院南路北侧入地,依次穿越北三环、知春路、北四环、成府路、双清路、清华东路后,于五环内出地面。隧道共穿越4处地铁、6处主要城市道路及73条重要市政管线,是穿越地层复杂、重要建构筑物多的国铁单洞双线、大直径盾构、高风险隧道。

  新八达岭隧道全长12.01公里,连续穿越居庸关长城、水关长城、八达岭长城及百年京张铁路,是全线环境保护、文物保护、工期要求均很高的控制性工程。设计团队选用了城关式洞门等形式的设计,将长城文化与现代高铁有机结合,采用绿色环保措施,力求与周边环境相协调,充分体现了高铁隧道与环境共生的设计理念。

  八达岭长城站是设在新八达岭隧道内的地下车站,位于八达岭景区滚天沟停车场下方,毗邻八达岭长城,可为游客提供便捷、高效、环保的交通运输服务。车站最大埋深102米,地下建筑面积3.6万平方米,主洞数量多、洞型复杂、交叉节点密集,两端渡线段单洞开挖跨度达32.7米,旅客进出站提升高度62米。如此复杂的条件给设计团队带来了很大的挑战,也让设计者迸发出许多设计灵感。他们采用叠层进出站通道形式,实现了进出站客流完全分离;采用环形救援廊道设计,具备了紧急情况下快速无死角救援的条件;采用一次提升长大扶梯及斜行电梯等先进设备和精准微损伤控制爆破等先进技术,体现了对旅客、环境及文物最大的尊重和保护,体现了“古老传统的历史长城,包容创新的人文京张”这一核心设计理念。

  官厅水库特大桥是京张高铁重点控制性工程之一,全长9.08公里,主桥采用8孔110米简支拱形钢桁梁跨越官厅水库。大桥设计充分体现了“轻质、大跨、环保”的现代铁路建设理念。主桥基础采用15根直径2.5米桩基,桩长90米左右,通过施工栈桥搭建施工平台,采用钢板桩围堰水上施工,由8个造型优美的曲弦桁梁组成一道长虹,跨越宽阔平静的官厅水库,与湖面交相辉映,成为一道亮丽的风景线。

  一系列创新设计使京张高铁的设计和建设得到了有效保障。设计人员凭借坚持不懈的追求,正一点点地将创新的设计图纸变成现实,铺画在这片壮美的山水之间。

  画笔描绘绿色蓝图

  铁路作为绿色交通工具,承担着环境保护、节能减排的重任。青藏铁路为保证藏羚羊迁徙设计了安全通道,宜万铁路为保护中华鲟将钻隧过江改为架桥,京沪高铁七跨阳澄湖确保大闸蟹零污染……环境保护在铁路建设中已经成了一项不容忽视的内容。

  京张高铁线路要一次下穿居庸关长城,两次下穿八达岭长城,一处并行水关长城。线路还要经过北京西北山区旅游胜地、仍在运行的百年“人”字形铁路、青龙桥站、北京地区备用水源地官厅水库。所有这些使得京张高铁在设计时对环境保护、文物保护提出了更高的要求。怎样才能让沿线的自然景观、文化遗产、风景名胜得到最大化的保护,怎样才能让线路上的一座座大桥、一条条隧道和一栋栋站房与沿线美丽的风光相得益彰,成为一道亮丽的风景线,中铁咨询集团京张高铁的设计团队给出了满意的答卷。

  设计团队在选线方案比选中,最大限度地绕避沿线自然保护区、风景名胜区、水源保护区、文物建筑等敏感区,实现了工程建设与环境保护并重。

  他们对路基、桥梁、隧道及其他相关场地进行绿化和景观设计,沿线采用内低外高、内灌外乔的设计,形成立体多层次绿化带。他们将隧道引入城区,尽量降低铁路对周边环境的影响,同时采用跨区间无缝线路、声屏障和隔声窗等技术措施,进行降噪减振设计,努力打造一条“安全、舒适、便捷、快速、节能、环保”的现代化高速铁路。

