一條高鐵建三座跨海大橋。4月6日，由在漢央企鐵四院設(shè)計的新建福州至廈門高鐵迎來重大進(jìn)展——安海灣特大橋主橋合龍，這是全線最后合龍的跨海大橋，成為中國跨海高鐵先行先試的樣板工程。安海灣特大橋由中國鐵建鐵四院設(shè)計、中國鐵建大橋局承建，全長9460米，通車后，時速350公里的動車只需98秒就可風(fēng)馳電掣跨越大海通過大橋。

福廈高鐵正線全長277公里，是我國“八縱八橫”沿海高鐵通道的重要組成部分，預(yù)計明年通車。這條高鐵是我國目前已建在建高鐵中橋梁結(jié)構(gòu)最多樣復(fù)雜的高鐵，結(jié)構(gòu)迥異、外形多樣、技術(shù)各具千秋的橋梁是其最大特色。

從開始謀劃到施工至今，武漢的橋梁工程師們“十年磨一劍”，以一系列技術(shù)突破成就了諸多“世界之最”。

■全線84座橋梁畫了4萬張圖紙，復(fù)雜橋梁“一橋一策”

來自武漢的楊恒是鐵四院福廈高鐵橋梁負(fù)責(zé)人，2014年就開始參與福廈高鐵的設(shè)計，這是他參與負(fù)責(zé)的第二個鐵路項目，一跟就是8年。

“見證了這個項目從圖紙變成現(xiàn)實(shí)，特別不容易。”楊恒還記得，2015年第一次去踏勘泉州灣大橋現(xiàn)場時，是坐船去的，那時正逢漲潮，在起伏的海面上小船十分顛簸，幾度擔(dān)心掉到海里。但為了測量海底地形、解決現(xiàn)場施工問題，他克服內(nèi)心的恐懼，一次次坐上船……

在山林里踏勘時，福建氣候暖濕蚊子多，即使做了防護(hù)，楊恒還是經(jīng)常被蚊子咬，一咬一個包，這樣的環(huán)境適應(yīng)了好幾個月。

2017年3月全線橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計一次性評審?fù)ㄟ^后，楊恒和同事只用了3個多月的時間，不分晝夜趕畫施工圖，保證項目如期開工。

鐵四院橋梁院副總工程師王德志說，福廈高鐵橋梁長度占65%，雖然這個比例不算特別高，但是橋梁的復(fù)雜程度卻是國內(nèi)罕有的。“全線僅橋梁專業(yè)的圖紙，就畫了4萬張。”

在接手這個項目時，王德志就已經(jīng)“做好打一場硬仗的準(zhǔn)備了”。這條高鐵的建設(shè)條件異常復(fù)雜，位于臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，需海上深水施工，深厚軟基、濱海灘涂多，地形地貌復(fù)雜、道路管線眾多，跨越或臨近既有鐵路安全風(fēng)險大。

用一組數(shù)據(jù)來看：福廈高鐵正線新建橋梁84座，共跨越8處江海航道，飛躍15處鐵路線，上跨高速公路、國道省道及城市道路127處，其中超過150米的大跨橋梁有12座。

全線橋梁類型較多，有斜拉橋、大跨連續(xù)剛構(gòu)、T構(gòu)、無支座整體剛構(gòu)、連續(xù)梁……復(fù)雜大跨橋梁多，特殊結(jié)構(gòu)總長37.7公里，占橋梁長度的19%以上。

工程建設(shè)設(shè)計先行，鐵四院整個橋梁團(tuán)隊超前謀劃、做足功課，針對不同類型的復(fù)雜橋梁“一橋一策”，反復(fù)比選最佳方案，誕生了系列創(chuàng)新之舉：烏龍江特大橋為國內(nèi)外首座四線高低塔不對稱鐵路斜拉橋;太城溪特大橋做到上跨高速轉(zhuǎn)體全程交通無封鎖;木蘭溪特大橋為國內(nèi)首座鋪設(shè)無砟軌道的混凝土斜拉橋，距平行的福廈鐵路最近僅6米……

■跨海大橋首用無砟軌道，福廈高鐵時速350公里無“限速點(diǎn)”

作為一條沿海高鐵，福廈高鐵三跨海灣，分別橫渡湄洲灣、泉州灣、安海灣，建設(shè)了三座跨海高鐵橋，總長19公里，各有特色又一脈相承。

鐵四院橋梁院高級工程師聶利芳介紹，此次合龍的安海灣特大橋長9460米，主橋主跨300米，從外觀看像微張的扇貝，與福建“海絲文化”相契合。

湄洲灣跨海大橋和安海灣特大橋首次在跨海大橋中采用無砟軌道，其中安海灣特大橋是無砟軌道應(yīng)用于跨海高鐵上的最大跨度。350公里/小時的速度通常在無砟軌道上才能跑出。

