全球首例拱形全封闭高铁屏障即将完工

发布时间:2017-12-05浏览次数:

随着现代化的发展,环境保护越来越成为人们关注的话题,党的十九大报告也指出要建设美丽中国。在深茂铁路建设中如何避免对周边的生态及环境带来干扰,是工程建设过程中的一道难题。

中铁四局深茂铁路2标途经“小鸟天堂”景区附近,为有效保护“小鸟天堂”一带的生态环境,施工中采用全球首例高速铁路拱形全封闭声屏障,该声屏障全长2036.35米,施工工期为60天,主要由拱形钢构架和金属吸、隔声板及ECC混凝土吸声板组成,在全球高速铁路建设中属首创。

 

环境保护要求高

“小鸟天堂”景区是广东省的一个闻名中外的旅游风景区,也是全国最大的天然赏鸟乐园之一,栖息着夜鹭、池鹭、牛背鹭和小白鹭等40多种鸟类共3万多只鸟儿,构成了一个蔚为壮观的“鸟的世界”。作家巴金游览后写出了著名散文《鸟的天堂》。

深茂铁路2标施工场地距离“小鸟天堂”景区800米,为做好“小鸟天堂”的生态保护,该建设方案经环保部与中国铁路总公司多次详细的论证和几经修改完善,一度延后了开工时间,导致深茂铁路2标比其它标段晚进场一年。

环保部与中国铁路总公司表示:“为解决建设工程对沿线生态环境方面的影响,最终增加1.8亿元投资,采用2公里全封闭式声屏障施工,以减缓工程建设对景区内鸟类的不利影响。”

为保证施工工期不受影响,下部结构施工中,中铁四局增加大量的人员及设备投入,通过改进施工工艺,桥梁桩基施工用旋挖钻代替冲击钻,并在施工过程中设置临时降噪装置,实行白天施工晚上停工,尽可能减少施工过程对小鸟天堂生态环境影响,极大地保护了小鸟天堂景区的生态环境。

全封闭式声屏障施工中,中铁四局建设者按景区提出的要求,积极贯彻环境保护的理念,避开“小鸟天堂”3月至7月鸟类繁殖期,将施工时间安排在10月至12月,采用低噪声设备和设置临时声屏障,减轻施工过程中的不利影响。

该段桥梁除了设置全封闭声屏障外,在深茂铁路开通后也将采取降低列车运行速度和禁止鸣笛等措施,以减缓工程建设对景区内鸟类的不利影响。

“全封闭声屏障外形美观独特,能够最大限度减少高铁对沿线环境的声、光污染,确保鸟类的繁殖栖息环境控制在可接受的范围内。”中铁四局深茂铁路2标项目经理莫永春介绍说。

 

技术水平填空白

深茂铁路全封闭式声屏障作为全球高速铁路首创,其技术含量高、工艺复杂,在国内尚无先例的情况下,中铁四局联合铁四院、华中科技大学、武汉理工大学、西南交通大学积极开展技术攻关,通过采集实验数据和结合类似的杭长客运专线半封闭运营实测数据,最终确定了现场的施工方案。

“通过进行了试验段施工,确定了全封闭钢结构外形尺寸、金属吸声板的吸声性能,通过风洞试验模拟列车经过及外部台风情况确定了钢结构及金属吸声板的力学性能要求。”现场施工技术负责人简敏说到。

为减小桥梁荷载,广泛应用新科技、新材料,首次在铁路领域采用金属吸声板结构,将通用的140mm厚金属吸声板减小为80mm厚,在减小金属板厚度的同时通过优化调整金属板内部构造保证金属板力学及声学性能满足指标要求。

同时,施工中在铁路声屏障领域首次使用ECC混凝土吸声板,ECC混凝土吸声板作为一种新型材料,为保证材料的安全性能满足铁路质量标准,中铁四局联合武汉理工大学对ECC混凝土配合比通过大量的实验进行优化。

武汉理工大学负责人介绍说:“ECC混凝土吸声板作为一种低粘度高强度高韧性改性混凝土材料,通过调整配合比和增加PVA纤维及镀铜钢纤维,提高了ECC板成型的抗压、抗折及韧性指标。”

结合实验数据,全封闭声屏障施工完成后,能够将列车运行噪声从90分贝降低至不超过65分贝,噪声降低30%,将大大降低列车运行噪声对小鸟天堂生态环境影响。作为全球首例高速铁路拱形全封闭声屏障,建设完成后将填补世界空白,为国内高速铁路拱形全封闭声屏障提供经验借鉴。

 

施工工艺破难题

将全封闭声屏障从实验室落实到了施工一线,如何克服了桥梁承载力、钢结构强度、声屏障吸声板强度及降噪系数等一系列问题,是建设者面临的一道难题。

为降低列车风及自然风对钢结构及吸声板的负荷,将钢结构由常规普通门架式钢结构改为拱形钢结构。拱形结构相对于普通门架式结构不仅外形美观,同时通过减少迎风面面积,能够有效降低雨雪荷载及风荷载,提高了全封闭声屏障的整体安全系数。

因全封闭声屏障设置均为桥梁段,每米需增加桥面静荷载3.2T,为有效提高桥梁承载力,经过专家论证,通过在箱梁两侧增设钢支撑,提高了桥梁两侧的抗剪及抗压强度。

在全封闭声屏障安装制作过程中,针对钢结构三段圆弧半径不一致,为保证弧形的顺接,通过调整弧长,优化拼装节点,采用栓焊连接(高强螺栓连接配合焊接连接),保证现场的可操作性同时提高了钢结构整体性。同时为保证全封闭声屏障金属吸声板与钢结构的匹配性,调整了钢结构限位板尺寸及金属吸声板安装方式,保障了项目的落地实施。

现场施工技术负责人简敏介绍说:“钢结构制作过程通过制作工艺工装,控制焊接变形,保证了钢结构的外形尺寸满足吸声板安装要求。”

同时,全封闭声屏障钢结构加工精度要求高,加工精度精确到毫米,现场预埋钢板采用现浇混凝土施工,精确度很难得到保障,为保证安装顺利,钢结构加工尺寸均结合现场基础情况进行调整,通过调整钢结构柱脚板相对位置既保证了钢结构的外形尺寸,又保证了安装的匹配性。

全封闭式声屏障在高速铁路领域首次应用,具有单位面积质量轻,吸声效果好,外形美观,结构受力科学整体强度高的特点,既达到与环境和谐统一,又保证了线路运营安全。

 

截至目前,中铁四局承建的全球首例高速铁路拱形全封闭声屏障已完成工程量近8成,预计于12月15日完成全部施工任务,为2018年6月深茂铁路全线开通运营奠定基础。届时,深茂铁路建成通车后,将成为连接珠三角与粤西地区最快捷的陆上通道,从而极大改善粤西的区位优势。

 

全封闭声屏障航拍图(卢建建/摄)

 

 

 

全封闭声屏障内景(王有星/摄)

 

防腐涂料施工(王有星/摄)

 

全封闭声屏障外景(王有星/摄)

 

中央电视台财经频道现场采访(王有星/摄)

 

全封闭声屏障全景(卢建建/摄)