跨越长城遗址设计施工方案

中煤陕西榆林能源化工有限公司神靖铁路集疏运通道中煤专用线段跨越长城遗址设计施工方案中煤陕西榆林能源化工有限公司二〇一六年一月目录TOC\o"1-2"\h\z\u目录 1一、 编制依据 4(一) 研究依据 4(二) 勘察及研究过程 4(三) 有关法规规定 5二、 工程概况 6(一) 线路地理位置和路径 6(二) 项目建设的标准及规模 6(三) 项目的进展情况 7三、 长城遗址及工程概况 7(一) 明长城遗址概况 7(二) 保护范围内工程概况 8四、 铁路线路绕避长城遗址方案比选 8(一) 方案说明 8(二) 针对明长城部分方案比较及优缺点分析 9(三) 方案必选后选择 9五、 铁路跨越长城遗址的工程措施方案 9(一) 概况 9(二) 对明长城遗址的影响分析 11(三) 工程设计措施 12(四) 施工时文物保护方案及施工方法 13(五) 施工组织 16(六) 施工监理及应急预案 17(七) 运营期保护措施 18六、 铁路跨越长城遗址的初步意见 18跨越长城特大桥线路平面图跨越长城特大桥线路纵断面图中煤陕西榆林能源化工有限公司神靖铁路集疏运通道中煤专用线段跨越长城遗址设计施工方案编制依据研究依据2009年6月10日陕西省人民政府与中煤能源集团公司签订的《战略合作框架协议》；陕西省发展和改革委员会《中煤能源集团公司陕西榆林能源化工基地总体规划》有关意见的函（陕发改煤电函【2009】274号）；陕西省榆林市发展和改革委员会《关于同意神靖铁路集疏运通道中煤专用线段项目开展前期工作的函》（榆政发改函【2013】25号）；陕西省铁路支专线“十二五”及中长期规划。勘察及研究过程在编制项目可研期间，我公司和中铁第一勘察设计院集团有限公司从榆林市文物局了解到境内长城遗址众多，但管理办法没有出详细细则，具体仍参考《长城保护条例》执行，相关长城遗址资料由榆林市文物保护研究所、考古勘探队以及辖属横山县文管办负责且目前当地已完成境内长城第三次普查提供。相关专业继续走访和咨询了榆林市文管所、榆林市考古勘探队、横山县文管办，了解境内沿线各长城遗址的走向，并从相关行政主管部门获取第一手长城遗迹资料。我公司在市县文保单位的指导下，与市文物考古勘探队和工程设计单位联合对该项目涉及的文物保护单位再次实地踏勘，进一步勘测、核实、确认铁路与沿线涉及长城遗址的平面位置关系。经与国家文物局《关于陕西省长城认定的批复》（文物保函【2012】946号）比对，所获资料与公布的长城遗址一致。经实地勘察，线路所经路段为明长城遗址。在项目勘察期间，由于线路经由的既有龙泉墩商业街道与明长城斜交约45°交叉通过，明长城已形成既有破坏缺口。经研究优化，将原线路改线至已破坏的长城缺口处通过，采用32m简支T梁桥跨越。龙泉墩商业街道、明长城及铁路线路位置走向见首页图示。有关法规规定《中华人民共和国文物保护法》（2013年6月29日起施行）；《中华人民共和国文物保护法实施条例》（2003年7月1日起施行）；中华人民共和国国务院令第476号《长城保护条例》（2006年12月1日起施行）；《中华人民共和国环境保护法》（修订）（2015年1月1日起施行）；《中华人民共和国环境影响评价法》（2003年9月1日起施行）；国家文物局《关于陕西省长城认定的批复》（文物保函【2012】946号）；《古建筑防工业振动技术规范》（GB/T50452-2008）。工程概况线路地理位置和路径本铁路专用线项目位于陕西省榆林市横山县波罗镇马扎梁乡龙泉墩村，厂区至液化厂段线路自榆横铁路二期工程液化厂车站引出，沿榆横铁路方向至厂区，另一方向引出至产品站，路线全长6.257公里，单向一股道专用线铁路。