兰新高铁穿越大风区线路选线及防风措施设计_王争鸣

Design of Ｒoute Selection and Windproof Measures for Strong Wind － hit Section of Second Double Line of Lanzhou － Urumqi Ｒailway
WANG Zheng － ming （ China Ｒailway First Survey ＆ Design Institute Group Co． Ltd，Xi’ an，Shanxi 710043 ， China） Abstract： Ｒesearch purposes： As the importance and difficulty of railway project， design of route selection and enginering measures is closely related to the economical efficiency and reliability of project． During the second double line of Lanzhou － Urumqi railway design，through analysis of the major elements，the principles are considered in the design of route selection along 100 － kilometer wind area． Aiming to prevent the hazard of wind，the scientific research has been conducted in the design of subgrade，bridge and anti － wind tunnel，based on the extensive site investigation， we propose the specific windproof design measures for 200 km / h railway． Ｒesearch conclusions： （ 1 ） The wind hazard of many aspects is existing in Lanzhou － Urumqi railway line，and the second railway line with higher speed and lighter body of rolling stock is estimated to be even worse， thus， study of route selection and design of windproof measure is very important． （ 2 ） The impact of wind is prove to be the significant control factor for route selection in 100 － kilometer wind area． In addition，the alignment shall be selected as per project function，geological condition，environmental protection，safety and economical efficiency，such principles shall be followed． （ 3 ） The alignment that is parallel on the south of existing railway line in 100 － kilometer wind area can meet
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百里风区概况
百里风区地形地貌特点
百里风区为哈密、 吐鲁番盆地北缘天山南麓山前 冲、 洪积平原区。地形平坦开阔， 略有起伏， 地面高程 700 ～ 1 050 m， 多为典型的戈壁荒漠地貌， 区内人烟稀 少。风区地表多为第四系覆盖， 个别段落基岩裸露。 属中温带干旱大陆性气候区， 以气候干燥， 降雨量小， 冰冻期长， 昼夜温差变化较大， 春、 秋多风， 夏季短促而 炎热， 冬季漫长且严寒为其主要特征。 2． 2 百里风区大风特点 综合分析百里风区 13 个观测站所积累的观测资
2015 年 1 月 第 1 期（ 总 196 ）
铁 道 工 程 学 报 JOUＲNAL OF ＲAILWAY ENGINEEＲING SOCIETY
Jan 2015 NO． 1 （ Ser． 196 ）
文章编号： 1006 － 2106 （ 2015 ） 01 － 0001 － 06
兰新高铁穿越大风区线路选线及防风措施设计
分布以十三间房附近为最大， 东西两端递减； 二是， 风期长， 主要风口一年中的大风天数也相当 高， 大于 8 级风的大风天数基本上都超过百天， 大于 12 级的概率约在 10% ～ 15% ； 三是， 季节性强， 每年冬春交替季节大风最为集 占全年大风天数的 30% 以上， 风速也最大。 盛行 中， 风向稳定， 风区 8 级及以上大风风向中盛行风向集中 在 NNE 至 NNW 方向上； 四是， 起风速度快， 起风速度约在 15 ～ 40 min 内 风速可由 0 ～ 5 m / s 迅速增加到 19 ～ 20 m / s 以上； 12 级及以上大风过程持 五是， 大风持续时间长， 续时间最长为 40 h； 六是， 风区风速分布地域特征明显， 风速以红层西 l 测风站附近为最大， 猛进东测风站次之， 并分别以这 两点为中心， 向东西两侧递减； 七是， 风加沙， 沿线气候极度干旱， 沙害也严重， 风 起沙飞， 对铁路列车危害极大。 2． 3 风灾对铁路的危害 风灾对既有兰新铁路的危害主要体现在影响车站 作业， 造成路基风蚀和沙埋、 毁坏铁路设备、 影响电气 干扰线路正常运输、 吹翻列 化区段接触网稳定和受流、 ， ， 车等方面 给铁路运输造成巨大损失 大风对铁路列车 运行安全及运输畅通已构成严重威胁

