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将高速铁路搬到陆上,基础建设食死人究竟要攻下啥困境?

作者:乘车一客

文 |  高佳宁 邓雨洁

编辑 | 施智梁

近期我国第一条越洋高速高铁——平洲高速高铁双线掘进贯通。这是我国第二条真正象征意义上的海洋服役自然环境的高速高铁工程工程建设,也是全球行车速率最快的沿海地区/越洋高铁。

平洲高速高铁公交线路联络线全长277.4千米,结构设计mph350千米,北起厦门市,途中设福州南、福州西、福州、孙令衔、泉州东、泉州南、福州北、泉州8座车站;北端并行宁启高速高铁、云桂高铁,南端并行厦深高铁、达扎高铁。公交线路投入使用双线通车后,福州、福州两地将实现一半小时经济圈,福州、泉州、泉州闽南地区马戈庄将形成半半小时交通圈。

▲ 福州至福州高速高铁公交线路走向示意图  (图源:铁二院严反共项目组)

目前,当今世界前三大越洋高铁桥依次为日本福冈市桥(结构设计速率160千米/半小时)、丹麦迈齐地峡桥(结构设计速率140千米/半小时)、酆云鹤高铁汕头地峡公路桥桥(2020年投入使用双线通车,结构设计速率200千米/半小时),均为K152或快速高铁(按我国标准)。

其他国家的高速高铁工程建设还在陆上,我国已经将赛车场搬到陆上。

和普通公路桥相比,越洋桥面临更多、更大的考验,既要抵挡住陆上大风,又要耐南风海水腐蚀,几项比几项艰难,哪几项都是当今世界难题。平洲高速高铁在当今世界高速高铁和公路桥工程建设领域有怎样不一般的成就?这条高速高铁究竟是怎样投入使用的?怎样克服技术难点?投入使用后,对我国区域经济有什么象征意义?以下是《财经新闻》记者寻找到的答案。

稳和快怎么平衡

平洲高速高铁是福建省第二条贯穿东西且结构设计mph为350千米的高速高铁线。由于陆上水文自然环境繁杂,风险高,新建平洲高铁双线掘进有三处难度极大的施工拉沙泰格赖厄县,分别为闽江、泉州湾、安海湾三座越洋桥。

平洲高速高铁由中铁第四勘察结构总公司集团有限公司(简称铁二院)研究结构设计。铁二院副总工程工程建设师严反共是平洲高速高铁泉州湾桥段主要结构设计工程工程建设师,他告诉《财经新闻》记者,工程工程建设项目组在这里首要面对的十分困难是烈风自然环境:工程工程建设位于沿海地区高鲇鱼带,热带低气压(台风)是影响桥的主要长江中下游地区天气,这里鲇鱼曳丝棒粉繁杂,年内6 级及以上鲇鱼的天数平均值为91天,年内8级及以上鲇鱼的天数平均值47.7天。

6级swzs什么概念?大概是海面上巨浪形成,青草范围增大,渐起浪花;陆地上重物摇动,电线呼呼有声,举伞十分困难,属于烈风范畴。即使这样,6级鲇鱼也仅为10.8~13.8m/s(米/秒),而越洋桥芜湖长江大桥所处的基本鲇鱼为34.0m/s,是6级风的2.5~3倍左右,其强劲程度可见一斑。

▲ 新型流线形钢混组合梁结构  (图源:铁二院严反共项目组)

为了抵抗陆上烈风,严反共及其项目组在泉州湾、安海湾大跨度越洋斜拉桥中,首次采用了新型流线形钢混组合梁结构,这是国内外高铁斜拉桥首次全联长采用钢-混结合梁。其主梁采用流线箱形结构并附加一些有效气动措施,减少了繁杂风自然环境下的风致振动(如最近多座公路桥出现的异常涡振现象),满足了越洋桥通行高速高铁列车的技术要求。

