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在水稻田里也能修铁路?中国不仅修了还是货运的

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  出品 | 网易新闻

  作者 | 须臾千秋,清华大学土木工程博士

  说起中国铁路,我们之前已经介绍了许多,中国的许多铁路线路已经进入高铁时代,普遍速度达到200公里/小时,像京沪高铁这样的更是已经突破300公里/小时,那感觉真的是只有风驰电掣能形容。

  然而我们今天要介绍的这条新建铁路设计时速只有120公里,这就是南沙港铁路。

  在如今的中国,为什么还要建这么“慢”的铁路线呢?

  (一)时速120公里造价却高达152亿,原因在这儿

  南沙港铁路是珠江三角洲大湾区交通发展的重要项目之一,它自广珠铁路鹤山南新建车站引出,向东贯穿江门、中山、佛山以及广州南沙港,全长87.8公里,时速120千米,预计2020年建成通车,总投资额152亿元。

  同时,与铁路配套还将建设黄圃、南沙港综合性货场,预留万顷沙综合性货场条件。

  

  这年头新建的铁路居然还有时速120千米的?而且造价还这么高?还有,新建一条铁路,为什么我不知道?

  原来,这条南沙港铁路是一条专门的货运铁路,短期内不开放客运,故而不为普通市民所知。

  货运铁路的建设过程与规范要求与客运铁路多有不同,因此虽然设计时速不高,但价格并不低。

  (二)海铁联运,这不是一条普通的货运铁路

  南沙港铁路并不仅仅是普通的货运铁路,而是南沙港区的海铁联运疏港铁路。

  南沙港区位于广州市南沙龙穴岛围垦区,主要作业区在龙穴岛,岸线总长10.4公里,总面积达63平方公里,货物年通过能力1.7亿吨。

  2016年,南沙港区完成集装箱吞吐量1262.25万标准集装箱,占广州港总量的67.9%,单一港区集装箱吞吐量位居全国沿海港口第七位。

  

  南沙港东面与东莞虎门隔海相望,西连中山市,位于珠三角的几何中心,陆上距离14个大中城市都在60公里以内,是广州市未来重点建设的四个物流中心之一。

  

  (南沙港)

  然而,南沙港的巨大吞吐量同时也为珠三角地区的海陆交通造成了很大的负担,大量货物迅速堆积在港口,但却很难及时疏散。

  目前,货物集疏运大都采用水路中转和公路中转,不仅效率低,而且占用公路和水道资源,这也使得南沙港近年来的货运量增长十分迟缓。

  如果修一条专门的货运铁路,同时进行海铁联运,让货物从船上一下来就可以直接装卸在火车上运到其它的交通节点上,可以极大地提高运输效率,加快港口周转速度。这样不仅经济效益巨大,而且起到了节能减排的作用,单位运输量造成的排放能够降低一半。

  不过,与新加坡这样的转口港不同,珠三角本身拥有庞大的腹地,不仅本身人口众多,超过6000万,而且还要辐射3亿人口的华南腹地,其本身的物资消耗量、生产量以及流动量都是非常惊人的。

  同时,珠三角还是世界最重要的工业生产基地、“世界工厂”,这意味着从海外运往南沙港的物资有相当一部分是要直接运往陆上各处的,同时陆上各处生产的物资也要通过陆路运到南沙港,然后销往世界各地。因此,南沙港的海铁联运可以显著提高港口周转效率。

  所谓海铁联运,指的是进出口货物由铁路运到沿海海港直接由船舶运出,或是货物由船舶运输到达沿海海港之后由铁路运出的只需“一次申报、一次查验、一次放行”就可完成整个运输过程的一种运输方式。

  平均而言,一个标准箱进行海铁联运可给港口地域带来直接经济效益6000元,对于南沙港而言,如果将30%的集装箱改为海铁联运,潜在经济价值就超过200亿元。

  

  (三)充满水的稻田中,如何修建货运铁路?

  货运铁路与我们经常接触的客运铁路有很大不同,除了货运铁路的载重量要求更高外,配套设施也有所不同。

  客运铁路需要车站和候车室,货运铁路则需要配套建设堆栈和站场用于货物的中转。

  其中,万顷沙车站最有代表性,站场总长2188米,总建筑面积达4平方公里。

  站场的修建本身难度并不高,但万顷沙地处江海之滨,地基松软,地下水极为丰富,地表的80%都是水塘。

  

  (万顷沙站原址,土质十分软弱的水田)

  要修建铁路和堆栈,必须进行高强度的地基加固,最简单有效的办法就是通过大量的填方将土质密实、将水分排走。

  考虑到珠三角地区的海拔很低,又经常受到台风和洪水侵袭,所以整座场站需要架高5米,大概要用掉33万立方米的土方,再加上其它线下工程,总共要耗用超过53万立方米的土方,按照每车运输10立方米土方计算,光是填方就需要5万车次。

  

  (货运铁路的场站)

  除了简单填方外,还需要对地基进行打桩加固。

  在地基处理时,工程师们采用26000根直径60公分的加固桩基,均打入16至20米深,直至触及粉质黏土层或砂层。

  承载桩采用的是高压旋喷桩,它是用高压旋喷钻机将钻桩管打入预定深度后,以高压向四周旋转喷注水泥浆,并一节一节向上提拉旋喷位置,让水泥和周围土体相互融合形成的加固桩基。

  较之传统的预制管桩,高压旋喷桩的加固效果好、效率高,且能够节省20%的原材料。

  

  除此之外,工程师们还配合堆载和真空预压的方法进行加固。

  真空预压是将大量排水塑板和排水管插入地基,封闭一定区域后通过抽水形成内部负压使得地基自然收缩下陷然后再填土压实。堆载预压则是将足够重量的土方或者预制板放置在软基区域,利用静压力的长时间作用压实地基。

  通过这两种方式,工程师们将土体中的水排出,同时令土体密实,增强土体的抗压强度,使之足以承担起上层建筑。

  站场的修建需要打26000根加固桩,而打一根加固桩平均要两个多小时才能完成,为了应付如此庞大的工作量,施工队采用18台高压旋喷钻机同时施工,同时采用了“一管到底”和“自动后台”的新工法。

  在过去的工法中,使用型号为MJG-50的高压旋喷钻机,打桩过程中需要人工不断地将钻桩管接起来,不仅费时费力,而且还要通过人工调节钻桩垂直度。而改用SP-5A新型高压旋喷钻机后,钻桩管的长度将直接配置为地质勘探部门测算的打桩深度,这就是“一管到底”。再加上液压自动调节钻桩垂直度的功能,省时省力又提高了施工精确度。

  “自动后台”则是指,从四个巨大的物料储罐中,通过自动化设备连接的水泥搅拌装置为高压旋喷钻机提供源源不断的水泥浆。整套工序看上去复杂,却仅有一名工人在操作,这些物料的配比和使用量数据都是写在程序中的,通过计算机来操作物料装填和搅拌,节省了大量的人力。

  

  如今这套创新的施工方法已经形成《地下水丰富的沿海地区超长高压旋喷桩施工工法》并申请了省部级新工法,且在中铁六局得到全面推广。

  结语

  

  预计到2020年10月,南沙港铁路将会建成通车。线路西端向北,通过广珠铁路连接京广铁路,辐射中南地区、西南地区;东端连接粤港澳深度合作示范区南沙区、广州港南沙港区,并可通过海铁联运辐射欧美、亚太和非洲等世界一百多个国家和地区,为中国的一带一路倡议发挥巨大作用。

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  编辑| 史文慧

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