中铁十一局集团公司科学技术进步奖申报表.doc

青藏铁路安多至拉萨段
铺架综合施工技术项目简介
一、 工程概况
青藏铁路是目前世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。新建青藏铁路第33标段铺架工程位于西藏自治区境内,起于安多,止于拉萨，起迄里程DIIK1537+150～DK2005+956。85，线路正线长441。343公里.主要施工正线铺轨438.256公里，站线铺轨74。596公里,铺道岔204组（含6组交叉渡线），架梁899孔.线路通过地区海拔高,平均海拔高程4500m,安多铺架基地海拔达4705m。沿线空气稀薄、气压低，含氧量仅占我国东部地区的40%～60%，年平均气温—2。9oC～7。8oC，极端最低气温—41.29oC～—16。59oC，常年有八级以上的大风140余天,最大瞬间风速32.3～40.0m/s，地震基本烈度为七～九度。青藏高原特殊的地理环境和恶劣的气候条件使青藏铁路铺架与内地传统的铺架施工技术及管理水平有了明显的差异，青藏铁路铺架是一条集新技术、新工艺、新设备、新标准于一体的高新技术系统天路工程,是代表世界高原高寒铁路技术水平的标志性工程.《青藏铁路铺架综合施工技术研究》列入2005年度西藏自治区科技厅重点科研项目.
二、成果主要用途
《青藏铁路安多至拉萨段铺架综合施工技术》的主要用途是开发运用了一系列新技术、新工艺、新设备,保证了在青藏高原特殊的地理环境和恶劣的气候条件下铺架施工的顺利进行,为今后我国乃至世界同类铁路的施工提供了可借鉴的技术储备。
三、成果与国内外对比
青藏铁路地处青藏高原，是目前世界上海拔最高、线路最长的高原高寒地区铁路。其海拔之高、气候环境之恶劣，在国内外尚属首次。目前国内外尚无完整的高原高寒地区铺轨架梁的技术报道。经国家一级查新部门-—科学技术部西南信息中心科技查新结果表明世界最高海拔4700米铺架基地的建设技术;内燃机车、铁路平车、铺轨机、架桥机等大型设备的无损解体、运输、组装技术;高原—JQ140G型架桥机的研制和改造及架梁技术研究；42。5km连续长大下坡道安全铺架技术研究；高原高寒地区硫磺锚固质量控制技术研究；高原高寒地区铁路铺架通讯保障技术研究和卫生防疫及环境保护技术等在国内外均未见报道。其复杂性和独特性举世无双，成果具有开创性和指导性，达到国际领先水平。
四、成果内容及关键技术创新点
成果主要内容及关键技术创新点为:
（1）世界最高海拔铺架基地建设技术
安多铺架基地设于海拔4705m的西藏自治区安多县，是世界最高海拔的铺架基地。这里空气稀薄,常年大风、积雪，昼夜温差大，一年四季不分，一日之内却四季分明,自然和生态环境异常恶劣。为了保证前方铺架的顺利进行，后方铺轨基地的设计和建设要尽量减轻施工人员的劳动强度，考虑自然因素的影响保证各功能区合理布局，具备相应的生产能力以满足整个工期要求，具备良好的生产和生活设施，具有良好的医疗卫生保障设施，满足轨排生产和装车发运要求,满足大型机械设备组装要求，满足环境保护要求。经过充分的现场勘查和论证,安多铺架基地设计成既相互独立又经道路相互联系的九大区域即生活区、大型机械组装场、轨排生产区、轨料存放区、轨节存放区、材料厂、配电室、机修库、油库等（详见铺轨基地平面布置图）。青藏铁路安多铺架基地存储能力为：存钢轨及配件50km，存轨枕8万根，存轨排50km,道岔存量20组;轨排生产能力为：平均日生产轨排1。5km~2.5km.它的建成为青藏铁路全线铺通奠定了基础。
(2）青藏铁路安多至拉萨段大型铺架设备解体、运输、组装技术
由于安多至拉萨段铺架基地必须设在与既有铁路没有接轨点的新建铁路安多车站,所有铺架施工设备，包括内燃机车、铁路平板车、铺轨机、架桥机等大量的大型设备按常规方法将无法进场,为了保证所有铺架设备能够顺利进场，科技攻关小组经过反复研讨，采取的技术措施是预先将铺架设备在秀水河车站进行技术解体，然后用汽车沿青藏公路经风火山、沱沱河,翻越唐古拉山，行程400余公里运输至安多铺架基地进行组装还原其原有技术特性.自主开发的大型铺架设备解体、运输、组装技术是世界铁路建设史上的创举。实现了“汽车背火车”和西藏自治区有了第一台火车的历史壮举。
