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2021年,我在塔克拉玛干沙漠“画”了一个圈

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近日,随着新疆和若铁路全线最后一处钢轨接头焊接完毕,和若铁路全线钢轨实现无缝连接,形成了“千里一根轨”。就在一个多月前,和若铁路、格库铁路、喀和铁路、南疆铁路成功“牵手”,世界首条绕沙漠环形铁路,在塔克拉玛干沙漠“画”了一个圈。

和若铁路“牵手”格库铁路、喀和铁路、南疆铁路

和若(和田—若羌)铁路位于新疆维吾尔自治区和田地区和巴音郭楞蒙古自治州境内,是新疆维吾尔自治区境内一条连接和田市和若羌县的国铁Ⅰ级铁路。

和若铁路东起格库(格尔木—库尔勒)铁路若羌站,向西经过若羌、且末、民丰、于田、策勒、洛浦、和田7个县市及新疆生产建设兵团第二师三十七团、三十八团和第十四师二二五团,最终接入喀和(喀什—和田)铁路和田站,线路全长825. 476 km。和若铁路于2018年12月20日正式开工建设,2021年9月27日全线铺轨贯通,预计2022年6月开通运行。和若铁路与格库铁路、喀和铁路、南疆铁路成功“牵手”,将我国最大的沙漠-塔克拉玛干沙漠包围其中,形成一枚矗立在风沙中的“铁路之环”。

塔克拉玛干沙漠带来的沉重威胁

提到沙漠你会想到什么?漫天的黄沙、移动的沙丘,匮乏的水源、稀少的植被……从规划建设开始,和若铁路就注定与沙漠做起斗争。

和若铁路沿线气候极度干燥,风速大、频率高,地形开阔,沙源丰富,除了沿线市县周边以及河流下游有水的地方为绿洲、湿地景观,其余段落均有不同程度的风沙危害。风沙主要来源于塔克拉玛干沙漠,沙漠里沙丘绵延,受风的影响沙丘时常移动。全线风沙段落长度占线路总长的65. 2%。

风沙灾害包括风害和沙害两种,对铁路运输造成影响的主要是大风。大风是指瞬间风速达到或超过17 m/s(或目测估计风力达到或超过8级)的风。大风对铁路造成的危害:损毁线路、吹翻车辆、吹毁行车设施、损坏旅客列车、影响电气化铁路的供电受流。沙害包括风沙流危害和流动沙丘危害,主要危害沙漠、沙地或荒漠地区的铁路线,风沙流的沉落堆积、流动沙丘的不断移动会将线路掩埋。和若铁路全线有347个风沙段落,总长538. 12 km。其中273个段落受风沙影响,总长412. 54 km。

沙漠里除了风沙灾害大以外,独特的地理位置使得铁路线址地形复杂,勘测困难。和若铁路域内高山、盆地相间,地形多样。北部有塔里木盆地及东天山的北山部分,东南部和南部为昆仑山—阿尔金山山地。阿尔金山巍峨雄伟,气势磅礴,山势陡峻,昆仑山是青藏高原的一部分,这无疑给路线选址带来了挑战。

除此之外,和若铁路沿线属典型的大陆温带干旱、半干旱气候区,冬季寒冷,夏季酷热少雨,风大尘多,日温差悬殊。沙漠中夏季最高温度达40多度,冬季低至零下20度,全线受风沙影响的段落有409.19千米。

治沙三板斧:防沙工程中的战斗利器

在沙漠腹地修铁路,风沙侵袭加大了铁路建设的难度。风沙侵入线路后,容易污染道床,造成铁路道砟结块、板结,失去减震能力,从而影响列车运行安全。所以保证和若铁路长久运行的关键在于治理沙害,减轻风沙对铁路的侵蚀。

高立式沙障、中立式沙障和芦苇方格是治理沙害的常用的三板斧,简单高效,效果斐然。

高立式沙障指的是用高秆作物编成笆块钉在木桩上制成阻沙栅栏,拥有防风固沙、保护铁路的作用。它们就像拿着盾牌与风沙抗争的战士,屹立在防沙的最前线,将大部分沙尘阻挡在外,因此这道由高立式沙障构成的防线又被称为阻沙线。

