第五篇青藏铁路施工技术总结-其他工程

第一章临时工程
第一节高原铁路临时工程
1 概述
青藏铁路羊八井隧道群，位于西藏自治区德庆县德庆乡和马乡之间，距拉萨市约40km，平均海拔4200m，青藏公路在堆龙曲左侧，隧道在堆龙曲右侧。

由于高原高寒缺氧，生态环境脆弱，对临时工程施工标准要求较高。

2 临时工程施工原则
（1）临时工程的修建不得切割、阻挡地表径流的排泄，不得在临时工程附近形成新的积水洼地；
（2）施工营地的布设，应远离环境敏感地区，如自然保护区、野生动物迁徙通道、主要河流两岸等。

施工营地尽量少占地。

加大施工营地布设间距，避免常规铁路的普通做法。

施工营地的生活污水应就近作处理后排入地表水体，不得在施工营地附近形成新的积水，严禁将生活污水直接排放至江河中。

管段内临时房屋统一规划，不允许施工现场随意搭设帐篷。

（3）合理规划施工便道，要充分考虑临时工程与永久工程的结合，尽量减少便道数量。

（4）临时工程施工严格按照先批复后施工的程序进行，并不得将上述临时工程设置在植被良好的地段和高含冰量冻土地段。

3 临时工程施工方法
大临工程造价占铁路总投资比重较大，在正式工程开工前应进一步做细致的工作，通过调查、研究、测绘、比较选出经济合理的方案。

3.1 施工便道
3.1.1 选线原则
（1）充分利用即有109国道和乡村道路。

应注意以下几点：乡村道路的建筑标准，能否满足新线材料的运量及行车密度的要求；原有道路的桥、涵现状如何，能否能够通过大型载重机械。

（2）新建汽车运输便道，在选线时必须通过详细调查研究，根据全线重点工程的分布情况，结合实际地形、地质、料源以及沿线其它交通运输条件等，首先安排好便道必须通过的控制点，然后，再本着以下各项进行选择：
便道既要符合行车安全的需要，又要便于迅速建成使用；
便道干线与已成公路平交时，其交角不应小于45°，并注意保持规定的安全视距；
便道干线跨河需修桥时，应在河床稳定、水流平缓地段，尽可能使桥位与主流正交；
便道尽量避免穿过农田、植被良好和地质不良的湿地路基；
便道应尽量能靠近铁路的重点工程，并与铁路的高差不宜过大，避免出现线路过长和坡度过陡的引入线；
线路靠近铁路的地段应避免开路基高填、深挖地段，以免相互干扰及增加铁路的挡护工程；
便道干线与铁路交叉时，宜使用平交，在铁路填挖小的地段跨越。

3.1.2 技术标准
公路：四级
计算行车速度：20km/h；
车道数：单车道；
路基宽度：4.5m；
路面宽度：3.5m；
最小曲线半径：30m；
最大纵坡：9%；
错车道：路基宽≥6.5m；
有效长度≥20m；
路面：泥结碎石路面厚16cm。

3.1.3 道路施工
便道干线经现场选定并经公司批准后，即分段施工。

施工程序要本着先通后备的原则进行，即先抢通以便运输材料，然后整铺路面，修建各项设备，使便道的设施逐步完善起来。

本标段内新建及改（扩）建便道均以填方为主，施工中采用机械集中取土原则进行便道路基填筑，同时采用人工刷坡方式进行路基修整。

（1）新建运输便道的取材。

既要保证使用期内的安全可靠，又要降低造价。

在填筑路基时，夯实工作要严格注意，路基排水至少有一侧顺畅排泄。

在山坡上修筑便道时，能用片石码砌保持稳定的，避免使用圬工，能以石灰砂浆代水泥砂浆的圬工，则不用水泥砂浆圬工；
（2）路基基底处理。

湿地地段采用换填渗水土处理，换填厚度一般为1.5m；
（3）根据本地现场情况，该管段便道路面采用泥结碎石，其组成为：
基层（底层）：泥碎石（卵）石基层，厚度8cm，材料规格：泥碎石（卵）石尺用粒径3.5~7.5cm碎（卵）石，嵌缝用2.5cm以下小石子，胶结料为粘土。

