自然地理

成就海上奇迹的大国基建——写在福厦高铁开通运营之际

9月28日,我国首条设计时速350公里的跨海高铁——福厦高铁正式开通运营。列车穿山越海,一路从福州驶向厦门。

面对近海强风、强腐蚀、大潮差、地震带影响,福厦高铁建设者们迎难而上,建成我国第一条真正意义上的海洋服役环境高铁。

跨海、智能、联通,福厦高铁创下列车在海面驰骋速度的新纪录,开启了我国沿海智能高铁建设的新篇章。

“它是第一条时速350公里的跨海高铁,牵手两个铁路枢纽,跨越三处海湾,由铁四院总体设计,途经福建沿海五个地级城市,历时六年建设,试验列车交会速度创造891公里新纪录。”9月17日,中铁第四勘察设计院福厦高铁项目经理李平卓发了一个长长的朋友圈,用几组数字细数了自己眼中的福厦高铁。

自己参与建设四年的跨海高铁已经建成,在试运行的当天,李平卓终于坐上复兴号智能动车,体验了一把“坐着高铁看大海”的奇妙感觉。

宁波至广州高铁福州至厦门、漳州段,简称福厦高铁。这条全长277.42公里的高速铁路,是国家“八纵八横”铁路网中东南沿海高速铁路通道的重要组成部分,2017年开工建设,2023年9月28日正式开通运营。

在中国高铁运营里程已超过4万公里,时速350公里变得稀松平常的当下,铁路建设者们还在不断拓展自己的探索边界。让高铁在海上也能跑出350公里的时速,正是福厦高铁承担的重要职责使命。很多人对此有个十分生动而浪漫的比喻——“坐着高铁看大海”。

“和很多线路是逐渐提升到设计速度不同,福厦高铁部分路段实现开通即达速。”东南沿海铁路福建有限责任公司副总经理饶惠明介绍,福厦高铁通过安海湾,列车可以350公里的时速不减速过桥,仅需98秒便可风驰电掣跨越大海。

一列运行试验车组高速驶过湄洲湾跨海大桥。湄洲湾跨海大桥全长14.7公里,海域施工长度为10.8公里,是国内首座跨海高铁矮塔斜拉桥(9月19日摄)。新华每日电讯记者魏培全摄

6月28日,国铁集团在福厦高铁福清至泉州区段开展了时速450公里的高铁性能验证试验。试验列车在湄洲湾跨海大桥上创造了单列时速453公里、两列相对交会时速891公里的高铁新速度。

“非常自豪,非常激动。”中国铁路南昌局集团有限公司福州动车段技术科工程师陈锦熙在试验列车上执行添乘任务,说起当时“贴地飞行”的感觉,他依然难掩兴奋之情。

“智能选线技术在福厦高铁设计过程中起到了重要作用。”中铁第四勘察设计院集团有限公司福厦高铁BIM总设计师孙泽昌表示。

福建依山向海,峰峦叠嶂。在各种复杂的自然地理环境中规避不利因素,寻求最优解一直是铁路设计者们孜孜以求的目标。通过空天地一体化测绘技术,设计团队实现了设计控制要素自动解译与精准提取,结合收集的各类选线控制因素录入系统,实现了三维智能选线,为福厦高铁建设选出一条绿色经济的线路。

“正线%。”东南沿海铁路福建有限责任公司副总经理吴建华介绍,福厦高铁全线座,存在浅埋偏压、涌水涌泥、断层破碎带等不稳定因素。同时,特殊桥跨多,结构形式新颖复杂,主跨150米以上特殊结构达14联。

数字施工与智慧建造技术在福厦高铁全生命建设周期中发挥着关键作用。建设者们采用云计算、物联网、大数据、人工智能、BIM、GIS、北斗等先进技术,树起了高铁智能建设的新标杆。

孙泽昌介绍,BIM技术首次在福建的铁路建设中得到全线全专业的应用。“它相当于在数字世界里对福厦高铁进行‘孪生’,将图纸上的铁路‘立起来’,精准预测了施工中可能发生的1000多个问题。”

高铁“四电”工程相当于人的经脉、眼睛、体能和神经,共同为高速奔跑的列车提供动能及指引。建设人员在投入“四电”智能装备后,通过自主行走的检测机器人,实现实时数据传输,清晰识别线路接触网零部件状态,让高铁跑得更稳。

智能高铁的魅力不止于此。在福厦高铁厦门北站换乘中心,这里的屋面形似浪花绽放,龙舟式燕尾脊气势冲天,美丽造型的背后隐藏着一扇1400平方米的巨大天气感应式智能天窗,可实时监测光照强度、风力大小、降雨及室内外温差等,并自动开合。

中铁建设集团福厦高铁厦门北站项目部副总工程师陆飞介绍,换乘中心屋面安装的是智能光纤系统,可自动跟踪采集阳光,为旅客创造明亮舒适换乘环境的同时,实现节能降耗,全年可节约用电约72万千瓦时。

在刚刚投入使用的福州南动车组运用二所,智能复兴号动车组集结完毕,“陆地航母”整装待发。作为列车“停车场”和“4S”店,该动车所在全国首次采用涵盖动车组画像、技术管理、关键作业过程监控、故障应急处置等技术的动车组智能运维综合管理平台,旅客的乘车安全从这里开始得到保障。

福厦高铁在此三跨海湾,破解了近海强风、强腐蚀、地震带、不规则潮汐冲击等建设难题,建起三座创纪录的大桥:湄洲湾跨海大桥是国内首座跨海高铁矮塔斜拉桥、泉州湾跨海大桥是国内首座跨海高速铁路桥、安海湾特大桥是世界首座无砟轨道跨海大跨斜拉桥。