线路跨越长城位置处为龙泉墩商业街道与明长城交叉处，采用32m简支T梁桥跨越，跨越处线路里程为DXK2+671。线路地理位置和路径示意图见首页项目建设的标准及规模标准铁路等级：III级，转水庙至大海则段I级；正线数目：单线，转水庙至大海则段预留双线条件；限制坡度：6/13‰均衡坡；最小曲线半径：一般800m，困难600m,疏解线400m；牵引种类：电力；机车类型：HXD系列；牵引质量：5000t；到发线有效长度：1050m；闭塞类型：自动站间闭塞；机车交路：由新丰镇机务段担当新丰镇至大海则矿、红石桥、液化厂、化工区南站的货机交路，液化厂机务运用段机车担当大海则矿至卸煤站、红石桥至化工区南站的货机交路。靖边东机务运用段担当靖边东至大海则矿区、红石桥等各装车站的机车交路。规模投资估算总额14.9亿元，其中静态投资13.2亿元，工期23个月。项目的进展情况本项目是榆林市重要支线铁路之一，由工程咨询公司对本项目进行了可研评审后，根据评审意见及有关要求进一步修改完善了可研报告。由西安铁路局进行了对初步设计图纸进行了审查。计划于2016年3月开始开工建设。目前各种前置性文件的报批手续基本办理完毕，地亩征拆工作基本完成。长城遗址及工程概况明长城遗址概况明长城遗址是2001年国务院批准的第五批国家级文物保护单位，东起鸭绿江辽宁虎山，西至祁连山东麓甘肃嘉峪关，从东向西行经辽宁、河北、天津、北京、山西、内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海十个省（自治区、直辖市）的一百五十六个县域，总长度8851.8公里。榆林地区的明长城东起府谷，西至定边，本线涉及的是榆林市横山县境内的明长城。经实地勘察，明长城遗址较为明显。参考河北段明长城的保护范围：以城墙为中心，向东、西两侧外延50m为保护范围，在保护范围外再外延100m为建设控制地带。保护范围内工程概况贯通方案在DXK2+671处以桥梁形式选择从明长城缺口处绕避跨越长城遗址方案。铁路线路绕避长城遗址方案比选本项目是榆横工业园区铁路的一部分，经现场勘测，长城遗址在本区域为南北走向，中煤铁路专用线为东西走向，铁路专用线与长城遗址交叉，交叉点铁路里程为DXK2+670，根据《长城保护条例》，我公司研究了下穿长城遗址和跨越长城遗址的方案比选。方案说明1、下穿长城遗址方案线路从厂区内卸煤站引出，上跨B1路，B1路路面在跨越点标高为1138.05，铁路轨面标高为1145.76，铁路跨越过B1路后足坡下行，约680米后与长城遗址交叉。根据铁路《线规》高程可下降约4米，铁路轨面在交叉点高程为1141.76，长城遗址标高为1137.60。所以，此处铁路下穿长城遗址方案不可行。2、跨越长城遗址方案本方案线路的位置与下穿长城遗址方案线路位置重合，线路由于受到B1路路面标高控制，线路在跨越长城遗址位置高程较高，可以自由上跨长城遗址，我公司同设计院研究了跨度为32m梁桥跨形式跨越方案。3、绕避跨越长城遗址方案由于设计线路附近既有龙泉墩商业街道与明长城有一交叉处，此处明长城已经被破坏形成事实缺口，本方案拟采用通过线路绕行方式从此交叉口处采用32m梁桥形式跨越，与明长城轴线近似正交。通过与榆林市城建规划相关部门的协调，龙泉墩街道交通净空4.5m，净宽20m，拟采用的方案可满足规划要求。针对明长城部分方案比较及优缺点分析方案二主要优点及缺点：优点是线路稍短，造价相对较低，施工干扰小；缺点是与明长城斜交角度约为60°，32m梁桥虽能够按照相关规范要求跨越，但是对既有长城遗址干扰大，不利于文物古迹的保护。