面层（铺砌层）：泥结碎（砾）石面层，厚度：6cm，材料规格：用2.5~5.0cm碎石，胶结料为粘土；
磨耗层：砾、碎石混合料磨耗层，厚度：2cm，材料规格：砾碎石混合料；
封面层：（保护层）：稳定保护层，厚度：≤1cm，材料规格：粘土及粗砂或石粉。

（4）路基排水。

采用排水沟及截水沟形式排水，其纵坡不小于0.5%。

（5）路基边坡防护。

一般地段采用移植草皮和干砌防护，对冲刷严重地段采用M10
浆砌片石加固边坡及路肩；
（6）错车道。

间距：200~300m，路面宽5.5m，长度10m，两端变宽缓和长度5m；应选择在驾驶员便于观望来车的地点；错车道每边路肩仍保持0.5m宽度；
（7）在平曲线内侧加宽。

四级公路双车道外面的加宽值规定如表5-1-1-1，单车道路面加宽值按表列数值折半。

曲线部分按规定加宽路面后，四级公路路肓宽度，当采用单车道路面时，一般为1.5m；其余情况下为0.5m。

与109国道接口的安全技术措施：
在工程特殊困难或受限制的地段，可不采用停车视距，但须设分道行驶标志。

当曲线半径小于规定的不设超高的最小半径时，应在曲线上设置超高。

超高的横向坡度按计算行车速度、曲线半径，结合路面种类，自然条件等情况确定，四级公路不超过8%。

当曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。

四级公路的缓和曲线，可用超高缓和段代替。

运输便道设置专人进行定期养护，并在便道附近预留摊铺碴，要求堆放规则。

3.1.4 便桥施工
在干线上的跨堆龙曲便桥：跨度48m；设计洪水频率：25年一遇；桥面净宽：4.5m；最大荷载：汽车-10级。

桥梁采用定型设计的贝雷梁。

基础采用明挖扩大基础，墩台身采用浆砌片石结构。

跨度小于10m，采用砌石或石笼墩台，I16工字钢加工的栈桥结构。

施工注意事项：线路选线力求线路短捷、顺适，少占农田、草地、湿地、保护环境。

桥址尽量选择在河道顺直、水流稳定，地质良好的河段上。

3.2 施工供电
3.2.1 用电量计算
用电量的计算包括动力用电与照明用电两种，在计算用电量时应考虑：全工地工程用电范围内所使用的机械动力设备、电气工具及照明用电数量；各种机械设备在工作中需用的情况；根据施工组织安排所确定的施工高峰阶段同时用电的机械设备最高数量。

3.2.2 电源种类与选择
根据调查该标段内沿线有丰富的地方电源可以利用，但为避免干扰地方用电，确保施工用电需要量，采用10kV输电专线从羊八井电站拉至施工现场，并分别于主要工程
（羊八井隧道）及（拌合站）下杆，由各处根据计算所需变压量的变压器进行供电。

3.3 临时通信干线
尽量利用工程范围内现有的通讯网，如移动通讯网、程控电话、铁通等。

以减少通信干线架设的费用；通话线路的对数要满足施工指挥和施工联系的需要；临时通信架设完成后，应交各通信工区进行日常的专线维修工作。

因该标段内部分范围有移动通讯网，为了节省架线费用，工点尽量设于有移动通讯网范围内，以确保施工前期工作的联系，待沿线铁通架设好后，全段采用铁通信号网与移动通讯网相接合形式进行施工通讯。

3.4 施工用水
3.4.1 水源选择
水源选择应考虑下列因素：
水源水质符合工程及生活用水的要求；水量可靠，在枯水季节，也能满足要求；水源选择应本着先近后远，先上后下的原则，尽量利用自然水头，充分利用工点范围内的水源，以节约引水管路和提水设备；低于线路标高的水源，采用抽水或扬水，应选用高差较小的水源，以节省提升设备。

