一条高铁建三座跨海大桥。4月6日，由在汉央企铁四院设计的新建福州至厦门高铁迎来重大进展——安海湾特大桥主桥合龙，这是全线最后合龙的跨海大桥，成为中国跨海高铁先行先试的样板工程。安海湾特大桥由中国铁建铁四院设计、中国铁建大桥局承建，全长9460米，通车后，时速350公里的动车只需98秒就可风驰电掣跨越大海通过大桥。
福厦高铁正线全长277公里，是我国“八纵八横”沿海高铁通道的重要组成部分，预计明年通车。这条高铁是我国目前已建在建高铁中桥梁结构最多样复杂的高铁，结构迥异、外形多样、技术各具千秋的桥梁是其最大特色。
从开始谋划到施工至今，武汉的桥梁工程师们“十年磨一剑”，以一系列技术突破成就了诸多“世界之最”。
■全线84座桥梁画了4万张图纸，复杂桥梁“一桥一策”
来自武汉的杨恒是铁四院福厦高铁桥梁负责人，2014年就开始参与福厦高铁的设计，这是他参与负责的第二个铁路项目，一跟就是8年。
“见证了这个项目从图纸变成现实，特别不容易。”杨恒还记得，2015年第一次去踏勘泉州湾大桥现场时，是坐船去的，那时正逢涨潮，在起伏的海面上小船十分颠簸，几度担心掉到海里。但为了测量海底地形、解决现场施工问题，他克服内心的恐惧，一次次坐上船……
在山林里踏勘时，福建气候暖湿蚊子多，即使做了防护，杨恒还是经常被蚊子咬，一咬一个包，这样的环境适应了好几个月。
2017年3月全线桥梁结构设计一次性评审通过后，杨恒和同事只用了3个多月的时间，不分昼夜赶画施工图，保证项目如期开工。
铁四院桥梁院副总工程师王德志说，福厦高铁桥梁长度占65%，虽然这个比例不算特别高，但是桥梁的复杂程度却是国内罕有的。“全线仅桥梁专业的图纸，就画了4万张。”
在接手这个项目时，王德志就已经“做好打一场硬仗的准备了”。这条高铁的建设条件异常复杂，位于台风多发地区，需海上深水施工，深厚软基、滨海滩涂多，地形地貌复杂、道路管线众多，跨越或临近既有铁路安全风险大。
用一组数据来看：福厦高铁正线新建桥梁84座，共跨越8处江海航道，飞跃15处铁路线，上跨高速公路、国道省道及城市道路127处，其中超过150米的大跨桥梁有12座。
全线桥梁类型较多，有斜拉桥、大跨连续刚构、T构、无支座整体刚构、连续梁……复杂大跨桥梁多，特殊结构总长37.7公里，占桥梁长度的19%以上。
工程建设设计先行，铁四院整个桥梁团队超前谋划、做足功课，针对不同类型的复杂桥梁“一桥一策”，反复比选最佳方案，诞生了系列创新之举：乌龙江特大桥为国内外首座四线高低塔不对称铁路斜拉桥;太城溪特大桥做到上跨高速转体全程交通无封锁;木兰溪特大桥为国内首座铺设无砟轨道的混凝土斜拉桥，距平行的福厦铁路最近仅6米……
■跨海大桥首用无砟轨道，福厦高铁时速350公里无“限速点”
作为一条沿海高铁，福厦高铁三跨海湾，分别横渡湄洲湾、泉州湾、安海湾，建设了三座跨海高铁桥，总长19公里，各有特色又一脉相承。
铁四院桥梁院高级工程师聂利芳介绍，此次合龙的安海湾特大桥长9460米，主桥主跨300米，从外观看像微张的扇贝，与福建“海丝文化”相契合。
湄洲湾跨海大桥和安海湾特大桥首次在跨海大桥中采用无砟轨道，其中安海湾特大桥是无砟轨道应用于跨海高铁上的最大跨度。350公里/小时的速度通常在无砟轨道上才能跑出。
杨恒解释，整座特大桥，没有一颗道砟碎石，避免了碎石道砟卷起飞溅而危及列车安全的现象，且后期养护维修工作量小。无砟轨道的铺设真正实现高铁跨海不减速，海上速度达到与陆地相同的350公里/小时，消除了这条沿海高铁通道的“限速点”。不降低乘坐体验的同时，实现硬币摆在全速行驶的高铁上不倒的硬指标。
另一座跨海大桥——泉州湾跨海大桥主跨400米，虽然铺设的是有砟轨道，但通过采用聚氨酯“固定”道床和道砟，同样可跑出350公里/小时的速度。
大跨度高铁桥一般采用斜拉桥，但斜拉桥结构变形较大，如何保证跨度又兼顾刚度是设计的关键。经过反复试验，铁四院团队大胆提出钢混结合梁形式，破解了难题。
“钢梁自重轻，适应大跨度桥梁建设，混凝土桥面提升了桥梁刚度，两者的结合满足了高铁列车高速通过的要求。”杨恒说，这个结构应用在了泉州湾和安海湾特大桥中，是世界铁路斜拉桥首次全桥采用钢混结合梁。此外，安海湾特大桥主梁采用了流线箱形结构并附加减少风振的措施，试验结果显示，大桥8级大风下可实现高速列车不限速，11级暴风下不封闭交通。
■防腐新突破：石墨烯防腐涂装让跨海大桥钢结构寿命超30年
在海上建桥，必须克服高盐、高湿、强紫外线的强腐蚀大气环境，防腐设计尤为重要。
在泉州湾跨海大桥的岸边有一个防盗笼，里面挂着很多小钢片，这些钢片添加了不同比例的镍元素。通过不定期取样观察，检测在海洋环境下的腐蚀数据，至今这个挂片试验持续了5年。
为填补我国耐海洋大气腐蚀钢的钢种空白，铁四院联合鞍钢集团钢铁研究院等单位开展了系列试验。
“经过试验发现，采用镍含量3%和1%的耐候钢是可行的，分别应用在泉州湾跨海大桥索塔钢锚梁和支座上，可保证长效耐久及安全。”铁四院泉州湾特大桥主桥负责人曾甲华介绍，这种耐海洋大气腐蚀钢不用涂装，通过表面形成致密稳定的钝化锈层，阻止氯离子渗透，“以锈制锈”，实现全寿命期的长效防腐。
安海湾特大桥也采用了这一钢材，福厦高铁成为全球首个采用免涂装耐候钢的大型跨海工程，推动了世界耐候钢桥向海洋延伸。
跨海大桥其他需要涂装的部位，铁四院联合北京航空材料研究院研发应用了石墨烯防腐涂装体系，可实现钢结构在海洋腐蚀大气环境下30年及以上的超长寿命耐久目标，是目前国内外设计防腐寿命最长的防腐涂装体系。
“福厦高铁的桥梁设计积极采用新技术、新结构、新工艺、新材料，充分体现我国铁路桥梁的建设水平，特别是在跨海桥梁的建设上取得了丰硕成果，实现了技术引领效应，为后续我国其他高铁桥梁的建设提供了借鉴。”铁四院桥梁院总工程师严爱国表示。
据统计，截至目前，铁四院桥梁院设计建设的高铁桥梁总长度占中国高铁桥梁建设的40%以上，是武汉军团在桥梁领域的又一张靓丽名片。
(记者 王谦)
