从京张高铁八达岭长城站看中国力量

刘佳

（中国铁道博物馆，北京100055）

0 引言

铁路作为我国各个地区经济发展的基本保障，见证了我国综合国力的飞跃，几乎与社会经济发展所有的生产过程都息息相关。中国高铁的发展，推动解决了长期存在的铁路运输瓶颈制约问题，为实现人畅其行、货畅其流提供了可靠的运力支撑，也有效带动了产业结构优化升级，为实现经济发展方式转变发挥了推动促进作用，更有力促进区域经济协调发展，为构建新发展格局、实现经济持续健康发展注入新动能，这些也为交通强国、铁路先行提供了有力的支持。高铁从立项决策、勘察设计到工程实施、竣工验收再到运营使用、养护维修，除了需要投入巨大的人力、物力和财力以外，它所涉及的专业知识、应用的科学技术几乎涵盖经济学、工学、理学、管理学甚至交叉学等国内现有的所有学科，几乎触及国民经济的各个领域。因此，铁路是一项名副其实的“超级工程”，支撑它的也绝非仅仅是钢筋和水泥，而是一个国家经济实力与技术创新力量的综合体现。

1 京张高铁建造特点

京张高铁，全长174km，设有北京北站、清河站、八达岭长城站、张家口等10 座高铁站，于2019年12月30日正式通车(见图1)。在这个关键节点上京张高铁的正式运营，不仅助力京津冀一体化协同发展，同时还能为即将到来的2022年北京冬奥会，提供交通运营服务保障。除此之外，京张高铁是集智能建造、智能装备、智能运营为一体的现代化建设。智能建造：叠层进出站通道设计，进出站客流完全分离环形救援廊道设；实现紧急情况快速无死角救援，精准微损伤控制爆破，消除对文物和环境的不利影响；特大桥采用岸上拼装法最大限度保护水库水体。智能装备：京张高铁是我国首条智能化高铁，首次采用北斗卫星导航系统实现有人值守的无人驾驶；设计时速350km/h，张家口至北京最快只要47min；运用5G 技术实现列车上奥运赛事直播，还能抵抗-40oC 严寒。智能运营：一证通行、刷脸进站车站自动发车、区间自动运行。车站精准自动对标停车、自动开门防护，站内还有客运智能服务机器人为乘客提供导航、运输行李等服务。

京张高铁线上的八达岭长城站位于八达岭长城风景区内，距离古长城不到两百米，从出站口步行1～2min，即可乘缆车直接登上八达岭长城，领略万里长城的无限风光。因为八达岭长城站特殊的地理位置、特殊的地形地貌和特殊的历史背景，采取了特殊的工程设计、特殊的施工工艺，一举创造了当时的“四个之最”：世界最深的山岭地下火车站，最大埋深达102m，相当于在地下34 层修建了一座车站；世界最复杂的暗挖洞群车站，采用三层三纵的群洞结构，包含各类洞室78 个、断面形式88 种；世界旅客提升高度最大的高铁地下站，从地下平台层到地上出站口需要乘坐两次电梯，最大垂直提升高度达62m；国内单拱跨度最大的暗挖铁路隧道，车站两端渡线段单洞开挖跨度达32.7m。

2 建造八达岭长城站面临的突出困难

铁路的设计建造，不仅要考虑政治、经济和国防的需要，还要考虑铁路沿线地形、地质、水文等自然资源条件和村镇、交通、水利设施等情况，以提高铁路质量、降低工程造价、节约运营成本、提高社会经济效益。铁路建设的主要困难也多集中在立项决策、勘探设计和工程实施等阶段。

2.1 立项决策阶段面临的巨大挑战

由于京张高铁要途经八达岭长城、八达岭陵园以及詹天佑设计建造的铁路——京张铁路，既要保护拥有两千多年历史的世界文化遗产、中国人的文化图腾——长城，又要保护八达岭陵园和京张铁路青龙桥人字线，同时还要保证工程建设的可行性，八达岭长城站的选址成了最大问题。