  设计人员还考虑了许多其他环保措施。例如,桥梁跨越排洪河道时,不压缩天然河道,保持天然径流状态,以保证洪水排泄畅通;河槽中的桥墩,尽量采用流线型,减少墩身阻水面积,减小冲刷力度,降低对桥址上、下游岸坡的影响,避免造成水土流失;涵洞孔径设计充分考虑其泄洪能力,避免因孔径偏小引起涵洞束水,从而导致下游冲刷加剧引起水土流失;部分离村庄较近的桥涵设置声屏障,减少铁路运营时噪音对周围环境的影响;对桥下有绿化条件的地段,均种植绿化草木,美化环境。

  张家口南站为客运站,站房设计时,在建筑上采用大跨度钢结构形式,将詹天佑设计的“人”字形铁路作为主要造型元素,整体风格舒展大气,秉承了中国铁路历史人文精神,又充满着浓浓的时代气息。

  太子城站是服务北京2022年冬奥会的重要车站,站房设计从尊重自然的角度出发,遵循“云中之雪、雪中之云”的设计理念,将建筑掩映于山水之中,着力表现静谧深远、沉稳大气的整体形象。站前广场考虑公交车、长途车、社会车及出租车接驳条件,环形长廊连接站房与换乘设施,将站前景观与湿地公园环抱其中,以简洁大气的方式象征着“奥运之环”。站房的弧线与湖中倒影形同一色,形成“奥运之眼”,寓意世界通过冬奥会认识崇礼,崇礼通过“奥运之眼”走向世界。

  官厅水库特大桥设计中采用了一系列环保措施。主桥下部结构采用搭设钢栈桥和施工平台,桩基和承台施工时采用钢围堰防护,拱形钢桁梁采用岸上拼装,再从两岸向湖心顶推就位;在桥面初期施工设计中,采用雨水集中收集装置,将雨水排放至水源保护区以外的沉淀蒸发池内,避免施工中雨水落入水库。为避免桥梁钢结构频繁重复涂装所带来的污染,设计团队在桥梁钢结构涂料上进行科技攻关,将钢结构涂装体系使用寿命从20年提高到了50年至60年,这样在结构全生命周期中仅需涂装2次,大幅减少了钢梁涂装对水库水体的影响,同时充分考虑今后涂装所采取的方法及封闭措施,在主体结构上预留辅助构件,最大限度地降低运营过程中钢结构涂装对库区水体的影响。

  在设计下穿老京张铁路和长城过程中,设计团队感受到了自己肩上巨大的的责任与压力。一个是几代铁路人无比珍视的铁路文化胜地,一个是数千年的珍贵传统文化遗产,设计中不允许出现一点点瑕疵。在设计下穿老京张铁路段时,设计团队采取了一系列措施:对既有铁路进行3-5-3扣轨加固,超前帷幕注浆对地层加固,超前大管棚支护,采用非爆破、三台阶临时仰拱法施工,初期支护钢架间距加密至0.6米,施工过程中由第三方进行监控量测并进行实时监测,确保安全。

  在设计下穿长城段时,设计团队采用电子雷管精准微损伤控制爆破措施,短进尺、弱爆破;施工过程中由第三方进行实时监控量测和振动速度监测;采用分级预警方式进行爆破振速控制。同时,设计团队还引入了高效、环保的现代化大型机械施工,如三臂凿岩台车、自动化喷射机械手、自行式仰拱栈桥、多功能锚杆钻机、高效节能低噪性多级风机等。除了在技术上与装备上所做的准备,设计团队还对设计方案进行多次比选,反复核查,多次计算。