(3)青藏铁路安多至拉萨段快速、安全、优质铺轨施工技术
青藏铁路设计区间距离大,平均约35km～50km一个区间；且两桥间的连续铺轨距离长，有时长达25km;坡道大且连续坡道线路长，最大坡度20‰的线路有时连续几十公里.这些特点给青藏铁路铺轨作业带来了前所未有的困难.主要难点表现在：a.连续铺轨作业距离长,加大工程运输困难；b。昼夜温差大导致轨温变化快，预留轨缝难以控制；c。连续长大下坡道，行车运架安全难以控制。
为了保证这种特定条件下铺轨的安全、优质、高效顺利进行，我们选定了相应的铺轨工艺流程,制定了严密的质量保证措施，总结了一整套铺轨施工措施。主要采取的技术措施有：
①设备选型：选择目前国内最先进的铺轨机之一DPK32型铺轨机作为主力机型，并结合高原气候特点,对该机的动力系统、起重系统、液压系统、电器系统及制动系统进行适应性能改造，使之既能确保安全，又能发挥最大效能。
②工艺改进与新技术应用：革新了一种特制的快速接头，利用该接头临时替代正式的夹板，在铺轨过后再置换成夹板，使铺轨进度成倍增加，并创下了8。12km/日的铺轨纪录。
③轨料供应及运输组织：利用前方站和铺架现场之间平均约15 km距离时设置一临时岔线,这样可以成倍缩短轨料运输供应的时间，实现了轨料供应与运输的合理组织。
④人员培训：为使各级、各岗位施工人员充分认识施工难度、熟悉操作规程、实现标准化作业，确保铺架施工的质量和安全,特别进行了关键和特殊岗位人员培训，经岗位培训合格后的人员方能持证上岗.
⑤制定详细的施工组织设计和作业指导书：为了青藏铁路安多至拉萨段铺架的顺利进行,在施工准备阶段，科技攻关小组就在对现场进行详细调查的基础上,编制了详细的实施性施工组织设计和作业指导书.施工组织设计中对人员设备配置、成本控制、进度计划、铺轨架梁方案、线路养护方案、机车的解体、组装方案、大型机械设备运输方案、铺轨基地调车方案、通讯联络方案、质量目标及保证措施、安全目标及保证措施、医疗卫生保证措施、工期保证措施、环境保护措施、文明施工保证措施等都做了详细的安排和部署.
（4）利用联合研制的高原型JQ140G新型架桥机架梁施工技术
联合研制的高原型JQ140G新型架桥机是针对青藏线高原铺架的特点进行研制的适合青藏铁路特殊的地理环境和气候条件的架桥机，和传统的胜利型、JD90G-130型及DJK140型等单梁式架桥机相比，JQ140G新型架桥机在性能方面主要有以下特点：
①高适应性.针对高原高寒、缺氧、紫外线强、雷暴、风暴等因素,该机设计制造时进行了以下改造，发动机采用渭阳柴油机厂生产的230kw风冷发动机，功率大具有低温启动好和抗功率折损性;钢结构采用加强设计，具有抗冷脆性;电器系统采用高绝缘设计,具有抗静电和抗强紫外线性；结构上增加了抗风支腿和避雷装置.
②高功率性：走行系统采用4台40kw直流牵引电机,电机与减速箱连接也由传统的万向节改为齿轮连接器,具有爬坡能力强（设计爬坡度23‰）和走行稳定的特点。
③高制动性：制动系统采用了JZ7制动机，增设两台打风泵，增大储风缸容量，并将传统的铸铁闸瓦改为高磨合成闸瓦，增加了制动的可靠性，缩短了制动距离.
④高稳定性:架桥机一号车采用1、2、3号柱设计,走行时可将大臂降至低臂并退至3号柱支撑，大大增加了走行时的稳定性。吊梁天车横移梁装置采用大丝杠横移，增加了横移梁的稳定性.
⑤多可架性：对架桥机净空进行了优化设计，可架设青藏铁路特有的“专桥青藏"型加宽加高桥梁，“专桥青藏”型梁单片梁宽为2070mm，较普通梁宽150mm。利用JQ140G新型架桥机在高原架梁是首次，为保证架梁任务的顺利完成，制定了一系列的安全技术措施.这些措施的实施不仅保证了架梁的安全，也创下了日架24m梁13孔新纪录。
（5）青藏铁路42。45km连续长大下坡地段安全铺架施工技术.