2.2 工程实施阶段面临的突出困难

地质条件复杂，施工风险大。八达岭地区是典型的喀斯特地貌，花岗杂岩地区，岩性种类多，岩脉发育，岩体破碎，风化差异明显，变化频繁，若无法准确预测前方岩体情况和不良地质，将造成较大的施工风险。世界文化遗产核心区，环境保护要求严。位于长城风景区，隧道两次穿越国家重点文物保护单位、世界人类文化遗产——八达岭长城，人口流量大，历史文物多，对施工和运营的振动及防污等环保要求高。暗挖规模大、单拱跨度大，施工难度高。车站整体建筑面积为3.98 万m2、开挖22.58km，站隧过渡段最大开挖跨度32.7m，采用传统设计方法难以保证结构和施工安全。多维度洞群、洞室结构复杂、断面繁多，相互干扰严重。车站为三层三纵群洞布局，各类洞室达78 个，断面形式多达88 种，交贯面63 个，爆破对中夹岩体的刚度削弱显著，极易引起相互干扰、造成群洞结构破坏[1]。工作任务重、施工工期仅45 个月，施工组织难度大。

3 八达岭长城站的建成展现出的中国力量

为确保车站按期开工建设、高质量完工交付，确保京张高铁按期贯通运营，完成保障2022年冬奥会，服务京津冀地区一体化协同发展战略，响应“一带一路”倡议，通过科学论证、合理规划、精心设计、精细管理、精益施工，充分展示了工程设计能力、技术创新能力和装备制造能力[2]。

3.1 坚持以人为本和求真务实的态度，科学规划、精心设计，向世界展示中国智慧

从决策论证开始，即始终坚持务实严谨的科学态度，仅车站选址就开展了长达数年的研究论证，在项目规划、可行性研究、初步设计等关键环节，广泛征集地方政府及相关部门意见，积极邀请中国工程界、文物界等社会各个领域的专家学者参与讨论，如2018年获得国家最高科学技术奖的中国工程院院士钱七虎、90 多岁的中国文物界泰斗谢辰生等均参与过研讨[3]。在设计团队和各专业各领域专家召开的大大小小的各类会议中，有院士参加的就有四次，最多一次有6 名院士同时参与讨论。经过无数次的修改-讨论-修改，最终选择了体现以人为本的服务理念车站建在景区的方案。

在工程设计方面，研究提出以“建造更安全、更人文、更环保、更耐久地下车站”为目标的设计方案，创新提出了“尊重自然、形隐于山”的设计理念，首次开创了叠层进出站通道设计和环形救援廊道设计，科学、合理利用地下空间，在实现了建筑与山体环境融合、现代文明与文化古迹融合的同时，实现了紧急情况下快速无死角救援的目标要求。

3.2 坚持科技引领、技术创新，向世界展示了中国的科技创新能力

在工程建设阶段，项目团队联合高校、科研院所及施工建设单位，始终坚持科技引领，积极推进技术创新，开展科研技术攻关，研发了一系列新技术、新工艺、新材料。

在工程管理方面，积极运用BIM 施工管理技术，研发搭建了基于BIM+GIS 的三维管理平台，实现数据自动采集、信息互联互通和过程实时监控，支撑各参建方协同管理、辅助决策，整体把控施工进度，提高工作效率。

在施工建设方面，创建了“整体抽出式、局部压入式”的综合通风技术、引进了曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，简称BAF）污水处理技术、应用了微震微损伤精准爆破技术，为保证施工安全、减少环境污染和消除工程建设对文物不利影响，提供了必要、可靠保障[4]。

在质量控制方面，采用了预应力锚索技术和新型自黏式防排水一体技术，以及预应力锚索注浆材料新配方，并首次创建了长寿命混凝土制备、浇筑和养护技术，以防止发生渗漏水、衬砌裂损、底部翻浆冒泥等危害，提高工程质量、提升隧道的超长耐久性。

3.3 坚持使用新型大型先进国产装备，向世界展示中国装备制造能力

在建设过程中，施工单位与重点工程装备制造企业密切配合，投入使用了一批先进机械装备，重点配置了阿特拉斯全电脑三臂凿岩台车、三臂拱架安装台车、自动接杆锚杆钻机、快速接杆锚索钻机、混凝土喷射机械手等先进的隧道施工机械化专业设备，设计研发了全液压可调式超大断面衬砌台车，在为降低施工难度、保证工程进度提供了必要保证的同时，也向世界展示了中国大型装备的制造能力。

4 结语

综上，京张高铁八达岭长城站的建成使用，在向世界展示了中国强大经济实力的同时，也向世界展示了中国速度和中国智慧，展示了中国强劲的科技创新能力和装备制造能力。