跨越山海的鋼鐵巨龍

　　探訪我國首條跨海高鐵“福廈高鐵”

　　安海灣特大橋全景。冷雪冬 攝

　　湄洲灣跨海大橋斜拉式繩索一景。 張海根 攝

　　作業(yè)軌道車運行在福廈高鐵廈門北站內。丁波 攝

　　作業(yè)人員正在操作大型養(yǎng)路機械進行道岔搗固作業(yè)。徐亮 攝

　　連日來，寧波至廣州高鐵福州至廈門、漳州段（下文簡稱“福廈高鐵”）廈門北站施工現(xiàn)場熱火朝天。機器轟鳴、焊花四濺，分布在高空和地面工點上的建設者們加班加點，演繹著“速度與激情”。就在不久前，新建廈門北站的外立面裝修已經(jīng)全部完工，現(xiàn)在已轉入內部裝飾階段。新建廈門北站是我國在建的最大波浪形站房，也是福廈高鐵全線施工難度最大的車站，按照計劃，該工程將在本月底完工，為9月份全線開通運營奠定基礎。

　　長虹臥波，穿山越嶺。福廈高鐵全線開通運營后，乘客將迎來“坐著高鐵看大海”的全新體驗。據(jù)了解，福廈高鐵全長277.42公里，設計時速350公里，是我國“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)上至關重要的一塊拼圖，更以多個“世界第一”成為令世界驚嘆的工程奇跡，推動了我國高鐵橋梁技術走向深海，見證了我國高鐵事業(yè)的飛速發(fā)展，也見證了中華民族走在偉大復興路上的堅實腳步。

　　作為國內首條跨海高鐵，福廈高鐵的建設有多難？建設者是如何攻克重重難關的？建成后的福廈高鐵將給沿線群眾的生活帶來哪些改變？我們一起來探秘這條跨越山海的鋼鐵巨龍。

　　1 逢山開路遇水架橋，智繪“山海”藍圖

　　八閩大地、依山向海，峰巒疊嶂、水網(wǎng)交錯。“八山一水一分田”的地貌特征，使福建素有“閩道更比蜀道難”的說法。而山水阻隔，也是福廈高鐵建設者們繞不開的難題。

　　“福廈高鐵的設計建造從一開始便充滿了挑戰(zhàn)。”東南沿海鐵路福建公司工程部副部長陳琦，見證了福廈高鐵從設計圖紙一步步變成現(xiàn)實，每一座橋梁、隧道，甚至許多細節(jié)，他都如數(shù)家珍。

　　陳琦介紹，福廈高鐵全線瀕臨海灣，橋隧占比高達85%，高風險隧道4座，存在涌水涌泥、斷層破碎帶、采空區(qū)等不良地質，再加上特殊橋跨多、結構復雜等，建設施工難度很大。與此同時，福廈高鐵全線有百余處與高速公路、既有鐵路交叉或鄰近，安全管控難度大。

　　面對極端復雜的地質條件和外部環(huán)境，福廈高鐵各參建單位積極開展自主創(chuàng)新和科技攻關，應用多項新工藝、新技術，全力打造“精品工程、智能福廈”。

　　位于福州市閩侯縣和福清市交界處的楊梅山隧道是一段長達10.669公里的隧道，同時也是福廈高鐵全線最長的隧道。

　　據(jù)中鐵十二局福廈2標項目經(jīng)理張紅濤介紹，隧道施工需要穿過9處斷層、4處巖性侵入接觸帶及8處節(jié)理密集帶，極易引起涌水等地質災害。“最大涌水量達到7.5萬方。另外，隧道的埋深為397米，相當于下穿100層超高層建筑，存在高地熱、巖爆等不良地質災害，施工難度很大。”

　　與傳統(tǒng)隧道施工采用的“人海戰(zhàn)術”不同，為解決極端的地質環(huán)境所帶來的難題，楊梅山隧道的建設與施工單位按照“機械化+N”的思路，為機械設備安裝“大腦”、延伸“四肢”，用“變形金剛”代替人力施工，采用可視化鉆孔、三臂鑿巖臺車、水壓光面爆破相結合的數(shù)字化施工掘進方式，將爆破超挖控制在10毫米以內，在有效化解施工風險的同時，還創(chuàng)下了月掘進200米的全線施工紀錄。

　　楊梅山隧道的成功貫通打破了全線工程建設的瓶頸，給隧道施工提供了機械化、智能化、信息化樣板。網(wǎng)友直呼：“時代變了，修鐵路現(xiàn)在拼的是‘腦子’。”

　　從藍圖到現(xiàn)實，數(shù)字施工與智慧建造技術在福廈高鐵全生命建設周期中發(fā)揮著關鍵作用。

　　“福廈高鐵以BIM+GIS（建筑信息模型+地理信息系統(tǒng)）技術為核心，綜合應用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術，樹起了高鐵智能建設的新標桿。”東南公司工程部部長張志鵬說。

