中鐵十一局集團公司科學技術進步獎申報表.doc

青藏鐵路安多至拉薩段鋪架綜合施工技術項目簡介一、 工程概況青藏鐵路是目前世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路。新建青藏鐵路第33標段鋪架工程位于西藏自治區(qū)境內，起于安多，止于拉薩，起迄里程DIIK1537+150DK2005+956.85，線路正線長441.343公里。主要施工正線鋪軌438.256公里，站線鋪軌74.596公里，鋪道岔204組（含6組交叉渡線），架梁899孔。線路通過地區(qū)海拔高，平均海拔高程4500m，安多鋪架基地海拔達4705m。沿線空氣稀薄、氣壓低，含氧量僅占我國東部地區(qū)的40%60%，年平均氣溫-2.9oC7.8oC，極端最低氣溫-41.29oC-16.59oC,常年有八級以上的大風140余天，最大瞬間風速32.340.0m/s，地震基本烈度為七九度。青藏高原特殊的地理環(huán)境和惡劣的氣候條件使青藏鐵路鋪架與內地傳統(tǒng)的鋪架施工技術及管理水平有了明顯的差異，青藏鐵路鋪架是一條集新技術、新工藝、新設備、新標準于一體的高新技術系統(tǒng)天路工程，是代表世界高原高寒鐵路技術水平的標志性工程。青藏鐵路鋪架綜合施工技術研究列入2005年度西藏自治區(qū)科技廳重點科研項目。二、成果主要用途青藏鐵路安多至拉薩段鋪架綜合施工技術的主要用途是開發(fā)運用了一系列新技術、新工藝、新設備，保證了在青藏高原特殊的地理環(huán)境和惡劣的氣候條件下鋪架施工的順利進行，為今后我國乃至世界同類鐵路的施工提供了可借鑒的技術儲備。三、成果與國內外對比青藏鐵路地處青藏高原，是目前世界上海拔最高、線路最長的高原高寒地區(qū)鐵路。其海拔之高、氣候環(huán)境之惡劣，在國內外尚屬首次。目前國內外尚無完整的高原高寒地區(qū)鋪軌架梁的技術報道。經(jīng)國家一級查新部門-科學技術部西南信息中心科技查新結果表明世界最高海拔4700米鋪架基地的建設技術；內燃機車、鐵路平車、鋪軌機、架橋機等大型設備的無損解體、運輸、組裝技術；高原JQ140G型架橋機的研制和改造及架梁技術研究；42.5km連續(xù)長大下坡道安全鋪架技術研究；高原高寒地區(qū)硫磺錨固質量控制技術研究；高原高寒地區(qū)鐵路鋪架通訊保障技術研究和衛(wèi)生防疫及環(huán)境保護技術等在國內外均未見報道。其復雜性和獨特性舉世無雙，成果具有開創(chuàng)性和指導性，達到國際領先水平。四、成果內容及關鍵技術創(chuàng)新點成果主要內容及關鍵技術創(chuàng)新點為：（1）世界最高海拔鋪架基地建設技術安多鋪架基地設于海拔4705m的西藏自治區(qū)安多縣，是世界最高海拔的鋪架基地。這里空氣稀薄，常年大風、積雪，晝夜溫差大，一年四季不分，一日之內卻四季分明，自然和生態(tài)環(huán)境異常惡劣。為了保證前方鋪架的順利進行，后方鋪軌基地的設計和建設要盡量減輕施工人員的勞動強度，考慮自然因素的影響保證各功能區(qū)合理布局，具備相應的生產(chǎn)能力以滿足整個工期要求，具備良好的生產(chǎn)和生活設施，具有良好的醫(yī)療衛(wèi)生保障設施，滿足軌排生產(chǎn)和裝車發(fā)運要求，滿足大型機械設備組裝要求，滿足環(huán)境保護要求。