根据以上原则与标段现场情况，主要以截取地面水（冲沟）为主。

主水池蓄水量为40~60m3。

用水量包括施工用水量、施工机械用水量、施工现场生活用水量、生活区用水量、消防用水量。

3.4.2 供水设施
临时给水系统包括取水设备、净水设备、贮水构筑物（水塔或蓄水池）、输水管路和配水管路等。

3.5 临时房屋
3.5.1 原则及要求
根据施工调查资料，合理利用沿线已有房屋，结合生产的布局，安排临时房屋的布局。

租房实在困难地段，搭建部份生产、生活房屋；
临时房屋的修建本着施工方便，植被破坏少，便于恢复的原则，统一安排、集中设置，新建临时房屋主要采用活动房屋为主，辅以部分棉帐篷及部分砖混结构房（食堂、厕所、澡堂、配电房、抽水房及水泥库房等）。

临时房屋采用两面开窗，地面与窗户面积之比不小于8∶1；设置必要的保温取暧设施；营地及油库要求设置避雷设施；作好生活生产的废水、废油的排放处理，所有废水须经过沉淀或用其他措施进行处理；在布局上要利于生产、便于生活；结构上保证安全，考虑防寒、防漏雨，满足施工需要；并尽量靠近交通道路，减少引入线长度；不受洪水或泥石流威胁，避开坍方、落石、滑坡、陡岩之害。

否则，应有防保设施。

3.5.2 临时房屋布置例子
见图5-1-1-1。

化粪池
图5-1-1-1 临时房屋布置图
3.5.4 临时房屋的修建面积
在新建铁路施工中，临时房屋的需要量根据施工机械化程度和生产、管理人员的数量，结合工期的要求进行计划和安排。

计划安排的数量，可根据施工实践中经验统计数字计算，并应在实践中不断总结修改，以求合理。

从理论上讲，计算临时房屋需要量时，应用本单位的最高出工人数计算，由于最高出工人数不易确定，亦可直接用平均出工人数计算，因为最高出工人数的延续时间是较短的，用平均出工人数计算出的数字，不足应用时，可用活动房屋或帐篷补充。

根据青藏高原环境要求施工人员每人不少于3m2，后勤管理人员要求每人不少于8~12m2。

根据青藏高原特殊地理环境，加强环保的主要工作为：
生活垃圾采用垃圾房进行分类（可解物与不可解物两种）集中堆放，定期清运至指定垃圾处理点。

同时在营地范围内及主便道上合理设置一定数量的分类垃圾筒。

生活营地内除大部分地皮采用C20混凝土进行硬化外，尽量多考虑绿化带，采用优良草种及树苗进行绿化。

对必要破坏带应充分考虑恢复措施。

生活及施工用水必须经净化处理后统一排出或回收利用。

本工点范围内均根据每日的污水排放量设置了环向封闭式排水系统，由此排水系统集中汇污水于三级污水净化池，进行层层过滤后排放，对过滤后所积的残留物及油污进行定人定期清理并集中堆放，以便清运至指定的垃圾处理点。

4 结束语
临时工程在整个施工期间，工作安排紧凑有序，对施工周围环保破坏控制在最低线。

由于建立了系统的组织机构，制定了严格的管理制度，采取了施工、环保专人负责制，层层落实，确保了施工生产的顺利进行与环境保护的合理实施。

第二章施工机械
第一节高原环境下施工机械适应性应用
1 国内外施工机械适应海拔4000~5000m高度的发展状态
1.1 工程机械的发展状态
为配合西部大开发和青藏铁路工程的建设，许多发动机厂家和有关单位对柴油机要适应在高原环境下的工作进行了研究。

通过海拔2200m、3800m实地性能试验，重新匹配调整，使得其功率及各项性能指标恢复到平原出厂水准，为开发高原型工程机械产品提供了先决条件。

如：潍柴WD615、上柴G 615、D6114、杭发X6130、重发NT855、锡柴CA6DF1、CA6110ZL、大柴CA6DF、北内BFL9l3等等。

根据市场需求，国内诸多工程机械厂家均依据GB/T8511.1-1995、GB/T4478-95、GB8422-87标准研制出适合海拔4000m以上地区使用的高原型工程机械，例如：柳工ZLG50G装载机，三一重工的YZ20G、YZ18G压路机、TQ230G推土机，内蒙一机的TGY230推土机，山推的TGY220、230推土机，常林ZLM50E-3G装载机、PY190C-G 平地机，彭浦PD165YG、PD220YG的推土机，重庆铁马XC3320风冷、XC3320A自卸汽车，北方奔驰2629AK风冷、2631K自卸汽车，天津鼎盛集团及青海工程机械厂的ZLG50E装载机、QT165GT推土机、黄工TY230推土机等。