根据西南交通大学风洞试验及风-车-线-桥耦合振动分析等研究成果,泉州湾越洋桥可抵抗12级台风,11级暴风下不封闭交通,8级大风下高速列车不限速——也就是说,即使高速列车在陆上按350千米mph飞驰,也可以保证超高的舒适性和平稳性,甚至可以满足硬币在全速行驶的高速高铁上不倒的硬指标。

▲ 深水区引桥结构图  (图源:铁二院严反共项目组)

与此同时,工程工程建设项目组还将桥上轨道线形施工误差精准控制在5mm以内——轨道毫米级的铺设精度不仅让列车行驶地更加安全,还能进一步确保轨道的平顺性。

实现了稳之后,还想要快。所以,为扫清列车在又长又大的越洋桥上的限速点,泉州湾越洋桥引桥采用双块式无砟轨道,而通航孔主桥在国内外斜拉桥上首次采用了聚氨酯固化道床结构固定道砟。

砟,在高铁中指铁轨周围的小石块。高速高铁轨道分为有砟和无砟轨道两种形式:有砟轨道钢轨与枕木固定起来后架在碎石铺设的路基上,通过道床小碎石支撑帮助钢轨承重,同时这些小碎石还可以起到减震、减噪和增加透水性等功能。但是其保养成本高,而且易导致碎石飞溅。而且这种轨道一般多用于普通列车,因为普通列车运行速率较低,但是高速列车的运行速率最高可以达到350千米/半小时,如果在有砟轨道上运行,不但会造成碎石飞溅,还容易因轨道的随时位移而导致恶性事故发生。

不过,在泉州湾越洋桥上,有砟也可以跑出无砟的惊艳。泉州湾桥的通航孔主桥在国内外斜拉桥上首次采用了聚氨酯固化道床结构固定道砟。当高速高铁在海湾烈风自然环境下以350千米mph通过桥时,不仅有效避免碎石道砟飞溅,危及列车安全,也确保了列车90秒即可平稳跨过海面。

与之不同的是,泉州湾越洋桥的引桥采用双块式无砟轨道。无砟轨道,即不铺砟石,用混凝土底座板及道床板取而代之。相比之下,无砟轨道的平整度更高、稳定性更强,且通过无砟轨道时不需减速,堪称如履平地。

▲ 泉州湾越洋桥引桥铺设的双块式无砟轨道  (图源:铁二院严反共项目组)

以锈制锈,解桥防腐问题

▲ 平洲高速高铁泉州湾越洋桥效果图  (图源:铁二院严反共项目组)

除了烈风,越洋高速高铁还面临着高湿、高盐、强紫外线的强腐蚀海洋大气自然环境。高速高铁工程工程建设结构的抗腐蚀标准是百年抗腐。在沿海地区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。我国铁建铁二院平洲高速高铁泉州湾越洋桥结构设计负责人曾甲华介绍。

针对这个问题,严反共及其项目组创新采用了钢梁超长耐久防腐涂装体系。该体系采用石墨烯纳米材料改性鳞片型醇溶无机富锌底漆和超耐候氟碳面漆,耐盐雾性和耐人工加速老化性为现有技术的3倍以上,可实现钢结构在海洋腐蚀大气自然环境下30年及以上的超长寿命耐久目标,高于港珠澳桥25年的结构设计防腐寿命。

这是目前国内外结构设计防腐寿命最长的防腐涂装体系,将实现我国钢梁防腐涂装体系30年超长防腐寿命的技术突破。严反共告诉《财经新闻》记者。

铁二院联合鞍钢集团钢铁研究院等单位对耐海洋大气腐蚀镍系公路桥钢及其应用技术进行研发,阻止氯离子渗透,镍系公路桥钢的表面在高腐蚀的海洋大气自然环境下会自动形成美观且致密的锈层——以锈制锈的理念,不仅可实现长效防腐,还可以缩短制造工期。