經(jīng)過充分的現(xiàn)場勘查和論證，安多鋪架基地設計成既相互獨立又經(jīng)道路相互聯(lián)系的九大區(qū)域即生活區(qū)、大型機械組裝場、軌排生產(chǎn)區(qū)、軌料存放區(qū)、軌節(jié)存放區(qū)、材料廠、配電室、機修庫、油庫等（詳見鋪軌基地平面布置圖）。青藏鐵路安多鋪架基地存儲能力為：存鋼軌及配件50km，存軌枕8萬根，存軌排50km，道岔存量20組；軌排生產(chǎn)能力為：平均日生產(chǎn)軌排1.5km2.5km。它的建成為青藏鐵路全線鋪通奠定了基礎。（2）青藏鐵路安多至拉薩段大型鋪架設備解體、運輸、組裝技術由于安多至拉薩段鋪架基地必須設在與既有鐵路沒有接軌點的新建鐵路安多車站，所有鋪架施工設備，包括內燃機車、鐵路平板車、鋪軌機、架橋機等大量的大型設備按常規(guī)方法將無法進場，為了保證所有鋪架設備能夠順利進場，科技攻關小組經(jīng)過反復研討，采取的技術措施是預先將鋪架設備在秀水河車站進行技術解體，然后用汽車沿青藏公路經(jīng)風火山、沱沱河，翻越唐古拉山，行程400余公里運輸至安多鋪架基地進行組裝還原其原有技術特性。自主開發(fā)的大型鋪架設備解體、運輸、組裝技術是世界鐵路建設史上的創(chuàng)舉。實現(xiàn)了“汽車背火車”和西藏自治區(qū)有了第一臺火車的歷史壯舉。（3）青藏鐵路安多至拉薩段快速、安全、優(yōu)質鋪軌施工技術青藏鐵路設計區(qū)間距離大，平均約35km50km一個區(qū)間；且兩橋間的連續(xù)鋪軌距離長，有時長達25km；坡道大且連續(xù)坡道線路長，最大坡度20的線路有時連續(xù)幾十公里。這些特點給青藏鐵路鋪軌作業(yè)帶來了前所未有的困難。主要難點表現(xiàn)在：a.連續(xù)鋪軌作業(yè)距離長，加大工程運輸困難；b.晝夜溫差大導致軌溫變化快，預留軌縫難以控制；c.連續(xù)長大下坡道，行車運架安全難以控制。為了保證這種特定條件下鋪軌的安全、優(yōu)質、高效順利進行，我們選定了相應的鋪軌工藝流程，制定了嚴密的質量保證措施，總結了一整套鋪軌施工措施。主要采取的技術措施有：設備選型：選擇目前國內最先進的鋪軌機之一DPK32型鋪軌機作為主力機型，并結合高原氣候特點，對該機的動力系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)及制動系統(tǒng)進行適應性能改造，使之既能確保安全，又能發(fā)揮最大效能。工藝改進與新技術應用：革新了一種特制的快速接頭，利用該接頭臨時替代正式的夾板，在鋪軌過后再置換成夾板，使鋪軌進度成倍增加，并創(chuàng)下了8.12km/日的鋪軌紀錄。軌料供應及運輸組織：利用前方站和鋪架現(xiàn)場之間平均約15 km距離時設置一臨時岔線，這樣可以成倍縮短軌料運輸供應的時間，實現(xiàn)了軌料供應與運輸?shù)暮侠斫M織。人員培訓：為使各級、各崗位施工人員充分認識施工難度、熟悉操作規(guī)程、實現(xiàn)標準化作業(yè)，確保鋪架施工的質量和安全，特別進行了關鍵和特殊崗位人員培訓，經(jīng)崗位培訓合格后的人員方能持證上崗。 