经机械工业高原工程机械产品质量监督检测中心在青藏铁路西大滩（海拔4120m）试验点对整机性能试验检测认证，其各项性能指标（动力性、经济性、热平衡性能、排放性能）达到平原型机械同等水平，满足海拔4000~5000m高原地区使用要求，均属于国内工程机械高原环境适应性较强的特种机型。

1.2 混凝土机械的发展状态
国内外生产的混凝土机械的原动机主要以电动机械为主，其高原气候对它影响主要是：电动机在工作时的温升问题。

国内各生产厂家基本没有对混凝土机械就适应高原气候进行研究。

1.3 空气压缩机械的发展状态
对于电动空压机，高原气候对它的影响主要是：空压机的工作效率下降比较明显，大约在40%左右（在青藏铁路羊八井隧道，海拔高度为4200m），而且其工作温度也会升高。

但国内各空压机厂家其本没有在这方面进行过研究。

1.4 隧道通风机械的发展状态
在高海拔地区（如青藏铁路羊八井隧道，海拔高度为4200m），对于隧道通风机都
是以电动机械作为原动机，隧道通风机的工作效率下降比较明显，大约在40%左右，而且其工作温度也会升高。

国内部份生产厂家对隧道通风机械在适应高原气候进行了研究（天津通风机厂），其生产的高原隧道通风机也只是提高了功率和提高了电器控制的绝缘等级。

2 高原气候环境对施工机械的影响
2.1 青藏高原环境及其气候特点
青藏铁路第10、29标段位于拉萨以北，海拔高度为3800～4600m，其主要气候特点为：大气压力低，空气密度及含氧量低；年平均气温低，而且低温期长，昼夜温差大；气候干燥、沙尘大，日照辐射强等。

高原典型大气参数变化规律见表5-2-1-1。

2.2 青藏高原气候环境对工程机械性能的影响
高原气候对工程机械是一个特殊环境，其特殊性在于工程机械设计的使用环境和实际使用环境有很大的差异。

因此，对工程机械的正常使用产生了很不利的影响。

主要表现有功率下降、油耗上升、排放恶化、磨损加剧、起动困难、水温、油温升高超限，使用寿命缩短，维护费用增高等问题，大大降低了工程机械使用的可靠性和经济性。

2.2.1 青藏高原气候环境对工程机械动力机性能的影响
2.2.1.1 对柴油机性能的影响
随着海拔升高，气缸内充气量减少，柴油机过量空气系数下降，使可燃混合气过浓，燃烧状况恶化，加之压缩终点的压力与温度降低，延长了着火落后期，后燃现象严重，热负荷增加，使柴油机动力性能及经济性能变差。

由于海拔高，气压偏低，空气密度降低，导致冷却水沸点降低，冷却空气的质量减小，使散热能力下降，热负荷增加。

压缩终点压力与温度下降，机油粘度增大，内摩擦力增加，使起动阻力矩增加，蓄电池容量随温度的下降与放电电流的增加而急骤下降，致使柴油机低温起动困难。

空气滤清器过滤效率下降，进气阻力上升快，除尘能力降低，使用寿命缩短。

废气中炭烟、未燃烃（HC）、CO、醛类等有害物排放量大大增加，低速排气烟度增大。

燃烧室积炭严重，柴油机早期磨损加重，可靠性和寿命降低。

增压柴油机增压器与内燃机匹配运行线发生变化，增压器效率降低，出现超速现象，低速喘振的趋势增加。

增压柴油机的低速扭矩特性变差，柴油机最大扭矩点的转速向高速移动。

据国内外有关资料表明：海拔平均每升高1000m，对自然吸气型柴油机功率下降8%~13%，燃油消耗率上升6%~9%；对增压型柴油机功率下降1%~2%，燃油消耗率上升1%~2%。

