4月6日，福廈高鐵安海灣大橋合龍。這是世界首座無(wú)砟軌道跨海大跨斜拉橋，預(yù)計(jì)2023年通車(chē)后，乘坐動(dòng)車(chē)只需98秒就可風(fēng)馳電掣跨越大海。

　　安海灣跨海大橋

　　繼泉州灣、湄洲灣兩座跨海大橋后，這是福廈高鐵又一座合龍的跨海大橋。

　　福廈高鐵正線全長(zhǎng)278公里，是“八縱八橫”高速鐵路主通道沿海通道的組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，是我國(guó)第一條真正意義上的海洋服役環(huán)境高鐵，也是世界行車(chē)速度最高的跨海鐵路。

　　高鐵跨海，靠的是先進(jìn)的橋梁建設(shè)技術(shù)。在眾多橋梁中，高速鐵路橋?qū)蛄鹤冃我髽O高，對(duì)造橋工藝有著更高要求。福廈跨海橋梁敢于向高難度系數(shù)挑戰(zhàn)，這項(xiàng)超級(jí)工程的背后，是一系列先進(jìn)技術(shù)的支撐。

　　創(chuàng)新成就“世界之最”

　　福廈高鐵先后跨越湄洲灣、泉州灣、安海灣3個(gè)海灣。其中，位于泉州晉江的安海灣特大橋，全長(zhǎng)9.5公里，主跨300米，不僅是福廈高鐵跨海橋梁的“封箱之作”，也是世界無(wú)砟軌道橋梁“大跨”跨海的“開(kāi)山之作”。

　　“在大跨度橋梁上鋪設(shè)無(wú)砟軌道并通行高速列車(chē)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)剛度、徐變變形、動(dòng)力性能等要求極高。”鐵四院副總工程師嚴(yán)愛(ài)國(guó)介紹，大跨度高鐵橋一般采用斜拉橋，結(jié)構(gòu)變形較大，如何保證跨度又兼顧剛度是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

　　經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，他們大膽提出混凝土橋面板與槽形鋼梁組成的鋼混組合梁，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(mǎn)足了列車(chē)高速通過(guò)的要求。”

　　不僅滿(mǎn)足速度要求，嚴(yán)愛(ài)國(guó)和團(tuán)隊(duì)還為安海灣跨海大橋進(jìn)行了諸多結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。由于跨海大橋位于沿海高風(fēng)速帶，海上多風(fēng)，海風(fēng)又會(huì)產(chǎn)生沖擊，必須通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新保證路面剛度，否則橋梁會(huì)因風(fēng)產(chǎn)生嚴(yán)重的橫向晃動(dòng)和渦振現(xiàn)象。

　　鐵四院福廈高鐵橋梁現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人楊恒介紹，大橋主梁采用流線箱形結(jié)構(gòu)并附加導(dǎo)流板、減震欄桿、拉索電渦流阻尼器等氣動(dòng)措施，減少了復(fù)雜風(fēng)環(huán)境下的風(fēng)致振動(dòng)，避免了異常渦振的發(fā)生。這些設(shè)計(jì)，讓列車(chē)可以在不設(shè)風(fēng)屏障等防風(fēng)措施的情況下，在8級(jí)大風(fēng)中以時(shí)速350公里通過(guò)跨海大橋，在11級(jí)暴風(fēng)下也不會(huì)封閉交通。

　　和普通橋梁相比，跨海大橋還面臨著另一項(xiàng)考驗(yàn)，就是海風(fēng)海水腐蝕。

　　高鐵工程結(jié)構(gòu)的抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)是百年抗腐。“在沿海地區(qū)高鹽高濕的氣候條件下，依靠在鋼梁表面刷漆的傳統(tǒng)防腐方式，很難達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。”鐵四院福廈高鐵橋梁設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人曾甲華介紹，為了保證大橋的壽命長(zhǎng)久，福廈高鐵安海灣跨海大橋的索塔鋼錨梁和支座采用了耐海洋大氣腐蝕鋼，填補(bǔ)了我國(guó)的鋼種空白。

　　曾甲華口中的耐候鋼是世界超級(jí)鋼技術(shù)前沿水平的系列鋼種之一，通過(guò)往鋼材里加入微量鎳元素，讓鋼材自身生成致密穩(wěn)定的鈍化銹層，阻止海水中氯離子的滲透，實(shí)現(xiàn)了“以銹制銹”的長(zhǎng)效防腐效果。此外，鐵四院還采用最新研發(fā)的超長(zhǎng)耐久防腐涂裝材料，讓橋梁的涂裝防護(hù)壽命達(dá)30年以上。

　　軌道是安海灣跨海大橋通行時(shí)速高的另一原因。鐵四院軌道設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造性設(shè)置“協(xié)調(diào)層”的雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，研究形成了大跨度橋上無(wú)砟軌道線型控制技術(shù)和軌道平順性驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，從“設(shè)計(jì)-施工-驗(yàn)收”各環(huán)節(jié)解決了大跨橋上鋪設(shè)無(wú)砟軌道難題，首次在世界范圍實(shí)現(xiàn)跨度300米級(jí)、時(shí)速350公里高速鐵路橋上鋪設(shè)現(xiàn)澆式無(wú)砟軌道。