制定詳細的施工組織設計和作業(yè)指導書：為了青藏鐵路安多至拉薩段鋪架的順利進行,在施工準備階段,科技攻關小組就在對現(xiàn)場進行詳細調查的基礎上,編制了詳細的實施性施工組織設計和作業(yè)指導書。施工組織設計中對人員設備配置、成本控制、進度計劃、鋪軌架梁方案、線路養(yǎng)護方案、機車的解體、組裝方案、大型機械設備運輸方案、鋪軌基地調車方案、通訊聯(lián)絡方案、質量目標及保證措施、安全目標及保證措施、醫(yī)療衛(wèi)生保證措施、工期保證措施、環(huán)境保護措施、文明施工保證措施等都做了詳細的安排和部署。（4）利用聯(lián)合研制的高原型JQ140G新型架橋機架梁施工技術聯(lián)合研制的高原型JQ140G新型架橋機是針對青藏線高原鋪架的特點進行研制的適合青藏鐵路特殊的地理環(huán)境和氣候條件的架橋機，和傳統(tǒng)的勝利型、JD90G-130型及DJK140型等單梁式架橋機相比,JQ140G新型架橋機在性能方面主要有以下特點：高適應性。針對高原高寒、缺氧、紫外線強、雷暴、風暴等因素，該機設計制造時進行了以下改造，發(fā)動機采用渭陽柴油機廠生產(chǎn)的230kw風冷發(fā)動機，功率大具有低溫啟動好和抗功率折損性；鋼結構采用加強設計，具有抗冷脆性；電器系統(tǒng)采用高絕緣設計，具有抗靜電和抗強紫外線性；結構上增加了抗風支腿和避雷裝置。高功率性：走行系統(tǒng)采用4臺40kw直流牽引電機，電機與減速箱連接也由傳統(tǒng)的萬向節(jié)改為齒輪連接器，具有爬坡能力強（設計爬坡度23）和走行穩(wěn)定的特點。高制動性：制動系統(tǒng)采用了JZ7制動機，增設兩臺打風泵，增大儲風缸容量，并將傳統(tǒng)的鑄鐵閘瓦改為高磨合成閘瓦，增加了制動的可靠性，縮短了制動距離。高穩(wěn)定性：架橋機一號車采用1、2、3號柱設計，走行時可將大臂降至低臂并退至3號柱支撐，大大增加了走行時的穩(wěn)定性。吊梁天車橫移梁裝置采用大絲杠橫移，增加了橫移梁的穩(wěn)定性。多可架性：對架橋機凈空進行了優(yōu)化設計，可架設青藏鐵路特有的“專橋青藏”型加寬加高橋梁，“專橋青藏”型梁單片梁寬為2070mm，較普通梁寬150mm。利用JQ140G新型架橋機在高原架梁是首次，為保證架梁任務的順利完成，制定了一系列的安全技術措施。這些措施的實施不僅保證了架梁的安全，也創(chuàng)下了日架24m梁13孔新紀錄。（5）青藏鐵路42.45km連續(xù)長大下坡地段安全鋪架施工技術。青藏鐵路羊八嶺站至馬鄉(xiāng)站區(qū)間42.45km連續(xù)長大下坡地段的鋪架施工，克服了曲線多、橋梁集中、橋隧相連等多種復雜施工條件疊加的施工困難，開發(fā)了連續(xù)長大下坡地段運輸、路料加固安全保障、架梁和鋪軌技術安全保障等一系列關鍵施工技術。連續(xù)長大坡道安全鋪架所面臨的主要技術難題表現(xiàn)在：行車運輸組織難度大，橋梁、軌排因坡道大造成倒裝困難，防溜逸、防碰撞控制難度大，設備保障壓力大，作業(yè)標準高。如果控制不力，將出現(xiàn)重大安全質量事故。為了充分保障這一特殊地段的鋪架安全和質量，科技攻關小組在聽取了中國鐵道建筑總公司在現(xiàn)場召開的方案論證會意見后，修改完善了實施性施工組織設計，形成了一套內容全面、方案合理、重點突出、切實可行，具有較強的針對性和可操作性的鋪架施工方案及技術措施，保證了42.45km連續(xù)長大坡道鋪架施工的安全。