青藏铁路羊八岭站至马乡站区间42。45km连续长大下坡地段的铺架施工,克服了曲线多、桥梁集中、桥隧相连等多种复杂施工条件叠加的施工困难,开发了连续长大下坡地段运输、路料加固安全保障、架梁和铺轨技术安全保障等一系列关键施工技术。连续长大坡道安全铺架所面临的主要技术难题表现在：①行车运输组织难度大，②桥梁、轨排因坡道大造成倒装困难，③防溜逸、防碰撞控制难度大，④设备保障压力大，⑤作业标准高.如果控制不力，将出现重大安全质量事故。为了充分保障这一特殊地段的铺架安全和质量，
科技攻关小组在听取了中国铁道建筑总公司在现场召开的方案论证会意见后，修改完善了实施性施工组织设计,形成了一套内容全面、方案合理、重点突出、切实可行，具有较强的针对性和可操作性的铺架施工方案及技术措施，保证了42.45km连续长大坡道铺架施工的安全。
(6）高原高寒地区硫磺锚固质量控制技术研究
硫磺水泥砂浆锚固技术是使铁路混凝土轨枕与钢轨连接的螺纹道钉稳固、经久耐用的关键技术.硫磺水泥砂浆锚固的螺纹道钉具有强度高、使用可靠、成本低、施工方便和易于维修等特点,但是必须保证硫磺水泥砂浆锚固的质量，才能得到满意的使用效果。在世界最高海拔的安多铺轨基地进行硫磺水泥砂浆的熬制和螺纹道钉的锚固，在国内外都是第一次。由于安多铺轨基地的海拔高（4705m）、空气稀薄、平均气温很低、昼夜温差大、大气压低,不利于硫磺水泥砂浆的熬制和螺纹道钉的锚固施工,为了充分保证硫磺水泥砂浆的熬制和螺纹道钉的锚固质量,必须采取相应的质量保证措施和技术方案.具体技术措施有:①改造硫磺水泥砂浆熬浆锅炉，即将原有的立式锅炉改为卧式锅炉.创新点： a、以吊装砼轨枕用的废木条作燃料在加热灶内燃烧采用文火加热，既节约能源，又能很好的控制浆液温度，保证了硫磺水泥砂浆的质量,同时又最大限度地减少了对环境的污染；b、用可旋转的卧式熬浆锅代替固定的立式熬浆锅,既能实现正转上料、搅拌，又能使浆液受热均匀,反转还能达到出料目的，且阿基米德螺旋耐磨叶片不易损坏；c、将动力装置（减速箱）设置在锅炉外面，便于维修，还能预防设备故障发生;d、熬同样容积的浆,锅炉的设计体积大大减小,节约了制造成本.②精选硫磺锚固砂浆配合比。TB10302-96《铁路轨道及施工验收规范》规定了硫磺锚固砂浆配合比的大致范围，硫磺：水泥：砂子:石蜡为1：（0.3～0。6)：(1～1.5）:(0.01～0。03）。但究竟哪一种配合比能够满足青藏高原特殊气候条件，还需要根据进场原材料技术条件和成本进行精选实验，经过反复设计和试配，选定了稠度、抗拔力和抗压强度都能满足规范要求，且能节省硫磺用量，达到既满足技术标准又能节约成本的配合比，硫磺：水泥:砂子：石蜡为1:0。5:1。2：0。02。③加强对硫磺水泥砂浆制作时温度的控制，保证硫磺锚固浆温度控制在160oC~180oC.首先建造半封闭作业车间，减少空气流通，并在车间内配置多台燃煤炉和2000kw的电热油灯等增温设备以保证车间内温度，其次就是对所用原材料进行加温等技术处理。具体作法是：a、将洁净的砂子加热到100℃～120℃，且不断搅拌直到砂子不再往外冒蒸气时再倒入水泥；b、将砂子与水泥混合料加热到130℃时倒入硫磺和石蜡，由于硫磺和石蜡都是易燃物品,温度必须控制在160℃～180℃，并在加热时充分搅拌,以防硫磺过热燃烧失效；c、在加热熔解硫磺和石蜡时,控制好火力，不得过猛;d、将已熬制好的硫磺水泥砂浆倒入保温锅保温,保温锅内的温度必须控制在150℃～170℃之间，以保证硫磺水泥砂浆注入轨枕锚固孔内时的温度不低于140℃。e、根据灌浆地点适时变换熬浆工作车间,尽量将熬浆车间设在靠近灌浆地点附近，防止出锅的硫磺水泥砂浆在运输时温度降低过多,从而保证硫磺锚固水泥砂浆的质量。④加强对硫磺水泥砂浆灌注锚固工艺控制：a、青藏高原雪水较多,混凝土轨枕的锚栓孔内湿润而冰冷,为防止锚固时湿的锚栓孔壁吸收锚固浆的热量，降低锚固浆的温度，影响螺纹道钉的锚固质量，灌浆前先将轨枕的螺栓孔烤干。b、青藏高原平均温度较低,特别是在冬季温度更低导致螺纹道钉的温度也低,锚固时如螺纹道钉的温度低将使螺纹道钉周围的浆体过快冷缩，影响硫磺水泥砂浆与螺纹道钉的粘接,降低锚固的螺纹道钉抗拔力.采取的防范措施是对低温度的螺纹道钉进行预热处理。