“福厦高铁先后跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾三个海湾,遇到了各种复杂桥型,就是一座桥梁博物馆。”中铁第四勘察设计院福厦高铁项目桥梁设计负责人杨恒说,建设者们“一桥一策”,运用了各种创新技术、材料与工艺,成功解决了近海强风环境下通行高速列车的技术难题。

以泉州湾跨海大桥为例,泉州湾位于沿海高风速带,风速大,全年6级及以上风力天数达91天。“在高铁标准中,轨道的标准控制要在振幅1个毫米以内,一旦超过1毫米的变动差距,就会引发安全事故,因此要避免桥梁因风产生严重的横向晃动和涡振现象。”中交二航局新建福厦铁路六标项目总工程师罗长维说。

为此,铁路设计、建设者们为大桥做了诸多结构创新。大桥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。这些设计,让列车可以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公里通过跨海大桥,甚至在11级暴风下也不会封闭交通。

砟,在铁路中指铁轨周围的小石块。中国铁建大桥工程局集团有限公司相关负责人告诉记者,铁轨下面一般都是碎石道床,这种有砟轨道最高运营速度只有250公里。而无砟轨道采用混凝土、沥青混合料等整体基础的轨道结构,时速更高。但是,相较于陆地,在跨海桥梁上铺设无砟轨道并通行高铁,在国内外没有先例。

作为福厦高铁跨海桥梁的收尾之作,安海湾特大桥也是世界首座无砟轨道跨海大桥。经过反复模拟试验,大桥建设者和设计团队找到了适应跨海条件的钢混结合梁结构参数,主梁采用有效气动措施,实现时速350公里高铁列车跨海过桥不减速。

和普通桥梁相比,跨海大桥还面临着另一项考验:海洋盐雾腐蚀。高铁工程结构的抗腐蚀标准是百年抗腐。而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。这关该怎么过?在多次论证实验后,铁路设计者想到了“以锈制锈”。

在安海湾跨海大桥,远观会发现桥墩下半部呈现一截白色。这种耐海洋大气腐蚀钢,填补了我国的钢种空白,也是世界超级钢技术前沿水平的系列钢种之一。杨恒介绍,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,就能实现“以锈制锈”的长效防腐效果。此外,铁四院还运用最新研发的超长耐久防腐涂装材料,让桥梁的涂装防护寿命达到30年以上。

福厦高铁,一头连着“榕城”,一头连着“鹭岛”,大量的人口和经济要素集聚福厦通道之内,以仅占全省33%的土地面积,养育了全省72%的人口,创造了全省76%的经济总量。

沿海经济活跃,面对日益旺盛的客运需求,在2010年开通的设计时速250公里的福厦铁路(杭深线)运能已显不足,制约了百姓出行和经济发展。

“现有的福厦铁路年平均客座率已达78%,成为全国客运专线年福厦通道全方式最大区段客流密度将达1.4亿人次和1.7亿人次。”福建省发改委交通处二级主任科员李希伟说。

“福厦高铁是我国‘八纵八横’高速铁路网中沿海高速通道的重要组成部分,福州、厦门将形成‘一小时生活圈’,厦门漳州泉州形成‘半小时交通圈’。”饶惠民说,福厦高铁今后连接起漳汕高铁与北边的温福高铁后,一条贯穿东南沿海、连接长三角与粤港澳大湾区的时速350公里的高速铁路通道将建成,并将几大沿海经济区紧密连接在一起,对国民经济的发展具有重要意义。

9月18日,福建省以福厦高铁开通为契机,印发《关于打造福厦“1小时生活圈”的若干措施》,提出了优化高铁列车开行、完善公共交通配套、健全货运物流体系、创新发展站点经济、拓展高铁业态融合加强产业分工协作等6个方面共15条措施,增进沿海贸易、人员、技术和资本的交流联系。

走进福建莆田滨海产业新城,全球单体产能领先的低碳智慧工厂——百威雪津啤酒工厂繁忙运转。年产能200万吨,单条生产线罐次……一组亮眼的数据,尽显“世界级”酒城工业旅游的魅力。

莆田市文化和旅游局副局长苏玉庆告诉记者,莆田规划配套了啤酒博物馆、啤酒文化长廊和啤酒花园等工业旅游观光项目,福厦高铁的开通,对莆田旅游带来更多的客源和机遇,让“啤酒之香”弥漫八方。

一路山海一路歌。福州三坊七巷、泉州古城、厦门鼓浪屿、漳州南靖土楼……坐在列车座椅上俯瞰窗外,一望无际的碧蓝,翻飞的海鸥,还有浪花拖尾的船只,福厦高铁跨过一望无际的碧蓝,将给游人开启一场人文荟萃、浪漫现代的海滨之旅。

恰逢“一带一路”倡议提出10周年,作为古代海上丝绸之路的起点,泉州港口的船歌号子与福厦高铁列车的风驰电掣也交响出海铁联运的回音。

泉州太平洋集装箱码头有限公司副总经理傅毅强告诉记者:“泉州石湖港外贸集装箱航线当前覆盖日本、菲律宾、越南等国家的主要港口,并且通过2023年新近开通的新加坡、巴生等国际大港,共建国家外贸航线条,更能使从泉州出口的外贸货物辐射至全球。福厦高铁的开通,将加强我国与东盟等国家和地区在港口码头、物流园区、集散基地和配送中心等建设、经营、管理等方面的合作。”

千百年前,泉州作为我国古代“东方第一大港”,在石湖码头(林銮渡)见证了“涨海声中万国商”的繁荣景象。茶叶、陶瓷、珠宝在这里汇集,出口海外。如今,与其毗邻相望的不仅有现代化港口,还有横跨泉州湾的福厦高铁。它们接过“丝路海运”的传承接力棒,续写“海丝”新故事。(记者邰晓安 周义)

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