（6）高原高寒地區(qū)硫磺錨固質量控制技術研究硫磺水泥砂漿錨固技術是使鐵路混凝土軌枕與鋼軌連接的螺紋道釘穩(wěn)固、經(jīng)久耐用的關鍵技術。硫磺水泥砂漿錨固的螺紋道釘具有強度高、使用可靠、成本低、施工方便和易于維修等特點，但是必須保證硫磺水泥砂漿錨固的質量，才能得到滿意的使用效果。在世界最高海拔的安多鋪軌基地進行硫磺水泥砂漿的熬制和螺紋道釘?shù)腻^固，在國內外都是第一次。由于安多鋪軌基地的海拔高（4705m）、空氣稀薄、平均氣溫很低、晝夜溫差大、大氣壓低，不利于硫磺水泥砂漿的熬制和螺紋道釘?shù)腻^固施工，為了充分保證硫磺水泥砂漿的熬制和螺紋道釘?shù)腻^固質量，必須采取相應的質量保證措施和技術方案。具體技術措施有：改造硫磺水泥砂漿熬漿鍋爐，即將原有的立式鍋爐改為臥式鍋爐。創(chuàng)新點： a、以吊裝砼軌枕用的廢木條作燃料在加熱灶內燃燒采用文火加熱，既節(jié)約能源，又能很好的控制漿液溫度，保證了硫磺水泥砂漿的質量，同時又最大限度地減少了對環(huán)境的污染；b、用可旋轉的臥式熬漿鍋代替固定的立式熬漿鍋，既能實現(xiàn)正轉上料、攪拌，又能使?jié){液受熱均勻，反轉還能達到出料目的，且阿基米德螺旋耐磨葉片不易損壞；c、將動力裝置（減速箱）設置在鍋爐外面，便于維修，還能預防設備故障發(fā)生；d、熬同樣容積的漿，鍋爐的設計體積大大減小，節(jié)約了制造成本。精選硫磺錨固砂漿配合比。TB10302-96鐵路軌道及施工驗收規(guī)范規(guī)定了硫磺錨固砂漿配合比的大致范圍，硫磺：水泥：砂子：石蠟為1：（0.30.6）：（11.5）：（0.010.03）。但究竟哪一種配合比能夠滿足青藏高原特殊氣候條件，還需要根據(jù)進場原材料技術條件和成本進行精選實驗，經(jīng)過反復設計和試配，選定了稠度、抗拔力和抗壓強度都能滿足規(guī)范要求，且能節(jié)省硫磺用量，達到既滿足技術標準又能節(jié)約成本的配合比，硫磺：水泥：砂子：石蠟為1：0.5：1.2：0.02。加強對硫磺水泥砂漿制作時溫度的控制，保證硫磺錨固漿溫度控制在160oC180oC。首先建造半封閉作業(yè)車間,減少空氣流通，并在車間內配置多臺燃煤爐和2000kw的電熱油燈等增溫設備以保證車間內溫度,其次就是對所用原材料進行加溫等技術處理。具體作法是：a、將潔凈的砂子加熱到100120，且不斷攪拌直到砂子不再往外冒蒸氣時再倒入水泥；b、將砂子與水泥混合料加熱到130時倒入硫磺和石蠟，由于硫磺和石蠟都是易燃物品，溫度必須控制在160180，并在加熱時充分攪拌，以防硫磺過熱燃燒失效；c、在加熱熔解硫磺和石蠟時，控制好火力，不得過猛；d、將已熬制好的硫磺水泥砂漿倒入保溫鍋保溫，保溫鍋內的溫度必須控制在150170之間，以保證硫磺水泥砂漿注入軌枕錨固孔內時的溫度不低于140。e、根據(jù)灌漿地點適時變換熬漿工作車間，盡量將熬漿車間設在靠近灌漿地點附近，防止出鍋的硫磺水泥砂漿在運輸時溫度降低過多，從而保證硫磺錨固水泥砂漿的質量。加強對硫磺水泥砂漿灌注錨固工藝控制：a、青藏高原雪水較多，混凝土軌枕的錨栓孔內濕潤而冰冷，為防止錨固時濕的錨栓孔壁吸收錨固漿的熱量，降低錨固漿的溫度，影響螺紋道釘?shù)腻^固質量，灌漿前先將軌枕的螺栓孔烤干。