跨越山海的钢铁巨龙

　　跨越山海的钢铁巨龙

　　探访我国首条跨海高铁“福厦高铁”

　　安海湾特大桥全景。冷雪冬 摄

　　湄洲湾跨海大桥斜拉式绳索一景。 张海根 摄

　　作业轨道车运行在福厦高铁厦门北站内。丁波 摄

　　作业人员正在操作大型养路机械进行道岔捣固作业。徐亮 摄

　　连日来，宁波至广州高铁福州至厦门、漳州段（下文简称“福厦高铁”）厦门北站施工现场热火朝天。机器轰鸣、焊花四溅，分布在高空和地面工点上的建设者们加班加点，演绎着“速度与激情”。就在不久前，新建厦门北站的外立面装修已经全部完工，现在已转入内部装饰阶段。新建厦门北站是我国在建的最大波浪形站房，也是福厦高铁全线施工难度最大的车站，按照计划，该工程将在本月底完工，为9月份全线开通运营奠定基础。

　　长虹卧波，穿山越岭。福厦高铁全线开通运营后，乘客将迎来“坐着高铁看大海”的全新体验。据了解，福厦高铁全长277.42公里，设计时速350公里，是我国“八纵八横”高速铁路网上至关重要的一块拼图，更以多个“世界第一”成为令世界惊叹的工程奇迹，推动了我国高铁桥梁技术走向深海，见证了我国高铁事业的飞速发展，也见证了中华民族走在伟大复兴路上的坚实脚步。

　　作为国内首条跨海高铁，福厦高铁的建设有多难？建设者是如何攻克重重难关的？建成后的福厦高铁将给沿线群众的生活带来哪些改变？我们一起来探秘这条跨越山海的钢铁巨龙。

　　1 逢山开路遇水架桥，智绘“山海”蓝图

　　八闽大地、依山向海，峰峦叠嶂、水网交错。“八山一水一分田”的地貌特征，使福建素有“闽道更比蜀道难”的说法。而山水阻隔，也是福厦高铁建设者们绕不开的难题。

　　“福厦高铁的设计建造从一开始便充满了挑战。”东南沿海铁路福建公司工程部副部长陈琦，见证了福厦高铁从设计图纸一步步变成现实，每一座桥梁、隧道，甚至许多细节，他都如数家珍。

　　陈琦介绍，福厦高铁全线濒临海湾，桥隧占比高达85%，高风险隧道4座，存在涌水涌泥、断层破碎带、采空区等不良地质，再加上特殊桥跨多、结构复杂等，建设施工难度很大。与此同时，福厦高铁全线有百余处与高速公路、既有铁路交叉或邻近，安全管控难度大。

　　面对极端复杂的地质条件和外部环境，福厦高铁各参建单位积极开展自主创新和科技攻关，应用多项新工艺、新技术，全力打造“精品工程、智能福厦”。

　　位于福州市闽侯县和福清市交界处的杨梅山隧道是一段长达10.669公里的隧道，同时也是福厦高铁全线最长的隧道。

　　据中铁十二局福厦2标项目经理张红涛介绍，隧道施工需要穿过9处断层、4处岩性侵入接触带及8处节理密集带，极易引起涌水等地质灾害。“最大涌水量达到7.5万方。另外，隧道的埋深为397米，相当于下穿100层超高层建筑，存在高地热、岩爆等不良地质灾害，施工难度很大。”

　　与传统隧道施工采用的“人海战术”不同，为解决极端的地质环境所带来的难题，杨梅山隧道的建设与施工单位按照“机械化+N”的思路，为机械设备安装“大脑”、延伸“四肢”，用“变形金刚”代替人力施工，采用可视化钻孔、三臂凿岩台车、水压光面爆破相结合的数字化施工掘进方式，将爆破超挖控制在10毫米以内，在有效化解施工风险的同时，还创下了月掘进200米的全线施工纪录。

　　杨梅山隧道的成功贯通打破了全线工程建设的瓶颈，给隧道施工提供了机械化、智能化、信息化样板。网友直呼：“时代变了，修铁路现在拼的是‘脑子’。”

　　从蓝图到现实，数字施工与智慧建造技术在福厦高铁全生命建设周期中发挥着关键作用。

　　“福厦高铁以BIM+GIS（建筑信息模型+地理信息系统）技术为核心，综合应用物联网、云计算、移动互联网、大数据等信息技术，树起了高铁智能建设的新标杆。”东南公司工程部部长张志鹏说。