  中铁咨询集团通过京张高铁的设计,对生态和谐铁路的概念有了更深的认识,同时也为集团积累了大量的环保、文物保护等方面的技术储备。

  文化搭建廉洁家园

  抓好项目文化建设,营造风清气正的项目环境,可增强员工对企业的归属感,使得团队凝心聚力。

  在外业勘测期间,中铁咨询集团各级领导多次来到工地现场对一线职工进行慰问,特别是2015年冬季在张家口市崇礼县勘测期间,集团领导为外业现场员工送来了羽绒服,让大家备感温暖。在设计期间,集团党委和团委多次举办以京张高铁为主题的参观、报道、学习活动,使大家在设计时由衷地产生了一种自豪感。

  在抓好项目文化建设的同时,集团也不忘加强项目的廉洁教育工作,开展了“党风廉洁示范工程”创建活动。集团成立了中共中铁工程设计咨询集团有限公司新建北京至张家口铁路配合施工指挥部工作委员会,同时设立纪律检查工作委员会,切实抓好项目党风廉政建设和监督工作。

  优秀的企业文化来源于公司每一名员工的辛勤奉献。中铁咨询集团从2009年初开始京张高铁野外勘测工作,涌现了一大批吃苦耐劳、兢兢业业的人物,万里长城记下了那青灯黄卷中的殚精竭虑,那殚精竭虑中的辗转难眠,那辗转难眠中的白发渐多……

  京张高铁设计时间紧、任务重,负责京张高铁的集团主管总工程师乔俊飞每次到现场检查方案时,都要乘车跑几个工地现场,白天到工地调研,晚上常常审定方案到深夜两点钟。他不辞辛苦,为京张高铁敲定方案,一张张草图、一个个参数、一行行演算公式都凝聚着他大量的心血和汗水。他度过了多少个不眠之夜,只有办公室里那盏长明灯和在等待中入睡的妻儿最清楚。

  铁路勘察设计领域也不乏飒爽干练的女性设计师。获得过“中国中铁先进女职工”称号、火车头奖章等荣誉的桥梁专业负责人李辉就是这样一朵铿锵玫瑰。她从项目立项开始就参与这条铁路的设计工作。无论是灯火通明的办公大楼,还是尘土飞扬的施工现场,都能看到李辉貌似柔弱实则坚强干练的靓丽身影。作为桥梁专家的她同时也是一名母亲,回忆起孩子在家里等着她加班回家时那期待的眼神,她不禁眼泛泪光。她也想待在温馨的港湾,然而,职责不能忘,肩负的重任无可推卸。

  还有一批新入职的年轻人很快开赴京张高铁勘察设计现场,来不及熟悉北京、单位和同事,却在8年京张高铁设计工作中熟悉了京张高铁沿线的山山水水。2011年参加工作的站场专业设计师赵鹏就是其中的一员。刚入职不满一个月,他就投入到了京张高铁紧张的补充定测工作中,白天勘测,晚上熬夜整理资料。在辛苦的同时他充满了自豪感,每次现场勘测任务路过青龙桥站时,他都会到詹天佑雕像前看一看。如今,他已经成长为单位的技术骨干,并成了崇礼铁路站场专业设计负责人。

  这样埋头苦干的员工还有很多。后续设计阶段,设计工作同样异常繁重。那一段时间内,各专业负责人夜以继日地拼命抢时间,白天跑工点,晚上查阅资料、绘制设计图纸。不用领导要求,每个人都自觉放弃了节假日休息时间。每天,京张高铁设计团队办公室里的灯总是早早地亮起,很晚才关闭。

  100多年前,詹天佑和京张铁路在当时特殊历史背景下取得了心酸的胜利。如今,中铁咨询集团京张高铁设计团队千辛万苦勘测选线,凝心聚智规划设计,竭尽全力配合施工。他们守职尽责,身体力行,殚精竭虑,让智慧的结晶焕发出夺目的光彩,让百年京张蕴涵的民族精神在京张高铁上发扬光大,成为国人永远的骄傲。

  本版图片均由中铁咨询集团提供