b、青藏高原平均溫度較低，特別是在冬季溫度更低導致螺紋道釘?shù)臏囟纫驳?，錨固時如螺紋道釘?shù)臏囟鹊蛯⑹孤菁y道釘周圍的漿體過快冷縮，影響硫磺水泥砂漿與螺紋道釘?shù)恼辰?，降低錨固的螺紋道釘抗拔力。采取的防范措施是對低溫度的螺紋道釘進行預熱處理。（7）高原高寒地區(qū)線路養(yǎng)護技術研究線路養(yǎng)護技術包括上碴、起道、方枕、撥道、填補枕木盒道碴、補修道床等工序，線路養(yǎng)護對提高線路穩(wěn)定性和平順性、保證列車運行速度和行車安全、加快鋪軌鋪碴列車的周轉速度、加速鋪架工程安全施工都起著關鍵性的作用。在高原高寒地區(qū)，寒冷缺氧的施工環(huán)境對線路養(yǎng)護人員的身體健康狀況、工作效率以及養(yǎng)護設備效能發(fā)揮都有很大的影響。養(yǎng)護人員長時間在高寒缺氧環(huán)境條件下從事繁重的體力勞動，勞動能力、勞動效率降低，健康也勢必受到威脅；養(yǎng)護設備的動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及結構性能均會受到一定影響，產(chǎn)生機械效率下降、啟動困難、散熱不良、管路阻塞及控制不靈敏等一系列不良后果。按照鐵道部要求，青藏鐵路必須在2006年7月1日以設計速度開通，即安多至拉薩段線路鋪通后要通過線路養(yǎng)護達到120km/h的時速。在這樣的環(huán)境條件下，要達到120km/h的行車速度，必須精心組織、科學安排，采取先進的新技術、新工藝、新設備和手段。主要技術是：根據(jù)線路養(yǎng)護作業(yè)工序繁多，作業(yè)地點不斷移動，而機械養(yǎng)護受行車和其他施工干擾，養(yǎng)護作業(yè)時間受限制的特點，采取在鋪架運輸間歇時間內穿插進行養(yǎng)護作業(yè)。根據(jù)高原高寒氣候環(huán)境對人員和機械設備的影響，采用以機械養(yǎng)道為主，人工整道為輔，機械整道與人工整道相結合的養(yǎng)護方案。線路鋪設后，首先利用人工整道的靈活性進行拔正荒道、勻碴、初步整平圓順線路等工作，力爭一周內使行車速度達15km/h以上，保證線路左右水平、直線目視平直、曲線目視圓順、無反超高、無三角坑，前后高低差在容許范圍內。達到大型機械養(yǎng)護條件后再進行三遍大型機械養(yǎng)護使線路滿足設計的運行速度。（8）高原高寒地區(qū)通訊保障技術研究在青藏鐵路鋪架施工期間，沿線440多公里要開設14個車站，1個鋪架基地的基地站，點多、線長、區(qū)間距離長（平均站區(qū)間距為40km）、作業(yè)類別多而分散。由于青藏鐵路沿線的特殊氣候、地理條件加之交通不便、不通電，沒有現(xiàn)成的通信信號系統(tǒng)和通信機房可以利用，通信網(wǎng)絡的組建與維護極為困難，給鋪架施工聯(lián)絡帶來極大的不便。根據(jù)青藏鐵路安多至拉薩段鋪架運輸施工組織的聯(lián)絡需要，結合現(xiàn)行有線無線通信標準，經(jīng)綜合比較，采用有線、無線相結合的方式來組建鋪架通信綜合保障系統(tǒng)，可使通信網(wǎng)絡覆蓋達到全線范圍，保證了全線鋪架運輸聯(lián)絡需要，有效解決了鐵路施工建設中臨時通信聯(lián)絡問題。