楊恒解釋，整座特大橋，沒有一顆道砟碎石，避免了碎石道砟卷起飛濺而危及列車安全的現(xiàn)象，且后期養(yǎng)護(hù)維修工作量小。無砟軌道的鋪設(shè)真正實(shí)現(xiàn)高鐵跨海不減速，海上速度達(dá)到與陸地相同的350公里/小時，消除了這條沿海高鐵通道的“限速點(diǎn)”。不降低乘坐體驗的同時，實(shí)現(xiàn)硬幣擺在全速行駛的高鐵上不倒的硬指標(biāo)。

另一座跨海大橋——泉州灣跨海大橋主跨400米，雖然鋪設(shè)的是有砟軌道，但通過采用聚氨酯“固定”道床和道砟，同樣可跑出350公里/小時的速度。

大跨度高鐵橋一般采用斜拉橋，但斜拉橋結(jié)構(gòu)變形較大，如何保證跨度又兼顧剛度是設(shè)計的關(guān)鍵。經(jīng)過反復(fù)試驗，鐵四院團(tuán)隊大膽提出鋼混結(jié)合梁形式，破解了難題。

“鋼梁自重輕，適應(yīng)大跨度橋梁建設(shè)，混凝土橋面提升了橋梁剛度，兩者的結(jié)合滿足了高鐵列車高速通過的要求。”楊恒說，這個結(jié)構(gòu)應(yīng)用在了泉州灣和安海灣特大橋中，是世界鐵路斜拉橋首次全橋采用鋼混結(jié)合梁。此外，安海灣特大橋主梁采用了流線箱形結(jié)構(gòu)并附加減少風(fēng)振的措施，試驗結(jié)果顯示，大橋8級大風(fēng)下可實(shí)現(xiàn)高速列車不限速，11級暴風(fēng)下不封閉交通。

■防腐新突破：石墨烯防腐涂裝讓跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)壽命超30年

在海上建橋，必須克服高鹽、高濕、強(qiáng)紫外線的強(qiáng)腐蝕大氣環(huán)境，防腐設(shè)計尤為重要。

在泉州灣跨海大橋的岸邊有一個防盜籠，里面掛著很多小鋼片，這些鋼片添加了不同比例的鎳元素。通過不定期取樣觀察，檢測在海洋環(huán)境下的腐蝕數(shù)據(jù)，至今這個掛片試驗持續(xù)了5年。

為填補(bǔ)我國耐海洋大氣腐蝕鋼的鋼種空白，鐵四院聯(lián)合鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院等單位開展了系列試驗。

“經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，采用鎳含量3%和1%的耐候鋼是可行的，分別應(yīng)用在泉州灣跨海大橋索塔鋼錨梁和支座上，可保證長效耐久及安全。”鐵四院泉州灣特大橋主橋負(fù)責(zé)人曾甲華介紹，這種耐海洋大氣腐蝕鋼不用涂裝，通過表面形成致密穩(wěn)定的鈍化銹層，阻止氯離子滲透，“以銹制銹”，實(shí)現(xiàn)全壽命期的長效防腐。

安海灣特大橋也采用了這一鋼材，福廈高鐵成為全球首個采用免涂裝耐候鋼的大型跨海工程，推動了世界耐候鋼橋向海洋延伸。

跨海大橋其他需要涂裝的部位，鐵四院聯(lián)合北京航空材料研究院研發(fā)應(yīng)用了石墨烯防腐涂裝體系，可實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)在海洋腐蝕大氣環(huán)境下30年及以上的超長壽命耐久目標(biāo)，是目前國內(nèi)外設(shè)計防腐壽命最長的防腐涂裝體系。

“福廈高鐵的橋梁設(shè)計積極采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料，充分體現(xiàn)我國鐵路橋梁的建設(shè)水平，特別是在跨海橋梁的建設(shè)上取得了豐碩成果，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)引領(lǐng)效應(yīng)，為后續(xù)我國其他高鐵橋梁的建設(shè)提供了借鑒。”鐵四院橋梁院總工程師嚴(yán)愛國表示。

據(jù)統(tǒng)計，截至目前，鐵四院橋梁院設(shè)計建設(shè)的高鐵橋梁總長度占中國高鐵橋梁建設(shè)的40%以上，是武漢軍團(tuán)在橋梁領(lǐng)域的又一張靚麗名片。

(記者 王謙)

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