　　在福廈高鐵泉州灣大橋設計中，中鐵第四勘察設計院集團有限公司運用“橋梁配合施工三維協(xié)助管理系統(tǒng)”，完成了BIM建模，做到大橋制、運、架全過程作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控。

　　“BIM技術實現(xiàn)了傳統(tǒng)二維設計向三維設計的跨越。”中國鐵建電氣化局新建福廈鐵路四電標變電專業(yè)經(jīng)理宋雷，以高鐵的四電工程（通信、信號、電力和牽引供電工程）為例解釋。

　　在以BIM為開發(fā)平臺的智慧工地系統(tǒng)上，“四電”智能裝備不再是“單機版”，而是進入聯(lián)網(wǎng)模式。“智慧安全體驗區(qū)、接觸網(wǎng)智能預配區(qū)、智能建造基地等一系列成果，實現(xiàn)對鐵路四電工程全生命周期的可視化、數(shù)字化、全過程管理，減少碰撞與返工，提高建造質量、保證施工安全。”宋雷說，通過視頻、數(shù)據(jù)語言、衛(wèi)星攝影等技術，讓高鐵運維實現(xiàn)可視化，不僅能更加精細地查看沿線的情況確保安全，還讓高鐵的后期維護更加便利。

　　2 一橋一策攻堅克難，海中騰起“巨龍”

　　山，擋不住腳步；海，一樣可以跨越。

　　與普通橋梁相比，跨海大橋的修建不僅成本高，而且施工難度大。而福廈高鐵作為我國第一條真正意義上的海洋服役環(huán)境高鐵，從北向南依次跨過湄洲灣、泉州灣和安海灣三處難以逾越的天然屏障。

　　站在湄洲灣北岸向南望去，湄洲灣跨海大橋猶如氣勢恢宏的巨龍，橫亙在蔚藍的湄洲灣上。這座全長14.7公里的大橋，海域施工長度10.8公里，是國內首座跨海高鐵矮塔斜拉橋。

　　據(jù)中鐵十一局福廈4標分部總工李維介紹，大橋的施工便道是一條8米寬的主棧橋，人員、設備都要通過棧橋進場，施工期間協(xié)調以及組織難度極大。不過，讓他這個從業(yè)25年的橋梁建設“老人”感到更為頭疼的，是湄洲灣海域本身的施工環(huán)境所帶來的影響。

　　“有些施工要直接在斜巖、裸巖上進行，沒有覆蓋層，加上海洋潮汐造成水位變化，使樁基施工難度非常大。我們的施工承臺也是在海底下開挖，挖了足足13米，難度和風險是很大的。”為了克服這些環(huán)境因素，建設者們一邊推進工程建設，一邊針對海域特點進行工藝、工法創(chuàng)新，先后進行海上超長棧橋、潮汐區(qū)圍堰、大直徑深水樁基等技術革新。

　　不僅如此，為了減少高架橋箱梁段拼接縫的共振節(jié)點、減少橋墩占地面積、縮短建設周期、增加橋跨布置的靈活性等，湄洲灣跨海大橋除連續(xù)梁外，全部采用40.6米箱梁設計，這在高鐵施工中尚無可借鑒的經(jīng)驗。

　　如何讓重達1000噸的高鐵箱梁穩(wěn)穩(wěn)地落在橋墩上？“昆侖號”作為“助攻神器”閃亮登場。

　　“昆侖號”是世界首臺千噸級運架一體機，也是我國功能最全的高鐵橋梁提運架設備，不僅能滿足24米、32米、40米不同跨度的高鐵箱梁施工作業(yè)，還可提升25%的架梁速度。

　　“‘昆侖號’破解了‘千噸級’40米箱梁海域現(xiàn)澆施工的難題，既實現(xiàn)箱梁內、外模板的整體滑移精準定位，又實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)作業(yè)。”李維說，憑借這個神器，建設者僅用218天就完成了湄洲灣跨海大橋的架設任務。

　　2021年，湄洲灣跨海大橋和“昆侖號”運架一體機，分別入選年度央企“十大超級工程”和“十大國之重器”。

　　同樣面臨復雜水文環(huán)境的還有泉州灣跨海大橋，由于大橋地處臺灣海峽西岸地震高烈度區(qū)，在傳統(tǒng)支架現(xiàn)澆施工方法中，存在支架搭設難度大、工程量大等施工難題。

　　為適應無砟軌道鋪設的技術條件以及抗震要求，施工團隊研發(fā)出“多聯(lián)無支座交接墩主梁掛籃懸臂澆筑”施工技術，解決了傳統(tǒng)支架現(xiàn)澆施工存在的難題。

　　所謂“掛籃懸臂澆筑”，即通過掛籃的移動，創(chuàng)造新的作業(yè)面，完成橋梁的模板安裝、混凝土澆筑等施工作業(yè)，使橋梁不斷向兩側延伸，讓橋梁在空中“生長”，極大地提高了施工安全性及工效。

