樁與我國的鐵路建設

第二節 樁與我國的鐵路建設

我國的鐵路肇始于1876年清代由外國人修建的上海吳淞鐵路；1881年，中國人修筑了第一條鐵路——唐山至胥各莊鐵路。1909年，中國人自己勘測、設計、施工,由我國鐵路之父、清代第一批出國留洋幼童、先賢詹天佑（1861~1919年，見附圖）主持建造的第一條鐵路——京張鐵路通車(全長200km)。隨后至1949年我國有鐵路2.18萬公里，其中勉強能通車的只有1.1萬公里。

詹天佑

中華人民共和國成立后，新建第一條干線——成渝鐵路于1952年通車。至1978年全國鐵路運營里程達到5.2萬公里。至2000年底，達到6.8萬公里，其間經過數次大提速，使我國鐵路駛上發展快車道。

我國的高鐵建設肇始于1999年開工、2002年建成通車，長404公里的秦沈客運專線，該專線后并入京哈線的區間車段（見圖2-2）。

圖2-2  我國第一條高鐵秦沈客運專線位置圖

2005年7月，我國具有完全自主知識產權、屬世界一流水平、長115km的京津城際高速鐵路開工，于2008年8月竣工通車運營。

2009年12月，世界上一次建成里程最長、工程類型最復雜的京港高鐵武廣段（長1068.8km），建成通車運營。

2010年2月，世界上第一條建于濕陷性黃土地區、連結我國中部和西部、長505km的鄭西高速鐵路通車運營。

2012年12月，世界上第一條建于高寒地區、長421km的哈大高鐵通車運營，它將我國東北三省主要城市連為一線，即使在冬季也可以200公里的時速馳騁在高寒地區。

至2012年底，我國高鐵總里程達到9356km。

至2013年，隨著寧杭、杭甬、盤營高鐵、向莆高鐵相繼開通，我國高鐵四縱干線基本成型，總運營里程達到10463km，約占世界高鐵運營總里程23000km的46%，短短10余年間，就超越發達國家長達半個世紀發展高鐵的總里程而躍居世界首位。

2014年底，杭（州）、長（沙）高鐵開通運營，長931km，從而，往南可與京廣高鐵接軌；往西南可到達桂林、柳州、南寧。

所謂四縱四橫客運專線是指連接我國各省會城市和大城市之間的長途高速鐵路。北京至廣州的高鐵，長2000多km，是目前世界上最長的高鐵線路。按照國家近期規劃，至2020年四縱四橫高鐵客運專線全長將達到16000公里；同時鐵路總運營里程達到12萬公里，為改革開放前的2.3倍，為建國前的5.5倍。以擴大中西部鐵路網為主的開發性新線41000km則列入中長期規劃。參見圖2-3、2-4和2-5。

圖2-3 我國高速鐵路通車里程突飛猛進

圖2-4  2020年我國的高速鐵路網

圖2-5 我國高速鐵路網基本構架圖

毋庸贅述，高鐵之建成，必將推動沿線站點及其周邊城鄉經濟加速發展和繁榮。此處僅酌舉前文所述向莆高鐵線上（見圖2-5）地處贛閩邊境、隸屬于福建省的一個偏僻的縣城泰寧為例，它山靈水靈，集世界自然遺產、世界地質公園、國家5A級旅游景區、國家十佳魅力名鎮之優勢于一身，以往卻鮮有游客光臨。如今，向莆高鐵設中心站于泰寧,它與既有的高速公路網相通，又近鄰南昌、福州、武夷山、廈門等航空港（參見圖2-6）相得益彰，緊扣當今國家著力發展第三產業之方針，為世人引領又一旅游勝地，其社會經濟效益自不待言。

圖2-6  向莆高鐵泰寧中心站位置圖

高鐵由于需跨越江河湖川和既有鐵路公路，主要采用高架無砟道床。實行封閉運行。高鐵的路堤路基、橋梁涵洞和站場等建筑設施均因地制宜采用不同類型的樁基支承，其中部分采用了鋼管樁，大部分采用旋挖鉆孔混凝土灌注樁及其他成孔方法的混凝土灌注樁。

值得注意的是，在我國已建的高鐵線路中，橋梁的里程常占線路全長的很大百分率?？呻S機舉例，例如，京滬高鐵全長1302km，其中有橋梁238座，占線路全長的70.7%，其中昆山特大橋、南京大勝關長江大橋、淮河特大橋、黃河特大橋等在設計施工上創造了多個中國乃至世界第一；又如武廣客運專線全長1068.8km，其中有橋梁661座，占線路全長的41.4%；鄭西客運專線全長505km，其中有橋梁137座，占線路全長的62%；寧杭高鐵全長249km，其中有橋梁48座，占線路全長的63%；南廣高鐵全長577km，其中有橋梁469座，占線路全長的31.7%；向莆高鐵全長632km，其中有橋梁226座，占線路全長的28.5%；等等。

橋梁必然需要依靠承載/沉降性能遠勝于支承路基或路堤的樁基礎支承。這說明了樁在高鐵建設中擔負著十分艱巨的任務。關于高鐵橋梁，本章將在第五節與公路橋梁及城市橋梁再作相關論述。

