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【科技日报】全球首例!高铁下穿机场航站楼不用减速,如何做到?
时间:2021/1/14 17:02:42 作者:李迪 陈科 来源:科技日报

去年12月31日,全球首例时速350公里不减速下穿机场航站楼的高速铁路工程——成自高铁天府机场段线下铁路工程主体全部完工。该工程将保障时速350公里的高铁,能够在不减速的情况下,高速“穿越”未来投运的天府机场航站楼。

如何控制高铁穿越时的环境振动,将高铁运行对航站楼、跑道、机场设备造成的影响降到最低?1月11日,记者采访了该工程相关项目施工方。

时速350公里“穿越”机场

减震抗压困难重重

作为四川第一条设计时速每小时350公里的高速铁路,成都至自贡高铁线路全长183公里。其中的天府机场段属先期开工段,线路总长度7.84公里,全部为明挖隧道明洞工程。

“这条隧道中,位于机场航站楼下的天府机场站部分约1.6公里,其它区间隧道约6.2公里。”四川省铁路产业投资集团有限责任公司相关负责人许文忠说,该工程的天府机场站部分为开放式站台,其余隧道横断面直径约16米、高约10米,“隧道内,相当于有3层楼的高度,同时还能并排放下9辆轿车。”

“该工程对建筑结构抗风压、减振动等一系列问题,都提出了新的挑战。”许文忠说。

“成自线是时速350公里高速铁路,也是全世界首条直接下穿机场航站楼、滑行区、跑道的高铁。高速铁路列车运行时引起的环境振动势必会对航站楼减振、跑道、机场设备造成一定的影响,同时飞机起降也会对高速列车的安全稳定运行产生一定的影响。”中铁八局成自高铁天府机场段5标项目经理葛彪进一步解读说,此前国内外对高速铁路不减速下穿航站楼或跑道的影响研究是一片空白,在该项目设计建造前,除了要考虑空铁方面的联运问题、机场高铁之间的相互影响等问题,也要考虑对乘客、站内工作人员等的安全问题。

许文忠举例说,当高速列车以时速350公里通过地下车站时,由于空气的粘性作用,会使周围空气被列车表面带动并随之一起运动。“由此产生的压力变化将严重影响到乘客的舒适性、站内设施及建筑物的使用寿命、站台区域人员的安全性以及列车的运行安全。”

项目设计方中铁二院相关设计人员则表示,不同于北京大兴机场高铁“抵达式”设计,成自高铁天府机场段高铁需要穿越机场后继续前进,未来对机场的集疏运行体系也提出了要求。“当机场规模达到一定程度之后,如果机场集疏运行体系没有随其功能扩大而升级,且没有处理好与铁路系统的协调关系,那么其作用和潜力便难以得到充分发挥,甚至其集疏运体系及空铁联运问题也会成为‘瓶颈’。”

180余个减振“夹心层”

帮助高铁机场上下缓冲

为保证不影响机场飞机正常运行,施工方通过机场隧道特殊的轨道减振措施、航站楼及跑道区隔振措施,优化轨道结构设计等,为高铁下穿机场提供技术保障。

在此次已完工的主体工程施工中,面对时速350公里不减速对建筑结构抗风压和减振动提出的挑战,施工方在天府机场站区间隧道下穿T2航站楼的“咽喉”,采用跨度1.6千米、直径13.3米的半球形圆拱顶板转换T2航站楼框架柱,并用局部钢管柱作为基础的结构。

“这样不仅解决了结构受力的问题,而且增加了隧道的过风面积,从而减小了风压。”葛彪说。

同时,在天府机场站咽喉区间隧道圆拱顶板上方,施工方还设置了180余个减振基础。葛彪告诉记者,这些安装了隔振器的减振支座,类似于“夹心饼干”中间层:一方面可以将航站楼的结构荷载,传至隧道的大铁顶板上,另一方面又能减小高铁高速运行对上部结构的振动影响,进一步保障了高铁能顺利穿越机场。

作为国家“八纵八横”高铁网的重要组成部分,成自高铁正线北起成都东站,终点接川南城际铁路自贡东站,桥隧比达75.2%,建设工期4年,计划于2023年全面建成通车。