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全球首例不減速下穿機場航站樓高鐵,如何做到?

原標題:全球首例不減速下穿機場航站樓高鐵,如何做到?

去年12月31日,全球首例時速350公里不減速下穿機場航站樓的高速鐵路工程——成自高鐵天府機場段線下鐵路工程主體全部完工。該工程將保障時速350公里的高鐵,能夠在不減速的情況下,高速「穿越」未來投運的天府機場航站樓。
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如何控制高鐵穿越時的環境振動,將高鐵運行對航站樓、跑道、機場設備造成的影響降到最低?1月11日,記者採訪了該工程相關項目施工方。

時速350公里「穿越」機場

減震抗壓困難重重

作為四川第一條設計時速每小時350公里的高速鐵路,成都至自貢高鐵線路全長183公里。其中的天府機場段屬先期開工段,線路總長度7.84公里,全部為明挖隧道明洞工程。

「這條隧道中,位於機場航站樓下的天府機場站部分約1.6公里,其它區間隧道約6.2公里。」四川省鐵路產業投資集團有限責任公司相關負責人許文忠說,該工程的天府機場站部分為開放式站台,其餘隧道橫斷面直徑約16米、高約10米,「隧道內,相當於有3層樓的高度,同時還能並排放下9輛轎車。」

「該工程對建築結構抗風壓、減振動等一系列問題,都提出了新的挑戰。」許文忠說。

「成自線是時速350公里高速鐵路,也是全世界首條直接下穿機場航站樓、滑行區、跑道的高鐵。高速鐵路列車運行時引起的環境振動勢必會對航站樓減振、跑道、機場設備造成一定的影響,同時飛機起降也會對高速列車的安全穩定運行產生一定的影響。」中鐵八局成自高鐵天府機場段5標項目經理葛彪進一步解讀說,此前國內外對高速鐵路不減速下穿航站樓或跑道的影響研究是一片空白,在該項目設計建造前,除了要考慮空鐵方面的聯運問題、機場高鐵之間的相互影響等問題,也要考慮對乘客、站內工作人員等的安全問題。

許文忠舉例說,當高速列車以時速350公里通過地下車站時,由於空氣的粘性作用,會使周圍空氣被列車表面帶動並隨之一起運動。「由此產生的壓力變化將嚴重影響到乘客的舒適性、站內設施及建築物的使用壽命、站台區域人員的安全性以及列車的運行安全。」

項目設計方中鐵二院相關設計人員則表示,不同於北京大興機場高鐵「抵達式」設計,成自高鐵天府機場段高鐵需要穿越機場後繼續前進,未來對機場的集疏運行體系也提出了要求。「當機場規模達到一定程度之後,如果機場集疏運行體系沒有隨其功能擴大而升級,且沒有處理好與鐵路系統的協調關係,那麼其作用和潛力便難以得到充分發揮,甚至其集疏運體系及空鐵聯運問題也會成為『瓶頸』。」

180餘個減振「夾心層」

幫助高鐵機場上下緩衝

為保證不影響機場飛機正常運行,施工方通過機場隧道特殊的軌道減振措施、航站樓及跑道區隔振措施,優化軌道結構設計等,為高鐵下穿機場提供技術保障。

在此次已完工的主體工程施工中,面對時速350公里不減速對建築結構抗風壓和減振動提出的挑戰,施工方在天府機場站區間隧道下穿T2航站樓的「咽喉」,採用跨度1.6千米、直徑13.3米的半球形圓拱頂板轉換T2航站樓框架柱,並用局部鋼管柱作為基礎的結構。

「這樣不僅解決了結構受力的問題,而且增加了隧道的過風面積,從而減小了風壓。」葛彪說。

同時,在天府機場站咽喉區間隧道圓拱頂板上方,施工方還設置了180餘個減振基礎。葛彪告訴記者,這些安裝了隔振器的減振支座,類似於「夾心餅乾」中間層:一方面可以將航站樓的結構荷載,傳至隧道的大鐵頂板上,另一方面又能減小高鐵高速運行對上部結構的振動影響,進一步保障了高鐵能順利穿越機場。

作為國家「八縱八橫」高鐵網的重要組成部分,成自高鐵正線北起成都東站,終點接川南城際鐵路自貢東站,橋隧比達75.2%,建設工期4年,計劃於2023年全面建成通車。

◎ 李迪 陳科

來源:科技日報 文中圖片由作者提供