无增压的柴油机随海拔高度的变化，对其功率的影响较大，而增压型柴油机随海拔高度的变化有自动补偿作用（废气涡轮增压），所以功率变化的幅度较小，因而被广泛采用，但其热负荷增加和燃烧室积碳严重等问题必须高度重视。

2.2.1.2 对增压型柴油机工作特性的影响
一般来讲，当增压型柴油机在不同海拔高度保持平原地区功率时（即等功率），平均海拔每上升1000m，排温上升4%~6%（风冷柴油机上升约8%），增压器转速上升5%~8%。

柴油机能否在不同海拔高度保持功率不变，主要受增压器转速、排温及构成燃烧室各零件的热负荷的限制；
当增压型柴油机在不同海拔高度保持排温相同时（即等排温），平均海拔每上升1000m，功率下降7%~9%，增压器转速上升1%左右；
当增压器在不同海拔高度保持转速不变时（即等转速），平均海拔每上升1000m，功率下降7%~9%左右。

增压型柴油机在恒定喷油量下，环境空气状态发生变化时，主要性能参数变化规律见表5-2-1-2。

另外，随着海拔高度增加，柴油机与增压器匹配运行线向增压器高转速、高压比方向移动，并逐渐向喘振线靠拢，低速大负荷状态穿过喘振线的可能性增加，排气温度和增压器转速增加。

柴油机外特性上最大扭矩点转速与最低比油耗点转速向高速方向移动，且变化程度较自然吸气型柴油机明显。

低速不稳定性增大，扭矩适应性变差。

当海拔接近3000m时，由于散热能力下降，排气温度和热负荷升高，使冷却系统负荷与散热能力严重不适应，涡轮进口温度超温，增压器超速的程度增加，尤其不带中冷器的柴油机更为严重。

在中、低速范围内，扭矩下降速度比自然吸气型柴油机为快，扭矩特性显著恶化，稳定工作范围变窄，低转速区油耗率迅速上升，烟度增加。

2.2.2 对工程机械整机性能的影响
高原气候环境对工程机械整机性能的影响，主要表现为以下几种情况：
整机出力不足，工作装置动作迟缓无力和行驶速度下降；牵引比油耗上升，经济性变差；加速过程延长，加速性能变差；热负荷增加，系统温度超过许用范围，严重影响整机工作可靠性；低温起动性能变差，冬季整机起动十分困难；密封橡胶材料在低温和紫外线下极易老化、脆裂、磨损；柴油机燃烧状况恶化，产生严重积炭，机器磨损加剧，其使用可靠性和寿命也大为减小。

2.2.2.1 对工程机械整机匹配性能的影响
以液力机械传动型装载机为例，分析匹配性能的变化。

对于配备以全程调速器的工程机械发动机与双涡轮液力变矩器匹配，在高原条件下，发动机外特性随海拔升高而下降，使整机所有原设计匹配点的转速和扭矩相应下降，其幅度为：调速区下降少，外特性区下降多。

负荷抛物线失速工况点（最大牵引力工况i=0）、装载机最频繁的工作区域，设计工况点（i=0.3）较大的偏离原设计工作点。

新的稳定工作点，转速及扭矩均有较大的下降，从而使得同等作业条件下发动机的功率不能得到充分有效的发挥。

经济运行工况属于高速低负荷，其匹配点（i＞0.8）处于发动机调速特性的下端，这部分匹配点的变化受高原影响相对较小。

在标准举升载荷下，液压系统对发动机产生的负荷是一个定值，不会因海拔高度的增加而发生很大变化，由于高原对发动机性能的影响，从而使液压系统与发动机的匹配性能发生变化，动作时间随海拔高度增加而趋向迟缓，以致于在海拔3500m左右情况下进入不能有效举升额定载荷的临界状态。

2.2.2.2 对工程机械传动系统热平衡的影响
液力传动型机械在高原地区，由于匹配性能恶化，除不能充分利用和发挥发动机最大功率外，还出现传力不足和低效传动，使相当一部分功率内损而转换为热量，加上高原地区散热能力下降，形成恶性循环，因此，基本型工程机械在海拔2000m以上，作业油温普遍增高，运行油温超过规定值是频繁发生的。

所以高原工程机械要对液力散热系统进行重点改造；使其具有较宽的环境温度适应范围（-30℃~40℃）和海拔高度适应范围（海拔2000~5000m），在这一范围内作业和运行。

