工程技术

川藏铁路建设难点

项目简介

所属学科
560 土木建筑工程、580 交通运输工程
项目摘要
川藏铁路起于成都,经雅安、康定、昌都、林芝、山南至拉萨,正线长度约1740km。在中国铁路总公司和相关部委的安排和指导下,在西藏自治区、四川省各级部门及沿线地方政府的大力支持下,川藏铁路东段成都至雅安长41.2km,已于2014年底开工建设;西段拉萨至林芝长403.1km,已于2015年6月开工建设;中段雅安至康定长294.7km,已完成工程可行性研究修编;最为复杂艰险的康定至林芝段长998.6km,目前正处在预可行性研究阶段。

项目内容

问题概述:

川藏铁路起于成都,经雅安、康定、昌都、林芝、山南至拉萨,正线长度约1740km。在中国铁路总公司和相关部委的安排和指导下,在西藏自治区、四川省各级部门及沿线地方政府的大力支持下,川藏铁路东段成都至雅安长41.2km,已于2014年底开工建设;西段拉萨至林芝长403.1km,已于2015年6月开工建设;中段雅安至康定长294.7km,已完成工程可行性研究修编;最为复杂艰险的康定至林芝段长998.6km,目前正处在预可行性研究阶段。

川藏铁路是修建在全球新构造运动最为活跃区域的长大干线,面临“显著的地形高差”、“强烈的板块活动”、“频发的山地灾害”和“敏感的生态环境”四大环境挑战。铁路工程地质问题突出,选线制约因素多,桥隧工程量大,是世界上建设难度与风险最大的铁路工程。

川藏铁路行走于印度板块与欧亚板块碰撞而隆升的青藏高原地带,穿越横断山、念青唐古拉山、喜马拉雅山等三大山脉,跨越雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等五大水系,海拔由500爬升到5000m,线路八起八伏,地势西北高东南低,峡谷纵列,雪山叠嶂。沿线通过四大一级构造单元,十一个二级构造单元,板块强烈挤压、新构造运动活跃,穿越7大全新世活动断裂,地震频繁强烈,地层时代从震旦系至-新生界均有分布。铁路建设面临大于60Mpa的高地应力值下的隧道岩爆、大变形,90℃以上的高温沸水以及高温蒸汽,这在世界工程建设史上也前所未有。不良地质的巨型化在川藏铁路沿线表现更为突出,上亿立方的巨型滑坡、高差上千米的超高位危岩,分布广泛,冲击能量巨大,进一步导致地质选线及工程建设的难度。温差极大的恶劣气候,又导致了岩体的进一步劣化、破碎,冰川流石流、冰湖溃决型等地质灾害不但规模大,且在峡谷地区形成的堵江等沟谷灾害链进一步加大了其破坏范围和破坏力。内-外动力综合作用下的复杂地质环境灾害,对铁路建设与运营安全的影响巨大,一系列新的岩石力学及工程问题均有待解决。

为跨越千米级V形深切峡谷、躲避地质灾害、降低工程风险,减少展线长度,川藏铁路拟采用600m级拱桥和超千米级悬索桥。目前国内外已经建成或在建的铁路最大跨度拱桥均未超过500m,在建铁路最大跨度悬索桥为660m,超大跨度的拱桥及铁路悬索桥合理结构形式、刚度控制、结构变形对行车的影响、抗震性能、施工方案等技术都是世界性难题。川藏铁路需在龙门山、鲜水河等10余条强活动断裂带附近布置多座桥梁。近场地震动大幅值、长周期脉冲的显著特征,以及明显的竖向地震分量,对桥梁结构破坏巨大,且相关研究较少,桥梁在地震近场区的设计风险极高。在川藏铁路沿线高海拔、高寒、大温差、强紫外线的恶劣环境条件下,混凝土桥梁将出现混凝土干裂、冻胀开裂、有害离子侵蚀及钢筋锈蚀,钢结构桥梁易发生低温疲劳破坏及钢材涂装老化,对桥梁的运营养护和耐久性构成了严重威胁。

川藏铁路深埋长大隧道工程数量众多、规模巨大,实属世界罕见。川藏铁路处于强烈挤压的喜马拉雅造山带中,隧道工程的水平地应力场值普遍较高,埋深在1000~2600m之间跨越二郎山、折多山、高尔寺山、沙鲁里山、海子山、芒康山、业拉山、伯舒拉岭、色季拉山等特长隧道的建设将会面临高地应力的严峻挑战。康定、理塘-巴塘、金沙江一带、左贡-东村、波密-通麦等区域,是我国大陆上地热活动最强烈的地带,高地温和高温热水对隧道影响极大。川藏铁路隧道工程基本位于崇山峻岭、人迹罕至、气候恶劣、高海拔等特殊地理位置,环境地质特殊,环保要求高,施工辅助坑道深长且难以布置,施工通风距离超长,加之超高埋深、超长隧道的极高地应力、超高地(水)温、活动断裂、深部岩体强卸荷作用、高突水风险等复杂环境的耦合,使隧道的修建、运营养护与防灾救援体系面临极大的挑战。

川藏铁路建成后,为保障铁路运营及维护安全,必须结合“互联网+”与现代监测、识别技术,研究铁路重大基础设施建造安全的监测预警和全信息覆盖技术,为川藏铁路建设提供全生命周期服务。

重要意义:

川藏铁路在我国路网规划中具有重要意义。川藏铁路是进出西藏的重要通道,建成后将承担超过48%的进出藏客运量和41%的货运量,并彻底改变川西甘孜藏族自治州、西藏昌都、林芝地区、山南地区落后的交通运输条件。川藏铁路也是重要的国防干线。

川藏铁路还是“一带一路”建设面向南亚,“内联外接”、实现我国与南亚次大陆互联互通的主干线。川藏铁路修建技术的研究成果,可为中巴铁路、中尼铁路等青藏高原南缘出境铁路提供科学依据与工程经验,为类似复杂艰险山区铁路建设启发思路、指明方向。


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中国岩石力学与工程学会
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作者介绍

邱燕玲
单位:中铁二院工程集团有限责任公司 职称: