跨越山海的鋼鐵巨龍

　　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

　　作業軌道車運行在福廈高鐵廈門北站內。丁波 攝

　　作業人員正在操作大型養路機械進行道岔搗固作業。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全部完工，現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的飛速發展，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。”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實，每一座橋梁、隧道，甚至許多細節，他都如數家珍。

　　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境，福廈高鐵各參建單位積極開展自主創新和科技攻關，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。

　　據中鐵十二局福廈2標項目經理張紅濤介紹，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。”

　　與傳統隧道施工采用的“人海戰術”不同，為解決極端的地質環境所帶來的難題，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。網友直呼：“時代變了，修鐵路現在拼的是‘腦子’。”

　　從藍圖到現實，數字施工與智慧建造技術在福廈高鐵全生命建設周期中發揮著關鍵作用。

　　“福廈高鐵以BIM+GIS（建筑信息模型+地理信息系統）技術為核心，綜合應用物聯網、云計算、移動互聯網、大數據等信息技術，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助管理系統”，完成了BIM建模，做到大橋制、運、架全過程作業狀態監控。

　　“BIM技術實現了傳統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經理宋雷，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為開發平臺的智慧工地系統上，“四電”智能裝備不再是“單機版”，而是進入聯網模式。“智慧安全體驗區、接觸網智能預配區、智能建造基地等一系列成果，實現對鐵路四電工程全生命周期的可視化、數字化、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、數據語言、衛星攝影等技術，讓高鐵運維實現可視化，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，施工期間協調以及組織難度極大。不過，讓他這個從業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、工法創新，先后進行海上超長棧橋、潮汐區圍堰、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驗。

　　如何讓重達1000噸的高鐵箱梁穩穩地落在橋墩上？“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，還可提升25%的架梁速度。

　　“‘昆侖號’破解了‘千噸級’40米箱梁海域現澆施工的難題，既實現箱梁內、外模板的整體滑移精準定位，又實現連續循環作業。”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，在傳統支架現澆施工方法中，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，施工團隊研發出“多聯無支座交接墩主梁掛籃懸臂澆筑”施工技術，解決了傳統支架現澆施工存在的難題。

　　所謂“掛籃懸臂澆筑”，即通過掛籃的移動，創造新的作業面，完成橋梁的模板安裝、混凝土澆筑等施工作業，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。據了解，該標段施工現場長期經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，在大橋建成開通之后，這個健康檢測系統將一直伴隨著線路的運營，監測整個橋梁的健康并及時反饋有關數據，為后期運營提供安全保障。”劉福星說。目前該系統正在安裝完善，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“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節，也填補了我國高鐵建設領域的多項空白，實現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。據中國鐵建大橋工程局集團新建福廈鐵路7標項目經理部一分部副經理郭樹木介紹，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。

　　經過反復模擬試驗，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，采用全聯長鋼混結合梁，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權的CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道，實現時速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實。“未來，省內多座城市將可實現當日往返。”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。據城市發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）