　　為將這座橋梁里程碑工程打造成安海灣地標(biāo)性橋梁，鐵四院聯(lián)合美術(shù)院校開(kāi)展景觀設(shè)計(jì)。橋塔融入海洋元素，為H形曲線造型，從設(shè)計(jì)外觀看像微張的扇貝，與福建“海絲文化”相契合，展現(xiàn)出沿海地區(qū)開(kāi)放、包容的姿態(tài)。

　　跨海高鐵橋梁長(zhǎng)足發(fā)展

　　“福廈高鐵就是一座橋梁博物館，我們遇到了各種復(fù)雜橋型。”鐵四院橋梁院福廈高鐵橋梁主管工程師王德志介紹，福廈高鐵跨海過(guò)江，上跨多條高等級(jí)公路和既有鐵路，正線新建橋梁84座，長(zhǎng)度共計(jì)181公里，占比65.3%。

　　沿線臺(tái)風(fēng)多發(fā)、海灣深水、軟基深厚等導(dǎo)致橋梁建設(shè)條件復(fù)雜，大跨結(jié)構(gòu)多、體系創(chuàng)新多。結(jié)構(gòu)迥異、外形多樣、技術(shù)各有千秋的橋梁是這條高鐵最大的特色，它是我國(guó)目前已建在建高鐵中橋梁結(jié)構(gòu)最多樣復(fù)雜的高鐵。鐵四院為此開(kāi)展了海上大跨度簡(jiǎn)支梁建造技術(shù)、獨(dú)塔混凝土斜拉橋裸塔轉(zhuǎn)體技術(shù)、耐海洋大氣環(huán)境腐蝕技術(shù)以及BIM技術(shù)、橋梁健康監(jiān)測(cè)等專(zhuān)項(xiàng)研究。

　　王德志自豪地說(shuō)，別的高鐵如果有一座類(lèi)似這樣創(chuàng)新豐富的橋，都會(huì)當(dāng)寶貝一樣，“但我們福廈高鐵可圈可點(diǎn)的寶貝有好多，尤其是3座跨海大橋各有風(fēng)采。”

　　泉州灣跨海大橋

　　首屈一指的是泉州灣跨海大橋。2021年7月合龍的泉州灣大橋，全長(zhǎng)20.3公里，主跨400米。它不僅是國(guó)內(nèi)首座跨海高速鐵路橋，也是世界上首座行車(chē)時(shí)速超過(guò)300公里的大跨度跨海斜拉鐵路橋。

　　泉州灣鐵路橋緊挨著一座已建成的公路橋，兩橋最近距離28.7米。“新橋要盡量和老橋?qū)撞贾?，使水流通暢、減少風(fēng)干擾，也更美觀，因此很多常規(guī)設(shè)計(jì)需要突破。”嚴(yán)愛(ài)國(guó)說(shuō)，比如，創(chuàng)新性地在國(guó)內(nèi)鐵路橋上首次采用無(wú)支座整體式橋梁，既適應(yīng)外觀要求，也能滿(mǎn)足速度及抗震等要求；為了保持和公路橋主跨一致，鐵路橋主橋選擇了400米的大跨結(jié)構(gòu)……

　　每一步看似微小的調(diào)整，都凝聚著團(tuán)隊(duì)的反復(fù)求證，僅確定方案，前后就經(jīng)歷了3年。“創(chuàng)新背后是大量的計(jì)算和論證。”嚴(yán)愛(ài)國(guó)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程漫長(zhǎng)且充滿(mǎn)挑戰(zhàn)，但也充滿(mǎn)成就感。

　　此外，泉州灣跨海大橋在軌道上也進(jìn)行了創(chuàng)新。坐過(guò)火車(chē)的人都見(jiàn)過(guò)，鐵軌下面一般都是碎石道床，這種有砟軌道最高運(yùn)營(yíng)速度只有250公里。而無(wú)砟軌道是采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎(chǔ)的軌道結(jié)構(gòu)，時(shí)速更高。但是，相較于陸地，在大跨度橋梁上鋪設(shè)無(wú)砟軌道并通行高鐵，對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)剛度、徐變變形等要求極高。在如此大跨度的跨海大橋上鋪設(shè)無(wú)砟軌道，國(guó)外沒(méi)有先例。

　　曾甲華介紹，泉州灣跨海大橋引橋采用雙塊式無(wú)砟軌道，而通航孔主橋在國(guó)內(nèi)外斜拉橋上首次采用了聚氨酯固化道床結(jié)構(gòu)“固定”道砟，讓有砟軌道跑出無(wú)砟軌道的效果。正是這些措施，讓福廈高鐵泉州灣跨海大橋?qū)崿F(xiàn)了高鐵90秒過(guò)橋的“風(fēng)馳電掣”。