第二板斧便是中立式沙障。高立式沙障一般在1.5m左右,中立式沙障则在0.8米。沿线路方向每隔2.5米设置一道,横向每隔4米设置立柱进行固定。它们就像是专为沙尘设置的陷阱一样,将穿过高立式沙障的激进分子牢牢困住,使之沉淀下来,这道防线也因此被称为储沙线。

第三板斧是芦苇方格。芦苇方格是约为1平方米的正方形芦苇,露出地面不小于0.3米,埋入沙中不小于0.1米。一个个的小格子连成一体,就像为好不容易冲破前两板斧过来的散兵游勇备好的囚笼,将沙子在这里“囚禁”,因此也常被称为固沙线。

这三道防线就像为铁路织的三层“保护壳”,紧紧地围护在铁路两侧,有效解决铁路线防沙问题。

有的路段多为流动性和半固定性沙丘,且恰好处于风口上,一年有三分之一的时间都在刮沙尘。即使是很低矮的沙丘,每年移动的距离也能达到20米。为了保护铁道线路,铁路部门创造性地修建了“过沙桥”,让风沙从桥洞中通过,从而大大减少风沙的阻力。

千里一根轨:潜伏在沙漠里的钢铁长龙

和若铁路采用的是先进的无缝钢轨技术,是新疆境内第一个铺设跨区间无缝线路最长的铁路。无缝钢轨是火车提速的关键设备,有利于减少行车阻力,提高轨道可靠性。

当车轮行至两根钢轨接缝时,车轮踏面的一部分压在第一根钢轨上的同时,车轮踏面的另一部分同时压在第二根钢轨上了,使两根钢轨同时受力,使车轮平滑通过两根钢轨接缝处,不产生振动,很好地使得列车在沙漠腹地依然平稳如初。

同时与普通钢轨相比,由于无缝钢轨消除了大量钢轨接头,因而消解了接头冲击力,减少了噪音污染和线路损害,节省了原材料,线路维修可节约费用30%-75%。

远远望去,和若铁路形成了“千里一根轨”的壮观景象,就像潜伏在沙漠深处的长龙,向到来的人们展示着它的不凡。“千里一根轨”的背后是多条500米长的无缝钢轨依次焊接而成的。和若铁路建设过程中,钢轨焊接与铺轨施工基本同步开展,其中钢轨焊接分为单元焊和锁定焊两道工序。

单元焊是把铺设的一根根500米长钢轨焊接为2公里一根的单元。锁定焊则是把2公里为一单元的钢轨再次焊接锁定在一起,从而连接成一条完整的轨道。锁定焊对作业环境与技术要求极高,为确保钢轨热胀冷缩在规定范围内,必须在规定温度下进行。和若铁路沿线夏季炎热,因此钢轨焊接工作大多在夜间开展。

装配式连接:快速提升施工效率

和若铁路沿线气候特征导致混凝土工程现浇及养护困难,工程质量不易保证。为了建好过沙桥,和若铁路建设过程中使用了装配式混凝土结构应用技术,改变了以往现场浇筑桥墩的做法,而是根据其全线气候特征与桥墩结构类型少且多为低高度墩的特点,推广应用桥墩装配式结构。

实践表明:和若铁路墩柱、盖梁预制质量均满足要求,采用灌浆套筒连接、插槽式现浇混凝土连接、ZSM自锚式预应力连接的施工工艺的承载能力均满足设计要求,其中ZSM自锚式预应力的连接工艺定位相对容易,施工最为快速。在后续的全线施工中,全线采用了P锚预应力装配式连接工艺。12m及以下高度桥墩可在24h左右完成墩柱与承台、盖梁的连接,15m高桥墩可在36h左右完成墩柱与承台、盖梁的连接。相比墩柱和盖梁的现浇施工,工期优势尤其显著。

这样的施工方式破解了沙漠铁路建设中风沙影响、自然环境恶劣、用水难及混凝土养护难等建设难题。新工艺、新技术的应用,也为世界首条环沙漠铁路的修建提供了中国智慧和中国方案。

和若铁路是国家中长期铁路网规划中西部地区重要区域路网干线,是南疆连通我国西北、西南地区的一条便捷运输通道。和若铁路与喀和铁路、库喀铁路以及格库铁路的一段共同形成了一个环绕塔里木盆地、包围塔克拉玛干沙漠的铁路环线。和若铁路贯通后,对于便捷当地群众出行、促进经济社会发展、深入推进乡村振兴以及对外开放等均具有重要意义。

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