　　在福厦高铁泉州湾大桥设计中，中铁第四勘察设计院集团有限公司运用“桥梁配合施工三维协助管理系统”，完成了BIM建模，做到大桥制、运、架全过程作业状态监控。

　　“BIM技术实现了传统二维设计向三维设计的跨越。”中国铁建电气化局新建福厦铁路四电标变电专业经理宋雷，以高铁的四电工程（通信、信号、电力和牵引供电工程）为例解释。

　　在以BIM为开发平台的智慧工地系统上，“四电”智能装备不再是“单机版”，而是进入联网模式。“智慧安全体验区、接触网智能预配区、智能建造基地等一系列成果，实现对铁路四电工程全生命周期的可视化、数字化、全过程管理，减少碰撞与返工，提高建造质量、保证施工安全。”宋雷说，通过视频、数据语言、卫星摄影等技术，让高铁运维实现可视化，不仅能更加精细地查看沿线的情况确保安全，还让高铁的后期维护更加便利。

　　2 一桥一策攻坚克难，海中腾起“巨龙”

　　山，挡不住脚步；海，一样可以跨越。

　　与普通桥梁相比，跨海大桥的修建不仅成本高，而且施工难度大。而福厦高铁作为我国第一条真正意义上的海洋服役环境高铁，从北向南依次跨过湄洲湾、泉州湾和安海湾三处难以逾越的天然屏障。

　　站在湄洲湾北岸向南望去，湄洲湾跨海大桥犹如气势恢宏的巨龙，横亘在蔚蓝的湄洲湾上。这座全长14.7公里的大桥，海域施工长度10.8公里，是国内首座跨海高铁矮塔斜拉桥。

　　据中铁十一局福厦4标分部总工李维介绍，大桥的施工便道是一条8米宽的主栈桥，人员、设备都要通过栈桥进场，施工期间协调以及组织难度极大。不过，让他这个从业25年的桥梁建设“老人”感到更为头疼的，是湄洲湾海域本身的施工环境所带来的影响。

　　“有些施工要直接在斜岩、裸岩上进行，没有覆盖层，加上海洋潮汐造成水位变化，使桩基施工难度非常大。我们的施工承台也是在海底下开挖，挖了足足13米，难度和风险是很大的。”为了克服这些环境因素，建设者们一边推进工程建设，一边针对海域特点进行工艺、工法创新，先后进行海上超长栈桥、潮汐区围堰、大直径深水桩基等技术革新。

　　不仅如此，为了减少高架桥箱梁段拼接缝的共振节点、减少桥墩占地面积、缩短建设周期、增加桥跨布置的灵活性等，湄洲湾跨海大桥除连续梁外，全部采用40.6米箱梁设计，这在高铁施工中尚无可借鉴的经验。

　　如何让重达1000吨的高铁箱梁稳稳地落在桥墩上？“昆仑号”作为“助攻神器”闪亮登场。

　　“昆仑号”是世界首台千吨级运架一体机，也是我国功能最全的高铁桥梁提运架设备，不仅能满足24米、32米、40米不同跨度的高铁箱梁施工作业，还可提升25%的架梁速度。

　　“‘昆仑号’破解了‘千吨级’40米箱梁海域现浇施工的难题，既实现箱梁内、外模板的整体滑移精准定位，又实现连续循环作业。”李维说，凭借这个神器，建设者仅用218天就完成了湄洲湾跨海大桥的架设任务。

　　2021年，湄洲湾跨海大桥和“昆仑号”运架一体机，分别入选年度央企“十大超级工程”和“十大国之重器”。

　　同样面临复杂水文环境的还有泉州湾跨海大桥，由于大桥地处台湾海峡西岸地震高烈度区，在传统支架现浇施工方法中，存在支架搭设难度大、工程量大等施工难题。

　　为适应无砟轨道铺设的技术条件以及抗震要求，施工团队研发出“多联无支座交接墩主梁挂篮悬臂浇筑”施工技术，解决了传统支架现浇施工存在的难题。

　　所谓“挂篮悬臂浇筑”，即通过挂篮的移动，创造新的作业面，完成桥梁的模板安装、混凝土浇筑等施工作业，使桥梁不断向两侧延伸，让桥梁在空中“生长”，极大地提高了施工安全性及工效。