使系统保持在最佳的工作温度。

2.2.2.3 对工程机械起动性能的影响
在高原地区，工程机械的低温冷起动性能主要为：配套柴油机低温起动性能、起动蓄电池的低温性能、整机各系统部件的起动随动性。

工程机械在高原的低温起动问题，主要由配套的柴油机的起动性能的变化来决定的。

柴油机起动一般应具备以下条件：起动转速不低于80r/min（6缸柴油机）、压缩终点的空气压力不低于3MPa、压缩终点温度不低于200℃。

工程机械在高原低温起动的特点是在低温（-25℃~30℃）加缺氧条件下完成的。

在相同温度条件下，高原环境由于气压的下降，导致充气量的减少，使得压缩终点压力和压缩终点温度较平原低，一般情况下，海拔每升高1000m，压缩终点压力下降17%，充气量减少10%，压缩终点温度下降33℃，环温由0℃降至-10℃，压缩终点温度下降20%左右。

试验表明。

配套柴油机
不采取低温起动措施，在海拔2000m以上，0℃~-5℃条件下起动就已经十分困难。

2.2.2.4 对工程机械空气滤清器工作效果的影响
机械在高原地区的工作环境大都含有大量的沙尘，在平原地区，干净的空气含尘密度小于0.001g／m3，多尘的空气含尘密度为1~3g/m3，而在高原的作业环境，由于植被少、土壤和大气湿度小，粉尘含量大大高于平原地区，在无风的情况仍可达到15g／m3以上。

由于在高原地区大气粉尘比平原大，进气阻力上升快。

一方面增加了发动机的进气阻力，使发动机的功率进一步降低；另一方面也降低了空气滤清器的效率，使空气滤清器的使用、保养寿命缩短，导致发动机的早期磨损，使发动机的保养周期和大修周期缩短，增大发动机的保养、修理频度和难度，加大机械的使用成本。

2.2.2.5 对以电动机作为原动机的工程机械性能的影响
由于电动机的功率只同电压的平方和功率因数成正比，同电动机的阻抗成反比，而与海拔高度没直接的关系，所以电机的轴输出功率保持不变。

但是，因海拔高度的升高，使空气的密度减少而使电动机的散热能力下降，电机的温度升高，同样也会使工作机的液压系统的温度升高，而导致电机和液压系统的故障率升高；另外，也因海拔高度的升高，空气的密度减少而使电动空压机、轴流通风机的出口风量减少，同时也会使电动空压机、轴流通风机的电动机功率下降，温度降低，大大降低额定的工作效率，这要引起高度重视。

3 平原施工机械要适应高原铁路施工的对策
3.1 柴油机功率的恢复措施
柴油机采用废气涡轮增压技术，是目前大幅度提高发动机多种性能指标的最有效的措施。

但是，以提高柴油机功率，降低比油耗和比重量，减少排放污染为目的的普遍强化型增压柴油机，在高原地区使用，其功率和燃油消耗率仍会下降，同时还将产生增压器超速、热负荷增高以及有可能出现增压器喘振等问题。

而热负荷的急剧增加和增压器的严重超速是影响增压柴油机可靠性的最重要的因素。

高原功率恢复型增压，主要是针对自然吸气型和强化型增压柴油机在高原地区功率下降的问题，采取增压技术或进行重新合理的匹配，在设定的海拔高度范围内，使其各项性能指标恢复到原机平原出厂的水平。

在进行功率恢复型增压匹配设计中，应考虑与普遍强化型增压系统的区别，特别注意以下问题：
在海拔3500m以上要恢复原机功率，必须对冷却系统作适当改进；在柴油机低速运转时，废气能量较低，涡轮增压器转速下降较快，使得空气过量系数很快减小，燃烧恶化、排烟变浓。

另外，发动机的低速扭矩特性变坏，最大扭矩点的转速往高转速移动。

为解决该问题，需选择高压比、高效率、尺寸小、压气机及涡轮特性曲线宽的涡轮增压器（如无锡HOLSET的增压器）；为避免运行线窜入喘振区及超速，在选择时应考虑一定的余度。