方案三主要优点及缺点：优点是通过改线与明长城斜交角度达到80°，采用32m梁桥跨越边界富余量较大，施工时对既有长城遗址干扰较小，较有利于文物古迹的保护；缺点是造价略有增加，与榆林市规划部门协调、接口较多，对施工有一定干扰。方案必选后选择综上所述，选择方案三，从明长城缺口处绕避跨越长城遗址方案，并尽快办理相关报批手续。铁路跨越长城遗址的工程措施方案受地形地貌、环境敏感区分布限制和集运需求，贯通方案明长城遗址，方案以桥梁形式在DXK2+671处从明长城缺口处绕避跨越长城遗址。概况本工程与明长城遗址位置关系详见图。位置关系图及实景图片：现场位置关系图位置关系草图上跨明长城交汇地点处近景图对明长城遗址的影响分析本项目的修建是为吸引区域现代煤化工产业提供强有力的运力支持，进一步强化、完善陕北地区的交通基础设施，拟以19-32m桥梁形式跨越以毛乌素沙地为自然基础的明长城遗址。根据《长城保护条例》，项目穿越形式符合保护条例要求，但施工期土石方工程可能会破坏明长城遗址的地下结构，桥梁施工和运营期列车运行产生的振动可能会增加遗址结构的不稳定性，需采取适当措施。在下阶段设计中，应根据长城影响报告提出的该段长城城墙遗址的地下结构形式和报告中预测的同类地区列车通过长城时长城纵向、竖向、横向的地面振动速度，比对《古建筑防工业振动技术规范》允许值，最大限度增加桥下净空，以降低铁路运营期产生的振动影响，将振动影响降至最低，同时桥墩距离遗址较近时，应做好围挡，严禁施工营地、取弃土（渣）场等大临工程置于长城保护范围和建设控制地带内，并提高施工人员的环保意识，避免在上述范围内进行任何破坏遗址的行为，尽最大力度做好文物保护管理工作并建立突发事件应急机制，一旦施工引起突发性的危及文物安全和文物保护工作秩序事件，应第一时间通知文物保护行政主管部门，在其指导、评估下，进行抢救性挖掘和后续修复、保护工作。工程设计措施桥位概况线路于DXK2+671位置附近跨越明长城遗址，线路至地面高度约4至5m。现存城墙整体保护一般，并有一道路已对其进行了破坏，东西两侧均为沙地。工程地质情况根据现场调绘及工程地质勘探揭示，桥址区勘探深度范围内底层为：第四系全新统风积层（Q4eol）、第四系全新统冲积层（Q4al）、侏罗系中统安定组（J2a）砂岩。桥孔布置根据现场情况以及跨越点里程和角度，以长城遗址轴线及商业街道轴线交点为中点，本跨采用32m简支梁进行跨越。目前，全桥为单线铁路桥，桥跨布置为19-32m预应力混凝土简支T梁，桥梁全长640.63m，中心里程为DXK2+442.5。墩台与基础桥墩采用圆端形实体墩，桥台采用T台，根据地质情况，基础采用Φ1.0m桩基础。施工时文物保护方案及施工方法总体施工方案为减小期间对明长城遗址的影响，在施工区域外围设置消声沟，并沿城墙四周设置排水沟引至远端渗沟的方式对既有城墙进行保护，防止雨水进一步浸泡。桥梁钻孔灌注桩基础施工时，泥浆池设置于桥墩远离遗址侧，并对钻渣、泥浆及时进行外运处理，避免污染现场环境。承台开挖时采用钢板桩支护开挖以减小基坑开挖尺寸。梁部采用梁场预制统一铺架，施工期间严格管理，避免高空落物或机械倾覆对遗址造成破坏或影响。经过现场实地测量放线后明长城左端头距离桥中心30m，明长城右端头距离桥中心32m。施工时对明城墙的保护措施平面布置见下图：施工时对明城墙的保护措施平面布置图施工时对明长城的具体保护方案和施工方法①机械施工过程中对明长城的保护在上跨明长城施工过程中，机械施工在管理不当的情况下会造成对长城遗址的破坏，因此在明长城附近使用机械进行现场施工时，必须有施工队长和安全防护员进行现场指导。