　　中交二航局福廈6標項目常務副經(jīng)理劉福星自豪地說：“這種形式在國內鐵路施工中尚屬首次，最多的時候我們有70對掛籃同時在上面施工。”

　　與此同時，對于劉福星和施工團隊來說，影響大橋施工的還有大風。據(jù)了解，該標段施工現(xiàn)場長期經(jīng)受六級以上大風侵襲，這不僅導致施工過程中物資調配難度大、一年中可施工時間短、施工安全風險高，還對大橋通車后的安全管理提出了更高的要求。

　　“對此，我們引入了健康檢測系統(tǒng)，在大橋建成開通之后，這個健康檢測系統(tǒng)將一直伴隨著線路的運營，監(jiān)測整個橋梁的健康并及時反饋有關數(shù)據(jù)，為后期運營提供安全保障。”劉福星說。目前該系統(tǒng)正在安裝完善，近期將開始試用。

　　除了要防震、抗風，面對高鹽高濕環(huán)境下橋梁重要結構的銹蝕問題，福廈高鐵也給出了答案。

　　泉州灣跨海大橋和安海灣特大橋的索塔鋼錨梁和支座創(chuàng)新采用耐海洋大氣腐蝕鋼——通過往鋼材里加入微量鎳元素，讓鋼材自身生成鈍化銹層，阻止海水中氯離子的滲透，實現(xiàn)“以銹制銹”的長效防腐效果，確保大橋使用壽命。

　　此外，施工單位還運用最新研發(fā)的超長、耐久防腐涂裝材料，讓橋梁的涂裝防護壽命達30年以上。

　　踏平坎坷成大道，精益求精造精品。在5年多的建設時間里，福廈高鐵建設者們堅持“一橋一策”，成功破解海風海水腐蝕、季節(jié)性臺風影響、高速鐵路橋梁變形等一系列難題。采用泥沙分離器、混凝土超灌提醒儀、超聲波檢孔儀、智能溫控系統(tǒng)等10余種最新施工技術、工藝，不僅打通了施工過程中的關鍵環(huán)節(jié)，也填補了我國高鐵建設領域的多項空白，實現(xiàn)了高鐵建設技術的新突破，因此被稱為“海上奇觀博物館”和“橋梁博物館”。

　　3 “跨海過橋不減速”，許一場奔赴山海的旅途

　　在跨海大橋上行車，受海上風力影響很大。通常來說，為了確保行車安全，通過這樣的路段需要減速慢行。但福廈高鐵卻實現(xiàn)了“跨海過橋不減速”。

　　安海灣特大橋，不僅是福廈高鐵跨海橋梁的收尾之作，也是世界無砟軌道橋梁“大跨”“跨海”的“開山之作”。

　　砟，在鐵路中指鐵軌周圍的小石塊。據(jù)中國鐵建大橋工程局集團新建福廈鐵路7標項目經(jīng)理部一分部副經(jīng)理郭樹木介紹，之所以將安海灣特大橋建成無砟軌道跨海大跨斜拉橋，主要是因為無砟軌道可避免道砟飛濺，其平順性、穩(wěn)定性好，車輛通過無需減速，但這種軌道對施工工藝、沉降控制等要求極高。安海灣特大橋自身“大跨”“跨海”的屬性，讓無砟軌道上橋極具挑戰(zhàn)。

　　經(jīng)過反復模擬試驗，大橋建設者和設計團隊找到了適應“大跨”“跨海”條件的鋼混結合梁結構參數(shù)，采用全聯(lián)長鋼混結合梁，主梁采用有效氣動措施，滿足了跨海大橋通行高鐵列車的技術要求；橋面鋪設擁有自主知識產(chǎn)權的CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道，實現(xiàn)時速350公里高鐵列車跨海過橋不減速。

　　“通車之后，時速350公里的高鐵列車開過650米長的主橋用時不到7秒，‘跨’過整個海域也只需98秒。”郭樹木說。

　　不過，在泉州灣跨海大橋上，有砟軌道也可以跑出無砟軌道的感覺。記者了解到，傳統(tǒng)有砟軌道的最高運營時速多為250公里，而泉州灣跨海大橋的通航孔主橋首次采用了聚氨酯固化道床結構“固定”道砟，使得高鐵列車在強風環(huán)境下也可以350公里時速通過大橋。“可有效避免碎石道砟飛濺，確保列車90秒即可平穩(wěn)跨過泉州灣。”劉福星告訴記者。

　　“跨海過橋不減速”，讓福州到廈門的時空距離從2個小時左右縮短至50分鐘。不僅如此，廈榕寧1小時交通圈、廈漳泉半小時交通圈也將因此成為現(xiàn)實。“未來，省內多座城市將可實現(xiàn)當日往返。”福建省第十四屆人大代表、福州市鐵辦主任張麗丹說。

　　這是一個具有示范引領意義的時代工程。據(jù)城市發(fā)展領域有關專家介紹，福廈高鐵所攻克的技術難題，未來將在我國更多地方有所運用。（本報記者 陳楠 通訊員 林丹）