收稿日期： 2014 － 11 － 13 1957 年出生， 作者简介： 王争鸣， 男， 教授级高级工程师， 全国工程勘察设计大师。
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the functional requirement． Furthermore， this proposal could mitigate the wind hazard， minimize the environmental impact and save the cost as well through taking feasible windproof measures． （ 4） The wind － shield wall is mainly adopted as the windproof measures in subgrade section． The major types of wind － shield wall including cantilever，counterfort，column ＆ plate type were adopted respectively in sections of different height of embankment and depth of cut，considering the division of wind area， distribution of wind speed， frequency characteristics． （ 5 ） Adoption of wind － shield barrier which is made of steel structure on bridge and u － shaped girder can assure the safety of bridge structure and wind － shield barrier itself． （ 6 ） To reinforce the windproof measurse，windproof open － cut tunnel was built partially in core of 100 － kilometer wind area． （ 7 ） The selection of route selection and design of windproof measures studied in this paper are avaiable for references in the design of similar projects． Key words： second double line of Lanzhou － Urumqi railway； 100 － kilometer wind area； route selection； windproof measures 料
王争鸣


（ 中铁第一勘察设计院集团有限公司 ， 西安 710043 ）
摘要： 研究目的： 铁路选线设计及工程措施设计是项目设计的重点和难点， 直接关系到项目建设的经济性及可 通过分析提出穿越百里风区段选线原则及综合比选要点 。针对风灾对铁路的 靠性。结合兰新高铁工程实施， 危害， 开展路基、 桥梁、 防风明洞等防风科研， 提出关于时速 200 km 铁路有针对性的防风措施设计 。 研究结论： （ 1 ） 风灾对既有兰新铁路存在多方面的危害， 兰新高铁速度快、 车体轻， 威胁更大， 线路方案研 究及防风措施设计十分重要； （ 2 ） 穿越百里风区段线路走向选择， 风灾影响是重要的控制因素， 同时要坚持功 能选线、 地质选线、 环保选线、 安全选线、 经济选线的原则； （ 3 ） 兰新高铁穿越百里风区段采用沿既有兰新线南 侧并行方案满足功能需求的同时， 通过易于实施的防风措施既减缓风灾危害， 而且可以减少环境影响， 节省工 其结构形式主要有悬臂式 、 扶臂式、 柱板式等类型， 结合 程投资； （ 4 ） 路基防风工程以挡风墙为主要结构形式， 风区划分、 风速分布及频率特征， 在不同的路堤高度和路堑深度分别确定； （ 5 ） 桥上防风屏均采用钢结构， 桥 梁采用具有防风作用的槽形梁， 可有效解决结构和防风等安全要求； （ 6 ） 在百里风区风力强劲的核心区段， 为 加强防风措施， 设置部分防风明洞； （ 7 ） 本文所述的线路选线及防风措施设计可为类似项目设计提供参考 依据。 关键词： 兰新二线； 百里风区； 线路选线； 防风措施 中图分类号： U212． 35 文献标识码： A
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概述
， 百里风区环境具有以下特点： 一是， 风速高， 百里风区最大风速达 60 m / s， 风速
新建兰州至乌鲁木齐第二双线铁路 （ 以下简称兰 新高铁） 设计时速为 200 km 以上， 线路全长 1 776 km， 穿越大风地区总长度近 580 km。大风地区大风频繁， 风力强劲， 所经大风地区是世界上铁路内陆大风风速 最高、 风灾最严重的地区之一。 风季经常造成既有兰 并多次引发列车脱线、 吹翻列车的重 新铁路中断行车， 大事故， 给铁路运输造成巨大损失， 大风对铁路列车运 行安全及运输畅通已构成严重威胁 。随着兰新高铁列 车运行速度的提高， 对大风条件下的行车安全提出了 更高要求。 铁路风害在设计阶段应给予足够重视， 前期线路 选线中应综合比选确定通过风区的线路方案 ， 并科学 提高工程结构抗风能力， 是非常关键和 选定防风措施， 重要的。兰新高铁沿线主要通过甘肃境内安西风区和 新疆境内的烟墩风区、 百里风区、 三十里风区、 达坂城 风区五大风区， 其中新疆境内的百里风区是长度最长 、 风力最强的最典型风区。本文就兰新高铁穿越百里风 区， 从线路选线原则、 线路走向方案研究、 防风措施设 计等全过程提出科学、 合理的设计。