京张铁路建成以来,极大方便了北京和张家口沿线的居民。但进入21世纪,老铁路越来越无法适应社会需求,规划建设一条新铁路迫在眉睫。
2008年12月,原铁道部决定启动京张高铁的前期调研工作。按照规划,京张高铁从北京北站出发,经过清河、八达岭、怀来、下花园,最终到达张家口,全长174公里。
(资料图片)
虽然距离不算很长,但京张高铁要通过北京城市密集区,穿越八达岭,跨越官厅水库,技术难度一点儿都不小。
01
为解决北京城区交通拥堵问题,工程师们计划修建一条6020米长的隧道——清华园隧道。然而,他们在修建过程中遭遇了极其复杂的城市管线问题。因为清华园隧道要和北京地铁10号线、15号线、12号线相交而过,与13号线并行,还要下穿7处重要城市道路、近90条重要市政管线。
如何修建从北京北站到清河站的这段高铁,让京张高铁隧道专业工程师刘建友费了不少脑筋。
刘建友
京张高铁清华园隧道 科研负责人
下穿地铁10号线和上穿地铁15号线,它离地铁线就是两到三米的间距,所以距离很小。
2018年6月10日,京张高铁清华园隧道工程迎来最为关键的一刻,“天佑号”盾构机将在地铁10号线正下方1.5米处,与地铁线交叉通过。
6月11日凌晨3点20分,盾构机掘进到地铁10号线正下方最薄弱的地段。此时,距离北京地铁10号线运行还有不到两个小时,盾构机前端突然发出刺耳的声响。
通过查阅资料,大家怀疑,导致盾构机发生异响的可能是建设地铁10号线时遗留下的一台废弃水泵。
由于在10号线下方无法进行打孔作业,工程师们最终决定,盾构机继续前进。
盾构机前面刀盘的异响声越来越小,这意味着盾构机已经碾碎了拦在前面的水泵。1小时后,盾构机成功通过了地铁10号线,而且顶部沉降也控制在最为安全的1毫米内。虽然比预定时间晚了1个小时,但一切都有惊无险。
从2017年11月6日开工建设,到2018年11月20日全线贯通,经过一年多的精心施工,清华园隧道终于建设成功。
02
从北京出发去往张家口,最便捷的路线就是通过关沟、穿越八达岭。由于山区坡度过大,火车无法顺着陡峭的山坡直着爬上去,100多年前,詹天佑巧妙利用“人”字形的线路设计,用延长路程的方法减缓线路的坡度。
当时,火车翻越八达岭需要78分钟。而如今,为了实现50分钟从北京到达张家口的设计要求,高铁必须在3分钟内通过八达岭。同时,还要在这里建造一座高铁站,满足部分乘客到长城旅游的需求。
经过测算,工程师们要在八达岭山体下建造一座470米长的高铁车站。但通过地质勘查,吕刚发现在这里施工风险极高,稍有不慎就会引起坍塌。
吕刚
京张高铁八达岭长城站 设计负责人
这个地下站受两个构造的影响非常严重。第一个是一个F2的断层,断层是偏西北方向的。另外一个就是风化深槽,是偏东北方向的。
为了解决这一问题,吕刚左思右想,最终想到了一种独特的方法。
吕刚
京张高铁八达岭长城站 设计负责人
我先在乱石堆里加上吊的钢筋,再在里边做一层网,像网兜一样兜上各个节点,通过一个石笼加固住乱石,然后往乱石里注浆,把里面没有胶结的地方,把它胶结上,那么这就形成了一个整体。
但面对八达岭长城站的建筑规模,吕刚又面临新的挑战。
经测算,八达岭长城站地下建筑面积40500平方米,接近6个标准足球场大小。由于各种设备用房大都在地下,这座高铁站有大大小小78个洞室,洞室交叉,节点密集,是中国最复杂的暗挖洞群车站。
由于洞形多样,八达岭隧道无法使用盾构机挖掘。留给工程师的只剩下一种方法——矿山法,也就是爆破施工。
按照设计,八达岭隧道有2000多个爆破点,最多时,一天要进行几十次爆破。人们最担心的就是爆破会影响长城的安全。
吕刚
京张高铁八达岭长城站 设计负责人
这次是精准微损伤爆破,目前我们在长城上控制的震速是1毫米每秒,连长城上面的石灰都不会因为震动而掉下来。
从2016年3月开工建设到2019年12月投入运营,八达岭长城站经过三年多的精心施工,终于建设成功。
2019年12月30日,京张高铁建成通车。
从1909年京张铁路建成通车到2019年京张高铁全线贯通,从最早每小时35公里到现在每小时350公里,从原来蒸汽机车到如今的智能高铁,百年京张见证着中国人的自强不息,见证着中国人的飞速前行!
编审:王海涛 赵 斌
主编:钱希茜
导演:魏 锋