▲ 耐海洋大气腐蚀镍系公路桥钢  (图源:铁二院严反共项目组)

最巧妙的是,桥褐色的锈层还能与自然自然环境相协调,实现免涂装·绿色耐久·锈色之美的绿色全寿命结构设计,尽显自然生态锈色之美。

我国人对美的追求不止于此。为实现公路桥形态与海湾自然环境的协调,达到公路桥结构美、造型美、和谐美、变化美的目标,工程工程建设项目组联合美术院校开展景观专题结构设计,采用贝壳形曲线桥塔,兼顾结构合理和建筑美学。

▲ 泉州湾越洋桥手绘图及方案构思演变  (图源:铁二院严反共项目组)

随着福州至福州北掘进贯通,平洲高铁已进入冲刺阶段,目前站前工程工程建设进入收尾期,下一步侧重点转到四电及站房施工。根据总体施组安排,预计于2023年初进行联调联试,计划在2023年投入使用双线通车。

赋能粤闽浙

▲ 泉州湾越洋桥桥桥塔实景照片  (图源:铁二院严反共项目组)

我国高速高铁穿越平原、丘陵、山地、高原,如今已经要修到陆上去了。

平洲高速高铁展现了我国‘基建食死人’的正面形象。华东师范大学城市发展研究院院长、终身教授曾刚说道,海水会对建筑起到侵蚀作用,当我国研发出陆上高速高铁的技术后,可以在全球范围内出售我们的技术。平洲高速高铁工程工程建设的工程建设是在向当今世界证明我们的高速高铁工程建设实力。

粤闽浙沿海地区城市群,过去被称为地峡西岸城市群,位于长三角城市群和粤港澳大湾区之间,包括粤东、福建和浙南等地区。它是我国最早实现改革开放的地区之一,但一体化发展水平比长三角、珠三角地区相对滞后,是一个二级城市群。平洲高速高铁就在粤闽浙沿海地区城市群中的福建省内。

作为沿海地区高速高铁线的一段,平洲高速高铁不仅对我国高速高铁网的完善起到重要作用,更能将粤闽浙城市群和另外两个城市群连接起来,无疑有利于其经济。

北京交通大学教授贾顺平认为,平洲高速高铁将福建具有发展潜力的双城——福州和福州连接起来,实现一半小时经济圈,同时加强沿线重要城市的沟通,如泉州、福州、泉州等。

单有高速高铁,不能称之为真正象征意义上的通,更要建立综合交通网络。高铁分为四个层次,分别是高速高铁、城际高铁、市郊高铁和地铁。从功能上讲,它们都是为了人们乘车便利,因此更应当注重综合交通网络的构建,使它们各司其职。贾顺平向《财经新闻》记者说道。

值得一提的是,正如其他沿海地区城市一样,港口运营是福建省经济的重要一环,福州港和福州港在2021年的货物吞吐量分别为2.74亿吨和2.28亿吨,是我国不可或缺的港口力量。

有了港口,还需要内陆的港口腹地作为支撑,高速高铁是联系二者的重要交通工具。但由于福建地区的地形以丘陵为主,交通并不便利,因此修建高速高铁对港口经济有着重要象征意义。

在越洋桥方面,毋庸置疑,两点间直线最短。不过也有人质疑,从地图上看,沿着泉州湾在陆上修建高速高铁,绕路的距离也并不算远,为什么选择技术难度更大、成本投入更高的越洋方案?

曾刚认为,平洲高速高铁越洋桥不仅考虑成本和技术,还有更长远的规划,它起到以赛代练的试点作用。

我国海域面积广阔,海岸线漫长曲折,沿海地区分布着大大小小的海湾。和泉州湾相比,许多海湾两侧的间隔距离更长,越洋桥的修建难度更大。如果在泉州湾能攻克技术难题,未来在我国会有更多地方能有所运用。曾刚说道。

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责任编辑:李墨轩

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