（7）高原高寒地区线路养护技术研究
线路养护技术包括上碴、起道、方枕、拨道、填补枕木盒道碴、补修道床等工序，线路养护对提高线路稳定性和平顺性、保证列车运行速度和行车安全、加快铺轨铺碴列车的周转速度、加速铺架工程安全施工都起着关键性的作用.在高原高寒地区,寒冷缺氧的施工环境对线路养护人员的身体健康状况、工作效率以及养护设备效能发挥都有很大的影响.养护人员长时间在高寒缺氧环境条件下从事繁重的体力劳动，劳动能力、劳动效率降低，健康也势必受到威胁;养护设备的动力系统、液压系统、电气系统及结构性能均会受到一定影响，产生机械效率下降、启动困难、散热不良、管路阻塞及控制不灵敏等一系列不良后果。按照铁道部要求，青藏铁路必须在2006年7月1日以设计速度开通，即安多至拉萨段线路铺通后要通过线路养护达到120km/h的时速。在这样的环境条件下,要达到120km/h的行车速度，必须精心组织、科学安排，采取先进的新技术、新工艺、新设备和手段。主要技术是：①根据线路养护作业工序繁多，作业地点不断移动,而机械养护受行车和其他施工干扰,养护作业时间受限制的特点，采取在铺架运输间歇时间内穿插进行养护作业。②根据高原高寒气候环境对人员和机械设备的影响,采用以机械养道为主，人工整道为辅，机械整道与人工整道相结合的养护方案。线路铺设后,首先利用人工整道的灵活性进行拔正荒道、匀碴、初步整平圆顺线路等工作,力争一周内使行车速度达15km/h以上,保证线路左右水平、直线目视平直、曲线目视圆顺、无反超高、无三角坑，前后高低差在容许范围内。达到大型机械养护条件后再进行三遍大型机械养护使线路满足设计的运行速度。
（8）高原高寒地区通讯保障技术研究
在青藏铁路铺架施工期间，沿线440多公里要开设14个车站，1个铺架基地的基地站，点多、线长、区间距离长（平均站区间距为40km）、作业类别多而分散.由于青藏铁路沿线的特殊气候、地理条件加之交通不便、不通电，没有现成的通信信号系统和通信机房可以利用，通信网络的组建与维护极为困难,给铺架施工联络带来极大的不便。根据青藏铁路安多至拉萨段铺架运输施工组织的联络需要，结合现行有线无线通信标准，经综合比较，采用有线、无线相结合的方式来组建铺架通信综合保障系统，可使通信网络覆盖达到全线范围，保证了全线铺架运输联络需要，有效解决了铁路施工建设中临时通信联络问题。
(9）高原高寒地区内燃机车的改进、维修、保养技术研究
东风4型内燃机车是我国目前大量使用的一种主型干线机车，是牵引的动力设备，多在平原使用。由于安多至拉萨段铺架的区段大部分海拔在4000m以上,沿线风沙大、昼夜温差高、大气稀薄，含氧量低,全年寒冷气候将近8个月,对内燃机车的改进、维修、保养技术是保证其在这样恶劣的自然条件下正常使用的前提条件。为保证配备的24台东风4型内燃机车正常使用,在附近无机车厂、机务段的情况下，自行设计修建了一座900平方米的现代化机修库。库内配备了天车、落轮机、检修试验台和油水预热等设备,满足了机车运用和检修的需要，有力地保障铺架运输生产。首先是针对高原高寒特点对内燃机车进行的技术改造：①将机车增压器统一改造为适应性强的310型；②内燃机车油箱加装保温层，两端司机室在原有基础上各增加一台热风机以保证燃油的温度和流性;③在保留一级旋风式除尘器的基础上,将其二级板网式空气滤清器改为新型纸制沙漠型滤清器，增强了过滤功能；④加装机车电阻制动装置，以满足长大下坡道列车运行安全的需要；⑤加强机车主要部件包括柴油机、增压器、电机电器、蓄电池、轴箱及牵引电机抱轴、空气制动系统等的维修保养。经改进、维修保养的东风4型内燃机车充分保证了青藏铁路安多至拉萨段铺架的顺利进行。
