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2020-12-25 20:45:01 來源:中新社微信公眾號

12月26日,福州至平潭鐵路(以下簡稱福平鐵路)將開通運營,中國首座跨海公鐵兩用橋、世界最長跨海峽公鐵兩用大橋——平潭海峽公鐵大橋迎來全面通車。

福平鐵路自福州站引出,向東南經福州市長樂區,以橋梁跨越海壇海峽至平潭島,線路全長88公里,福州至平潭最快35分鐘可達。

平潭海峽公鐵大橋是福平鐵路關鍵性控制工程,是中國首座公鐵兩用跨海大橋。該橋起自福州市長樂區松下鎮,經人嶼島、長嶼島、小練島、大練島,在蘇澳鎮連接平潭島,全長16.34公里,其中跨海段超過11公里。

平潭距離臺灣本島僅68海里,福平鐵路遠期規劃可延長到臺灣,對促進兩岸經貿合作和文化交流等具有重要意義。這也意味著,大陸離臺灣本島最近的地方,通鐵路了。

大橋由中鐵大橋院設計、中鐵大橋局承建。大橋上層為雙向六車道高速公路,設計時速100公里,已于2020年10月1日通車試運營;下層為雙線鐵路,設計時速200公里,將與福平鐵路同步開通運營。

風!風!風!

該大橋所處位置為與百慕大、好望角齊名的世界三大風口海域之一,風大浪高水深涌急,海底地質條件復雜,有效作業時間少,工程建設面臨的技術挑戰和施工風險都遠超國內已建或在建的其他跨海灣橋梁。

而如今,行駛在大橋之上,可以看到無論是公路面還是鐵路面兩側,都安裝有高高的風屏障。

“這些風屏障是保障汽車火車安全行駛的重要工程?!敝需F大橋局平潭海峽公鐵大橋項目常務副經理肖世波介紹,大橋所在地是世界三大風口之一,在非臺風情況下,陣風都有可能達到10級或以上。風屏障能有效削減風力,6級風通過它,在橋面上一般就只有3級風的強度了。

中鐵大橋局福平鐵路三標三分部項目部副經理龐孝均曾參與建設京九鐵路孫口黃河大橋、蘇通長江大橋、蕪湖長江大橋、南京四橋等重大項目。他坦言,“但像平潭這里風大、浪高、水深、流急、巖硬等惡劣環境同時存在的,從未見過”。

他回憶,2015年1月,平潭橋主墩S03號墩鉆孔平臺施工期間正是海峽天氣最冷的時候,月平均風速在8級以上,浪高達5米,鉆孔平臺鋼管樁插打施工難度大,有時剛打好的鋼管樁,第二天早上一看,都被沖歪了。

46歲的江西人錢林林是建設大橋的先頭部隊,從小在農村長大,一輩子跑工地,對他來說,荒島求生都不算事,眼鏡蛇、老鼠出沒也見怪不怪,最無法忍受的還是這里的大風天氣。170多斤的“噸位”,卻經常在狂風中站不穩。

2013年11月16日,中鐵大橋局福平鐵路三標三分部項目經理楊黨國帶著第一批15人坐著小漁船從松下渡口出發上到平潭小練島。

他清楚地記得:“那時候11月份,這邊又是季風期,海面上刮的都是十級左右大風,我們第一次上島來的時候租的當地小漁船,帶著行李鋪蓋吃的用品,結果第一天還是季風期,海浪打上去之后,整個被子濕了,食材包括一些餐具上面也都海水打進去?!?/p>

不僅是季風,這里每年都要經歷至少5個臺風。上島后的第一次臺風,一夜之間把楊黨國他們花了三四天才搭好的集裝箱平移了30米,生活必需品都被刮進大海。

楊黨國說,“我們那時候對臺風缺乏認識,停水停電,生活儲備也不足。那個時候就是忍饑挨餓又受凍。大家躲在學校里面,那么大的風又不敢出去?!?/p>

平潭海峽公鐵大橋橋址所在處具有風大、浪高、水深、流急等特點。據統計,這里每年6級以上大風超過300天,7級以上大風超過200天。

除此之外,平均每年臺風正面登陸3到4次,最大浪高約9.69米。再加上此處潮差最大達7米,水流流速快,尤其是波流力的影響,是常規長江等內河橋梁的10倍以上,對水中結構沖擊極大。

“建橋禁區”中創造奇跡

“惡劣的氣候條件和復雜的水文地質條件讓這里一度被稱為‘建橋禁區’?!敝需F大橋局平潭海峽公鐵大橋項目總工王東輝回憶,在剛開始施工階段,他們就遇到了一個大難題——第一根鋼管樁樁頭打進堅硬的巖床1米深左右時,就被擠壓致嚴重變形。