我國高鐵迄今的試驗時速最高達到了486.1km/hr，大量的試驗和實測均表明，在此高速運行下高鐵地基和樁基的沉降變形，特別是工后沉降，均能保證行車的安全性、可靠性、平順穩定性和乘坐舒適性。我國高鐵的行車速度已被公認為世界高鐵的第一速度，這是集材料、鐵路、車輛、機械、電氣、通信、電子、電機、振動、自動化控制等一系列學科專業的高新尖端技術合力取得的成果，樁基礎不露聲色忝居其中作出應有貢獻，分享了殊榮。

在高鐵建設中，新建了北京南、天津、上海南、上海虹橋、武漢、杭州東等一大批現代化客站，它們分別與城市地鐵、公交、出租車、民航等各種交通方式緊密銜接，功能完善，換乘便捷，形成了所在城市的現代化綜合交通樞紐。為了滿足其復雜的功能要求，建筑物的基坑開挖深度、難度、體量和復雜性大為增加。換言之，樁在這些深基坑支護工程中無不做出了重大貢獻。

上海虹橋綜合交通樞紐，參見圖2-7及2-8，規劃范圍總用地約26.26平方公里；站房總建筑面積23萬m2，基坑開挖面積35萬m2，深度達34m。高鐵客運年發送量6000萬人次。它所匯集的交通方式之多（包括民航、高鐵、地鐵、磁懸浮、城際鐵路、公交、出租車、長途巴士等），以及建筑規模和設計施工難度在國際上均屬罕見。

圖2-7 上海虹橋綜合交通樞紐鳥瞰     

圖2-8 上海虹橋綜合交通樞紐透視

杭州東站是亞洲最大交通樞紐，是集多種交通方式和服務設施于一體的一個最新范例，是實現立體無縫交通換乘的特等站。站房主體建筑最高點離地面近40m，建筑物南北兩邊的站臺無柱雨棚長109m，面積達7.4萬m2?？偨ㄖ娣e約100萬m2，參見圖2-9和2-10。如此龐大的站房建筑其靜荷載及客流物流等動荷載無疑皆由深埋地下的樁基礎承擔而莫屬。

杭州市將對火車東站周邊地區9.3萬平方公里的區域進行開發建設，打造集現代生產服務業和旅游集散地，包括居住、辦公、商業、酒店、娛樂等功能于一體的城市新中心。

圖2-9 杭州東綜合交通樞紐外景

圖2-10 杭州東綜合交通樞紐內景

應當指出，近年來我國某些地方興建的城際鐵路與國家高鐵干線出現了一些重復現象。例如，京津城際鐵路與京滬高鐵北京至天津段平行；滬寧城際鐵路與京滬高鐵上海至南京段平行；鄭州至洛陽的城際鐵路與鄭西高鐵的部分路段平行。這些平行路線必然影響其經濟效益。

與興建高鐵的同時，我國普速鐵路網“八縱八橫”的建設也同步發展，應用了大量的樁基工程。其中尤為矚目的是青藏高原的鐵路橋梁墩臺，大量采用了罕見的大直徑挖孔樁，破解了在凍土、礫石、漂石和基巖中成孔和灌注兩重難題。

貫通我國東西部的關鍵瓶頸、建于崇山峻嶺、懸崖削壁、溶洞暗河之間，穿越古蜀道的宜（昌）萬（州）鐵路（見圖2-11），是我國乃至全世界鐵路建設中最困難最復雜的線路之一。它全長僅377km，耗資人民幣226億元，平均每公里逾6000萬元，動員5萬筑路大軍，工期長達7年（2003/12-2010/12）。全線有橋梁253座，橋高超過100m的有23座，最高橋墩高達128m,基礎深入溶洞數十米，基礎橫截面甚至達數百至1000m2，堪稱舉世罕見的特巨型混凝土灌注樁基礎。

圖2-11  貫通懸崖峭壁的宜（昌）萬（州）鐵路

高速鐵路是我國改革開放后經濟技術發展最靚麗的名片之一。如今我國的高鐵技術已輸出至一些友好國家，又有一些國家相繼在商談中。

例如，我國承建的土耳其從其首都安卡拉至其最大城市伊斯坦布爾的高鐵，長553km，已于2014年7月建成通車。其第二期工程長158km，又將續建。又如泰國政府已批準由我國承建總長為1492km的兩條高鐵，其中自廊開至瑪它普港長737km，自清孔至班帕欽長655km。這些線路將是穿越泰國連通東南亞的交通大動脈，且與我國創議的21世紀絲綢之路和泛亞鐵路規劃頗相吻合。

2014年10月，李克強總理訪問俄羅斯期間，中俄兩國已簽署備忘錄，將規劃合作建設從莫斯科穿越蒙古國首都烏蘭巴托到達中國北京——橫跨歐亞大陸的一條高鐵線路，長約7000km，耗資約2300億美元，工期約5年。我國在高鐵建設上展示的能力已令舉世矚目。