（10）卫生防疫、环境保护技术措施
青藏铁路沿线属高原干旱气候区,风向以西北、西风为主，每年有140余天8级以上大风，太阳辐射强,总辐射量大,日照时间少，年平均气温-2.9℃~7。8℃,极端最低气温—41.2℃~—16。5℃，最大瞬间风速达32。3～40.0m/s,最大积雪厚度12～20cm。线路通过地区海拔高、空气稀薄、气压低，人体所需的氧气含量不足，含氧量仅为我国东部地区的40％～60％,在这样恶劣的环境条件下,要确保440多公里铺架任务的如期完成，卫生防御和环境保护工作十分重要.自行研发的卫生防御和环境保护技术措施主要表现在：①成立各级医疗救护机构，保障现场施工及管理人员的生命安全能实施有效的现场救护；②做好初上高原人员的健康教育和适应性锻炼等医疗保障工作；③掌握高原病人后送原则、确保高原病人生命安全；④定期做好施工人员的健康检查，及时发现,及时治疗：⑤保证膳食营养和食品饮水卫生；⑥配备足量的补氧设施、坚持吸氧;⑺预防传染病、地方病；⑧严格执行国家法律、法规和青藏铁路建设总指挥部制定的环境保护措施;⑨建立健全专职的环境保护机构;⑩完善环境保护体系。通过制定以上卫生防疫、环境保护措施，在两年半的施工期间,没有一类高原病发生，没有一处生态环境被破坏的现象.参建人员在工程结束之后回到内地，个个神清气爽，身体健康。临时征用修建铺轨基地的几百亩土地也在拆除恢复后全部被种满了绿草，现已生机盎然地呈现在人们的面前。
五、应用和推广情况
《青藏铁路安多至拉萨段铺架综合施工技术》在青藏铁路铺架施工中得到了广泛的实施应用.攻克了高原高寒、空气稀薄、大气压低、氧气严重不足、常发大风等恶劣气候条件下铺架的有关技术难题，是对传统铺架技术的全面创新和升华。更是代表我国乃至世界高原、高寒铁路技术水平的标志性技术，其复杂性和独特性举世无双,具有开创性和指导性，2007年1月28日由湖北省科技厅组织了技术鉴定，成果达到国际领先水平。
六、经济及社会效益
1、重要意义
青藏铁路是国家西部开发战略中重点建设项目，是“决战大西南”、完善西南铁路路网的重大举措。它的建成，结束了西藏自治区无铁路的历史,对于缓解西藏地区外运能力紧张状况,大力促进沿线经济持续发展，开发利用国土资源，以及加快沿线广大贫困地区脱贫致富都有十分重要意义，这条铁路被沿线各族人民誉为团结线、幸福线、生命线.研发的创新技术为青藏铁路早日通车创造了有利条件。
2、经济及社会效益
2005年10月12日，被誉为“天路"的青藏铁路安多至拉萨段胜利提前铺通至拉萨车站，创造了世界奇迹。国家主席胡锦涛同志亲自发来了贺电，国家领导人黄菊同志也亲临现场参加铺通庆典。誉为开放在“生命禁区"里的雪莲花—--中铁十一局青藏铁路轨排队女工班被全国总工会、全国妇联授予“五一劳动奖状"、“全国五一巾帼奖”、 “全国三八红旗集体"等荣誉；中铁十一局集团青藏指挥部被铁道部、湖北省、西藏自治区授予“火车头奖杯”、“五一劳动奖状”和“模范职工之家”等荣誉称号。青藏铁路安多至拉萨段铺架综合施工既锻炼了队伍又培养了技术人才，提高了施工管理水平和专业技术水平，工程质量得到了业主、监理、各级地方政府的高度评价，在建设期间，中央电视台等多家新闻媒体全面给予了新闻报道。所开发的《青藏铁路安多至拉萨段铺架综合施工技术研究》成果居国际领先水平,充分展示了“挑战极限，勇创一流”的青藏铁路精神和参战员工鏖战雪域天路的风采,取得了显著的经济效益和社会效益.