　　中交二航局福厦6标项目常务副经理刘福星自豪地说：“这种形式在国内铁路施工中尚属首次，最多的时候我们有70对挂篮同时在上面施工。”

　　与此同时，对于刘福星和施工团队来说，影响大桥施工的还有大风。据了解，该标段施工现场长期经受六级以上大风侵袭，这不仅导致施工过程中物资调配难度大、一年中可施工时间短、施工安全风险高，还对大桥通车后的安全管理提出了更高的要求。

　　“对此，我们引入了健康检测系统，在大桥建成开通之后，这个健康检测系统将一直伴随着线路的运营，监测整个桥梁的健康并及时反馈有关数据，为后期运营提供安全保障。”刘福星说。目前该系统正在安装完善，近期将开始试用。

　　除了要防震、抗风，面对高盐高湿环境下桥梁重要结构的锈蚀问题，福厦高铁也给出了答案。

　　泉州湾跨海大桥和安海湾特大桥的索塔钢锚梁和支座创新采用耐海洋大气腐蚀钢——通过往钢材里加入微量镍元素，让钢材自身生成钝化锈层，阻止海水中氯离子的渗透，实现“以锈制锈”的长效防腐效果，确保大桥使用寿命。

　　此外，施工单位还运用最新研发的超长、耐久防腐涂装材料，让桥梁的涂装防护寿命达30年以上。

　　踏平坎坷成大道，精益求精造精品。在5年多的建设时间里，福厦高铁建设者们坚持“一桥一策”，成功破解海风海水腐蚀、季节性台风影响、高速铁路桥梁变形等一系列难题。采用泥沙分离器、混凝土超灌提醒仪、超声波检孔仪、智能温控系统等10余种最新施工技术、工艺，不仅打通了施工过程中的关键环节，也填补了我国高铁建设领域的多项空白，实现了高铁建设技术的新突破，因此被称为“海上奇观博物馆”和“桥梁博物馆”。

　　3 “跨海过桥不减速”，许一场奔赴山海的旅途

　　在跨海大桥上行车，受海上风力影响很大。通常来说，为了确保行车安全，通过这样的路段需要减速慢行。但福厦高铁却实现了“跨海过桥不减速”。

　　安海湾特大桥，不仅是福厦高铁跨海桥梁的收尾之作，也是世界无砟轨道桥梁“大跨”“跨海”的“开山之作”。

　　砟，在铁路中指铁轨周围的小石块。据中国铁建大桥工程局集团新建福厦铁路7标项目经理部一分部副经理郭树木介绍，之所以将安海湾特大桥建成无砟轨道跨海大跨斜拉桥，主要是因为无砟轨道可避免道砟飞溅，其平顺性、稳定性好，车辆通过无需减速，但这种轨道对施工工艺、沉降控制等要求极高。安海湾特大桥自身“大跨”“跨海”的属性，让无砟轨道上桥极具挑战。

　　经过反复模拟试验，大桥建设者和设计团队找到了适应“大跨”“跨海”条件的钢混结合梁结构参数，采用全联长钢混结合梁，主梁采用有效气动措施，满足了跨海大桥通行高铁列车的技术要求；桥面铺设拥有自主知识产权的CRTSⅠ型双块式无砟轨道，实现时速350公里高铁列车跨海过桥不减速。

　　“通车之后，时速350公里的高铁列车开过650米长的主桥用时不到7秒，‘跨’过整个海域也只需98秒。”郭树木说。

　　不过，在泉州湾跨海大桥上，有砟轨道也可以跑出无砟轨道的感觉。记者了解到，传统有砟轨道的最高运营时速多为250公里，而泉州湾跨海大桥的通航孔主桥首次采用了聚氨酯固化道床结构“固定”道砟，使得高铁列车在强风环境下也可以350公里时速通过大桥。“可有效避免碎石道砟飞溅，确保列车90秒即可平稳跨过泉州湾。”刘福星告诉记者。

　　“跨海过桥不减速”，让福州到厦门的时空距离从2个小时左右缩短至50分钟。不仅如此，厦榕宁1小时交通圈、厦漳泉半小时交通圈也将因此成为现实。“未来，省内多座城市将可实现当日往返。”福建省第十四届人大代表、福州市铁办主任张丽丹说。

　　这是一个具有示范引领意义的时代工程。据城市发展领域有关专家介绍，福厦高铁所攻克的技术难题，未来将在我国更多地方有所运用。（本报记者 陈楠 通讯员 林丹）