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创多项世界之“最”,首条“跨海高铁”要来了

作者:科技日报 发布日期:2022-07-27 浏览78次

  7月23日下午,随着福厦高铁集美特大桥最后一孔预制箱梁平稳坐落,全长277多公里、国内首条跨海高铁主体工程全线贯通,为明年建成通车打下坚实基础。

  世界首座采用千吨重、40米跨箱梁的跨海高铁桥梁——湄洲湾跨海大桥,世界首座无砟轨道跨海大跨斜拉桥——安海湾跨海大桥,世界首座采用免涂装耐候钢的大型跨海工程——泉州湾跨海大桥……作为我国首条真正意义上的海洋环境高铁,也是世界行车速度最高的跨海铁路,福厦高铁集结了多座世界级跨海桥梁,“超级工程”的背后是多项世界之“最”先进技术的支撑。

  据承建方相关负责人介绍,施工中,项目部成立了多个关键施工技术科研小组,解决了海风海水腐蚀、季节性台风影响、高速铁路桥梁变形等系列难题。目前,已获得发明专利126项,实用新型专利100余项,省部级工法12项等。

  多台(套)设备系高铁施工中世界首次应用

  在福厦高铁湄洲湾跨海大桥建设过程中,我国自主研发的世界首台千吨级架桥机“昆仑号”亮相湄洲湾大桥,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。

  湄洲湾跨海大桥是福厦铁路中最长的海域施工区段,也是全线重点控制性工程。其中主桥为预应力混凝土连续刚构矮塔斜拉桥,为国内首座跨海高铁矮塔斜拉桥。据介绍,矮塔斜拉桥又称为“部分斜拉桥”,它是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种新的桥梁结构形式,由于其兼有斜拉桥和连续梁桥的特点,刚柔相济的特性,符合结构受力特点,因此具有经济、造型美观、刚度大等优点。

  其中,长40.6米、宽12.6米的移动模架现浇梁,混凝土浇筑方量为438.2方,梁体自重达1000吨,是名副其实的“巨无霸”!据项目部总工程师李维介绍,湄洲湾跨海大桥全桥除连续梁外全部采用40.6米箱梁设计,为福厦铁路全线唯一一座40.6米箱梁桥,这也是40.6米大跨度移动模架现浇梁首次在高铁施工中应用,此项成套技术在世界尚无先例。

  “相较于传统32米箱梁设计,采用了40.6米箱梁设计占地面积减少20%,投资降低3%~5%,既增加了通航能力,又减轻了潮水对桥墩的冲击力,提高了跨海大桥的安全性。”他说,但由于浇筑的高标号混凝土,塌落度小,浇筑难度高。为此,项目部采用的架梁设备为上行式移动模架,较传统的下行式移动模架,机械化程度更高,既可实现箱梁内、外模板的整体滑移、精准定位,也可实现连续循环作业,满足技术、经济、结构和运行稳定性、施工方便性等各方面的要求。

  位于泉州晋江的安海湾特大桥,全长9.5公里,主跨300米,铁四院轨道设计人员创造性设置“协调层”的双块式无砟轨道结构,研究形成了大跨度桥上无砟轨道线型控制技术和轨道平顺性验收标准,从而解决了大跨桥上铺设无砟轨道难题,首次在世界范围实现跨度300米级、时速350公里高速铁路桥上铺设现浇式无砟轨道。

  新技术新工艺实现抗腐抗震抗风

  和普通桥梁相比,跨海大桥还面临一个重大考验,就是海风海水腐蚀。“泉州湾跨海高铁工程结构标准是百年抗腐蚀。但在沿海地区高盐高湿的气候条件下,依靠在钢梁表面刷漆的传统防腐方式,很难达到这一标准。”中国铁建铁四院福厦高铁桥梁设计负责人曾甲华说。

  为了保证大桥的寿命长久,安海湾跨海大桥的索塔钢锚梁和支座采用了国内自主研发的耐候钢新型材料,也是全球首座采用免涂装耐候钢的大型跨海工程。项目团队通过往钢材里加入微量镍元素,让钢材自身生成致密稳定的钝化锈层,阻止海水中氯离子的渗透,通过“以锈制锈”,实现大桥全寿命周期的长效防腐,此举填补了我国耐海洋大气腐蚀钢的钢种空白。

  此外,安海湾跨海大桥位于台湾海峡西岸地震高烈度区,施工时采用了纵向粘滞阻尼器、可剪断的耐候双曲面球型钢支座、金属阻尼器的综合减隔震体系及技术,解决了地震高烈度区长联高墩大跨桥梁的抗震设计难题。深水区引桥在国内铁路上首次采用无支座整体式桥梁,缩短了海上施工作业时间,实现海上长联引桥不设支座、适应了无砟轨道铺设的技术条件和地震高烈度区长联高墩跨海大桥的抗震要求。

  由于跨海大桥所在位置多风,容易产生冲击。为此,大桥创新结构,首次采用了全联长钢-混结合梁,主梁采用流线箱形结构并附加导流板、减振栏杆、拉索电涡流阻尼器等有效气动措施,减小了复杂风环境下的风致振动,避免了异常涡振发生。这些设计,可让列车在不设风屏障等防风措施的情况下,在8级大风中以时速350公里速度通行。  

  串起东南沿海城市群“黄金旅游带”

  新建福厦高铁位于福建沿海地区和台湾海峡西岸,北起福州,途经莆田、泉州、厦门,南至漳州,正线全长277公里,设计时速350公里,先后跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾3个海湾,桥隧比高达84.9%。

  据承建方相关负责人介绍,作为我国“八纵八横”高速铁路网中沿海大通道的重要组成部分,也是加快“一带一路”海上丝绸之路建设和福建自贸区建设的重要基础性、先行性项目,新建福厦高铁于2017年9月30日开工建设。随着主体工程全线贯通,项目将全面进入无砟轨道施工,福厦高铁建设进入最后冲刺期。

  同时,该条铁路作为京福厦高速铁路客运通道的一部分,也是长三角经海峡西岸至珠三角高标准客运联系通道,将有效解决我国东南沿海地区铁路“瓶颈”问题。福厦高铁建成通车后,福州、厦门两地将实现“一小时生活圈”,厦门、漳州、泉州等地形成“半小时交通圈”,东南沿海城市群将串起一条“黄金旅游带”,并实现泉州、厦门、莆田、漳州等6个设区市“高铁进京”,这对促进福建快速融入全国高速铁路网,加快海峡西岸城市群经济社会发展步伐具有重要意义。


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