　　泉州灣跨海大橋也是率先使用免涂裝耐候鋼的，它打破了此前只能應(yīng)用在普通大氣環(huán)境和濱海環(huán)境（離海岸線1公里以上）的世界技術(shù)格局，推動(dòng)了世界耐候鋼橋向海洋延伸，實(shí)現(xiàn)“免涂裝·綠色耐久·銹色之美”的綠色全壽命設(shè)計(jì)。

　　湄洲灣跨海大橋

　　湄洲灣，北接泉州港、肖厝港，南連廈門(mén)港，組成了海上絲綢之路的重要一環(huán)。湄洲灣跨海大橋長(zhǎng)14.7公里，海域施工長(zhǎng)10.8公里，是國(guó)內(nèi)首座跨海高鐵矮塔斜拉橋。

　　出于對(duì)媽祖文化的保護(hù)，減少對(duì)湄洲灣自然環(huán)境的擾動(dòng)，在2021年11月13日合龍的湄洲灣跨海大橋設(shè)計(jì)中，鐵四院的橋梁設(shè)計(jì)師們采用主跨180米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)部分斜拉橋，跨越3000噸級(jí)主航道，索塔采用雙柱式橋塔，猶如落雁貼水疾行，營(yíng)造落霞與孤鶩齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色的美妙畫(huà)卷，打造了湄洲灣獨(dú)特的橋梁景觀。

　　為了縮短海上施工工期，海上引橋大規(guī)模采用40米預(yù)制架設(shè)簡(jiǎn)支箱梁，大幅減少了大橋建設(shè)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響。這是高速鐵路建造技術(shù)的重大提升和突破。

　　特別值得稱(chēng)道的是在湄洲灣跨海大橋上，采用了中國(guó)鐵建研制使用的世界首臺(tái)千噸級(jí)高鐵架橋一體機(jī)“昆侖號(hào)”，僅用時(shí)218天，就順利完成了10公里橋梁的鋪架任務(wù)。

　　中國(guó)高鐵橋已突破江海阻隔

　　“從跨江大橋到跨海大橋，高鐵橋早已突破江海阻隔。”王德志介紹，2020年底建成通車(chē)的平潭海峽鐵路公鐵大橋，是我國(guó)首座跨海公鐵兩用大橋。到了福廈高鐵，從開(kāi)始謀劃到施工至今，橋梁工程師們“十年磨一劍”，開(kāi)展海上大跨度簡(jiǎn)支梁建造技術(shù)等多項(xiàng)專(zhuān)題研究，應(yīng)用多種新型橋梁結(jié)構(gòu)，造就了我國(guó)跨海高鐵橋的新速度。

　　福廈高鐵在跨海大橋技術(shù)上的突破，不僅僅是將350公里時(shí)速高鐵技術(shù)從陸地搬到了海上，也不僅僅是鐵路橋從江到海的跨越，更代表著我國(guó)鐵路橋質(zhì)的飛躍，對(duì)于未來(lái)發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。

　　鐵路跨海工程起步較晚，直到2003年1月7日，我國(guó)第一條跨海鐵路輪渡——粵海鐵路輪渡才建成通航，2004年12月5日才開(kāi)通鐵路客運(yùn)。

　　雖然起步晚，但一旦開(kāi)端，我國(guó)鐵路跨海工程就走上了快速發(fā)展道路。2005年開(kāi)工建設(shè)的溫福、甬臺(tái)溫鐵路開(kāi)啟了我國(guó)沿海、跨海鐵路橋梁建設(shè)的序幕。

　　僅僅十幾年時(shí)間，我國(guó)跨海橋梁的發(fā)展速度驚人，嚴(yán)愛(ài)國(guó)也見(jiàn)證了高鐵橋梁長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)、跨度越來(lái)越大、結(jié)構(gòu)越來(lái)越多樣。“上世紀(jì)90年代我剛工作的時(shí)候，設(shè)計(jì)的鐵路橋梁跨度多為32米，最大也不超過(guò)100米，結(jié)構(gòu)多為混凝土結(jié)構(gòu)、少量鋼結(jié)構(gòu)，到如今各種結(jié)構(gòu)形式的橋梁都有。”嚴(yán)愛(ài)國(guó)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的高鐵橋最大跨度已超過(guò)1000米。

　　中國(guó)工程院院士秦順曾自豪地說(shuō)，“世界范圍來(lái)看，大跨度橋梁20世紀(jì)70年代、80年代看歐美，90年代看日本，21世紀(jì)應(yīng)該看中國(guó)。”

　　高鐵跨海橋的發(fā)展，不光是技術(shù)的突破，也與國(guó)家發(fā)展的歷史進(jìn)程緊密結(jié)合。2016年修編的《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》實(shí)施，沿海鐵路進(jìn)入快速發(fā)展新時(shí)期。隨著沿海、京港（臺(tái)）、京港澳、包（銀）海等“八縱八橫”高速鐵路主通道以及沿海普速鐵路陸續(xù)開(kāi)建或建成，我國(guó)開(kāi)始建造更大規(guī)模的沿海、跨海鐵路大橋，并逐步拓展到大型海灣、海峽等寬闊海域。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷穩(wěn)步前行，高鐵跨海橋也將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展鋪就更寬廣的道路。