原來,千萬年來的海峽大風帶動海涌淘走了海底的松散巖層,留下硬度堪比鋼鐵的光板巖,再加上潛伏著的堅硬孤石,復雜的巖層狀況讓大橋基礎無處安放。

中國國家鐵路集團有限公司堅持自主創新,發揮產學研用合力,取得一系列創新成果,為大橋工程安全、優質、高效建設提供了重要技術支撐。包括:

自主研制大型液壓動力頭鉆機,可一次成孔5米直徑鉆孔樁,成功施作世界上樁徑最大的橋梁工程樁;

自主研制吊高110米、吊重3600噸的巨型浮吊船,提出了簡支鋼桁梁全工廠化整孔全焊制造工藝,實現鋼桁梁海上浮吊整孔架設;

研究建立橋址處小范圍風、浪、流監測及預報系統,制定橋梁施工作業環境標準,保障復雜海洋氣象條件下安全有序作業……

王東輝告訴記者,工程師們除了自主研發世界最先進的KTY5000型液壓動力頭鉆機,讓近5米的鉆孔樁得以完成,堪稱“定海神針”。

還研發出象“小板凳”一樣的鋼管樁,用混凝土“黏”在海底的巖石上,再把“小板凳”外擴為七人足球場那么大的施工平臺,足夠600余名工作人員同時在平臺上作業生活。

大國重器助力填補技術空白

“施工現場的大風天氣十分頻繁,按照國家規范要求,6級風以上就要停止吊裝等作業。再加上每次臺風來臨前后幾天都無法正常施工,我們的有效作業時間實際上十分寶貴?!蓖鯑|輝介紹。

為克服惡劣自然環境,充分利用大風環境中的施工“窗口期”,在架梁階段,大橋施工先在工廠整體制造總拼鋼桁梁,然后裝船從江蘇如皋歷經約1000公里海上運輸至橋位處,在現場進行海上浮吊整孔架設。

海上浮吊整孔架設難度有多高?可以用這些數據想象一下:

大橋最重的鋼桁梁長96.25米,寬36.8米,相當于8個籃球場;

高15.35米,相當于5層樓;設計重量達3150噸,加上吊具起吊重量近3400噸,相當于2260輛小汽車的重量。

該大橋所處位置為與百慕大、好望角齊名的世界三大風口海域之一,風大浪高水深涌急,海底地質條件復雜,有效作業時間少,工程建設面臨的技術挑戰和施工風險十分巨大。中鐵大橋局供圖

為降低海上施工安全風險,中鐵大橋局歷時3年、耗資數億打造了“大橋海鷗號”自航雙臂架變幅式起重船,其起重能力達3600噸,主鉤起升高度達110米——相當于39層樓高。這是國內起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船,堪稱海上橋梁施工的“巨無霸”和“超級大力士”。

為了搶抓大風天氣中的“天窗點”,中鐵大橋局結合國家和地方的預報,自主研發了一套環境綜合監測系統,對橋址海域的天氣和海況進行實時監測。

中鐵大橋局平潭海峽公鐵大橋項目副總工劉科向中新社記者介紹,平潭海峽公鐵大橋所在地氣候條件復雜,大風大浪天氣頻繁,適合施工的‘天窗點’轉瞬即逝,需要我們提前預測科學把握。但國家和地方的天氣和海洋預報覆蓋范圍十分寬泛,很難精確到橋址,經常出現長樂岸下著瓢潑大雨,平潭岸卻只是陰天的情況,這就給我們現場施工調度帶來了很大的麻煩?!?/p>

中鐵大橋局根據現場作業需求,在橋梁沿線布置了5臺風速儀、2臺波浪儀、1臺海流計,對橋址處風環境、波浪要素、海流實時監測,同時利用云計算中心制作展示網頁,實時發布各種監測數據。

“在這之前,國內對復雜海域跨海大橋的風、浪、流監測及大尺度結構波浪力的原位測試幾乎是空白,少有經驗可借鑒?!眲⒖平榻B,“在這7年里,我們通過現場實測、數值模擬等辦法,積累了大量數據。風、浪預測方法還可以應用于受局部場地影響明顯的橋梁施工區域,例如山區峽谷地帶風速預報?!?/p>

平潭海峽公鐵大橋堪稱中國橋梁建造史的里程碑。這一道海上飛虹值得我們驕傲,這一群大國工匠的剪影值得我們銘記!

“7年付出,在這一刻我覺得全都值了?!敝需F大橋局副總經理張紅心看著大橋,禁不住感慨。

走,讓我們搭乘開往平潭的動車,穿越平潭海峽公鐵大橋,開進中國的2021。

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