在施工过程中机械作业区域距离明长城遗址消声沟的安全距离不大于5m，并且在明长城附近进行挖沟，以减小机械施工对明长城的影响。在施工过程中。针对以下机械进行严格控制：挖掘机在开挖基坑过程中其作业半径不得超过消声沟外边界；吊车在吊装过程中吊装作业半径不得超过消声沟外边界；装载机在施工过程中由于灵活性比挖掘机和吊车高，在作业时需加大防护和引导指挥，确保装载机作业不得超过消声沟安全距离。②人员在施工过程中对明长城的保护在施工人员进场前组织进行中华人民共和国文物保护有关规定的学习，使施工人员详细了解明长城的意义，同时在施工场地悬挂警示标语——“国家文物，人人爱护，破坏犯法”来警示施工人员保护明长城的重要性。③排水沟设置为了避免雨季施工对于明长城遗址的影响，拟对明长城采用排水沟进行保护，排水沟设置原则为“以排为主、以堵为辅”。排水沟采用混凝土浇注，结构尺寸为60×60×60cm，浇注混凝土厚度为15cm，同时通过夯筑砌补的方式填补遗址本体表面已经形成的冲沟，恢复遗址本体表面排水，最后整体排水通过临时排水沟排入到渗沟处以防止遗址本体进一步受雨水的冲蚀破坏，具体设置方案见总体方案中平面布置图。④消声沟设置为了避免在施工过程中因钻孔、桩基桩头凿除或机械施工过程中因振动过大而影响到明长城遗址，拟采取明长城两侧进行消声沟开挖来减弱外界因素对明长城的影响，遗址本体可依赖消声沟提高本体的整体稳定性。这种工艺技术方便、简洁，是治理遗址本体局部失稳的重要措施，消声沟开挖尺寸为：1m（宽）×1m（深），具体施工开挖路线见总体方案中平面布置图。⑤设置墙基排水明长城遗址墙基及墙顶区域容易形成较大的汇水面，顶部集中水流和根部的积水是遗址本体破坏的主要原因。拟采用三七灰土，就地夯实形成不小于5%的坡度，宽度尽量控制在60cm以上，以散水的形式对施工区域附近明长城本体根部进行组织排水。具体可根据地形及周围环境适当变化。⑥稳定性监测明长城受多年自然风雨的洗礼，遗址本体出现不同程度的各类病害，甚至局部坍塌。为有效的防治即将坍塌的遗址本体，拟对遗址本体进行前期、施工过程及措施实施后的稳定性监测。通过实时监测数据准确把握遗址本体的变化、位移趋势及大小，以指导保护加固措施的实施。具体方法如下：a、根据现场实际情况在施工区域范围内进行布设沉降、位移观测点；b、沉降观测点和位移观测点按照每隔10m进行对称布点；c、采用DSZ3精密水准仪进行沉降位移观测，并及时将数据输入计算机进行数据处理。d、根据数据处理结果，分析变形趋势及外力影响情况，并指导现场施工。⑦钢板桩加固由于上跨长城简支梁墩台基础施工时对长城遗址可能产生不利影响，因此基坑开挖过程中要采用钢板桩加固防护，待钢板桩施工完成后，再进行基坑土方开挖至基底。如下图所示：墩台基础基坑开挖时钢板桩加固示意图施工组织科学的施工现场布局是降低施工振动的重要途径，应在保证施工作业的前提下，固定作业场地、施工营地、施工场地的布局尽量远离长城。施工车辆，特别是重型运输车辆的运行通路，避免穿越长城，施工便道的布设尽量远离长城。尽可能将产生振动的施工设备置于远离长城的位置，以避免振动影响周围环境。在靠近长城区段施工时，禁止使用打桩机、夯土式压路机等强振动的机械。对钻孔桩施工中产生的泥浆，应及时处理，防止污染周围环境。施工结束后，废油、废沥青、废水泥、废混凝土等建筑垃圾，应及时处理。含有有害物质的建筑垃圾须专门处理。科学管理、做好宣传工作和文明施工在保证施工进度的前提下，倡导科学管理；做好施工人员的环境保护意识的教育；大力倡导文明施工的自觉性，尽量降低人为因素造成施工振动的加重。为了有效地控制施工振动对长城的影响，除落实有关的控制措施外，还必须加强环