（9）高原高寒地區(qū)內燃機車的改進、維修、保養(yǎng)技術研究東風4型內燃機車是我國目前大量使用的一種主型干線機車，是牽引的動力設備，多在平原使用。由于安多至拉薩段鋪架的區(qū)段大部分海拔在4000m以上，沿線風沙大、晝夜溫差高、大氣稀薄，含氧量低，全年寒冷氣候將近8個月，對內燃機車的改進、維修、保養(yǎng)技術是保證其在這樣惡劣的自然條件下正常使用的前提條件。為保證配備的24臺東風4型內燃機車正常使用，在附近無機車廠、機務段的情況下，自行設計修建了一座900平方米的現(xiàn)代化機修庫。庫內配備了天車、落輪機、檢修試驗臺和油水預熱等設備，滿足了機車運用和檢修的需要，有力地保障鋪架運輸生產(chǎn)。首先是針對高原高寒特點對內燃機車進行的技術改造：將機車增壓器統(tǒng)一改造為適應性強的310型；內燃機車油箱加裝保溫層，兩端司機室在原有基礎上各增加一臺熱風機以保證燃油的溫度和流性；在保留一級旋風式除塵器的基礎上，將其二級板網(wǎng)式空氣濾清器改為新型紙制沙漠型濾清器，增強了過濾功能；加裝機車電阻制動裝置，以滿足長大下坡道列車運行安全的需要；加強機車主要部件包括柴油機、增壓器、電機電器、蓄電池、軸箱及牽引電機抱軸、空氣制動系統(tǒng)等的維修保養(yǎng)。經(jīng)改進、維修保養(yǎng)的東風4型內燃機車充分保證了青藏鐵路安多至拉薩段鋪架的順利進行。（10）衛(wèi)生防疫、環(huán)境保護技術措施青藏鐵路沿線屬高原干旱氣候區(qū)，風向以西北、西風為主，每年有140余天8級以上大風，太陽輻射強，總輻射量大，日照時間少，年平均氣溫-2.97.8，極端最低氣溫-41.2-16.5，最大瞬間風速達32.340.0m/s，最大積雪厚度1220cm。線路通過地區(qū)海拔高、空氣稀薄、氣壓低，人體所需的氧氣含量不足，含氧量僅為我國東部地區(qū)的4060，在這樣惡劣的環(huán)境條件下，要確保440多公里鋪架任務的如期完成，衛(wèi)生防御和環(huán)境保護工作十分重要。自行研發(fā)的衛(wèi)生防御和環(huán)境保護技術措施主要表現(xiàn)在：成立各級醫(yī)療救護機構，保障現(xiàn)場施工及管理人員的生命安全能實施有效的現(xiàn)場救護；做好初上高原人員的健康教育和適應性鍛煉等醫(yī)療保障工作；掌握高原病人后送原則、確保高原病人生命安全；定期做好施工人員的健康檢查，及時發(fā)現(xiàn)，及時治療：保證膳食營養(yǎng)和食品飲水衛(wèi)生；配備足量的補氧設施、堅持吸氧；預防傳染病、地方??；嚴格執(zhí)行國家法律、法規(guī)和青藏鐵路建設總指揮部制定的環(huán)境保護措施；建立健全專職的環(huán)境保護機構；完善環(huán)境保護體系。通過制定以上衛(wèi)生防疫、環(huán)境保護措施，在兩年半的施工期間，沒有一類高原病發(fā)生，沒有一處生態(tài)環(huán)境被破壞的現(xiàn)象。參建人員在工程結束之后回到內地，個個神清氣爽，身體健康。臨時征用修建鋪軌基地的幾百畝土地也在拆除恢復后全部被種滿了綠草，現(xiàn)已生機盎然地呈現(xiàn)在人們的面前。五、應用和推廣情況青藏鐵路安多至拉薩段鋪