來自武漢的楊恒是鐵四院福廈高鐵橋梁負責人,2014年就開始參與福廈高鐵的設計,這是他參與負責的第二個鐵路項目,一跟就是8年。
“見證了這個項目從圖紙變成現(xiàn)實,特別不容易。”楊恒還記得,2015年第一次去踏勘泉州灣大橋的現(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,楊恒還是經(jīng)常被蚊子咬,一咬一個包皮膚就會腫起來,這樣的環(huán)境適應了好幾個月。
2017年3月全線橋梁結構設計一次性評審通過后,楊恒和同事只用了3個多月的時間,晝夜不分地趕畫施工圖,保證項目9月如期開工。
鐵四院橋梁院副總工程師王德志說,福廈高鐵全長277公里,橋梁長度占比65%,雖然這個比重不算特別高,但是橋梁的復雜程度卻是國內罕有的。“全線僅橋梁專業(yè)的圖紙,就畫了四萬張。”
在接手這個項目時,王德志就已經(jīng)“做好打一場硬仗的準備了”。這條高鐵的建設條件異常復雜,位于臺風多發(fā)地區(qū),需海上深水施工,深厚軟基、濱海灘涂多,地形地貌復雜、道路管線眾多,跨越或臨近既有鐵路安全風險大。
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,上跨各高速公路、國省道及城市道路127處,其中超過150米的大跨橋梁有12座。
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)護維修工作量小。無砟軌道的鋪設真正實現(xiàn)高鐵跨海不減速,海上速度達到與陸地相同的350km/h,消除了這條沿海高鐵通道的“限速點”。不降低乘坐體驗的同時,實現(xiàn)硬幣擺在全速行駛的高鐵上不倒的硬指標。
另一座跨海大橋——泉州灣跨海大橋主跨400米,雖然鋪設的是有砟軌道,但通過采用聚氨酯“固定”道床和道砟,同樣可跑出350公里的速度。
大跨度高鐵橋一般采用斜拉橋,但斜拉橋結構變形較大,如何保證跨度又兼顧剛度是設計的關鍵。經(jīng)過反復試驗,鐵四院團隊大膽提出鋼—混結合梁形式,破解了難題。
“鋼梁自重輕,適應大跨度橋梁建設,混凝土橋面提升了橋梁剛度,兩者的結合滿足了高鐵列車高速通過的要求。”楊恒說,這個結構應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—混結合梁。此外,主梁采用了流線箱形結構并附加減少風振的措施,試驗結果顯示,大橋8級大風下可實現(xiàn)高速列車不限速,11級暴風下不封閉交通。
防腐設計新突破,可實現(xiàn)鋼結構30年以上的超長壽命
在海洋建橋,必須克服高鹽、高濕、強紫外線的強腐蝕大氣環(huán)境,防腐設計尤為重要。
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。
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)應用了石墨烯防腐涂裝體系,可實現(xiàn)鋼結構在海洋腐蝕大氣環(huán)境下30年及以上的超長壽命耐久目標,為目前國內外設計防腐壽命最長的防腐涂裝體系。
“福廈高鐵的橋梁設計積極采用新技術、新結構、新工藝、新材料,充分體現(xiàn)我國鐵路橋梁的建設水平,特別是在跨海橋梁的建設上取得了豐碩的成果,實現(xiàn)了技術引領效應,為后續(xù)我國其他高鐵橋梁的建設提供了借鑒。”鐵四院橋梁院總工程師嚴愛國表示。
據(jù)統(tǒng)計,截至目前,鐵四院橋梁院設計建設的高鐵橋梁總長度占中國高鐵橋梁建設的40%以上,是武漢軍團在橋梁領域的又一張靚麗名片。
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