记者 张启山
9月28日,经过6年建设,由铁四院设计、中铁十一局、中铁十二局、中国铁建大桥局、中铁十六局、中铁十七局、中铁建设、中铁建电气化局等单位参建的全国首条设计时速350公里跨海高铁——福厦高铁通车运营,“坐着高铁看大海”走进现实。
这条全长277.42公里的跨海高铁,是我国“八纵八横”高速铁路网沿海通道的重要组成部分,沿线设福州南、福清西、莆田、泉港、泉州东、泉州南、厦门北、漳州8座客运车站,正线桥梁84座、隧道29座,桥隧比高达85.1%。
中国铁建各单位在福厦高铁建设过程中,通过智能建造、智能装备、智能运营技术创新的不断深化,进一步完善沿海智能高铁建设体系,开启了中国沿海智能高铁建设新篇章。
凿路架桥,智绘“山海”蓝图
福建依山向海,峰峦叠嶂、水网交错,山水阻隔的地理地貌特点,是福厦高铁建设绕不开的难题。
如何在错综复杂的地理条件下,确定最优线路?铁四院设计团队通过空天地一体化测绘技术,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,实现了三维智能选线,并构建了全线桥梁、隧道、站场等20个专业工程BIM模型,为福厦高铁建设选出一条绿色经济的最佳线路。
“云计算、物联网、大数据、人工智能……”建设过程中,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了关键作用。中铁建电气化局在福厦高铁湄洲湾特大桥采用的自动立杆设备、自动腕臂机器人、检测机器人等全新“四电”智能装备,仅需七八个操作人员,就可以完成以往几十、上百人的工作量。同时,智能装备数据接入BIM应用平台,能够对施工全过程数据进行智能信息化管理,实现了接触网状态数据采集、缺陷分析、故障排除等工作的协同作业。
在福厦高铁建设过程中,中国铁建大桥局在跨海大桥区段安装多种传感器,对不同温度、不同时段下的桥梁变形数据进行监控,采用“相对高程”测量数据进行无砟轨道精调施工,利用施工智能化一举攻克跨海斜拉桥无砟轨道测量难题。同时,他们还集成应用智能传感、智能物联网、边缘计算、地理信息等现代信息技术,实现在通车后持续保障桥轨安全。
攻坚克难,一桥一策
福厦高铁是我国桥梁结构最多样、最复杂的高铁。各式桥梁横渡湄洲湾、泉州湾与安海湾,穿越乌龙江、九龙江等大江大河,上跨G324国道及沈海、福泉、厦蓉、泉州绕城等高速公路,飞越既有福厦、鹰厦、厦深等铁路。据统计,福厦高铁正线桥梁长度合计181公里,占比65.3%。
高盐高湿的海洋大气环境对桥梁的锈蚀,是困扰行业的一项难题。为确保桥梁结构耐久性,福厦高铁的几座跨海大桥索塔钢锚梁和支座均采用了耐海洋大气腐蚀钢,不涂油漆、不设除湿系统就能抵抗海洋环境腐蚀,这在全球范围内属首次进行实践应用。
福厦高铁让中国桥梁建造技术迈上新台阶。由中铁十一局和铁五院历时4年打造的千吨级运架一体机“昆仑号”,能够在7级大风下安全作业,集提梁、运梁、架梁功能于一体,是我国智能化程度最高、可应用范围最广的高铁桥梁施工装备,仅用时218天就完成了湄洲湾特大桥全部箱梁架设。
6年多的建设时间里,福厦高铁建设者们坚持“一桥一策”,成功破解海风海水腐蚀、季节性台风影响、高速铁路桥梁变形等一系列难题。此外,他们采用泥沙分离器、混凝土超灌提醒仪、超声波检孔仪、智能温控系统等10余种最新施工技术、工艺,不仅打通了施工过程中的关键环节,也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。
“跨海不减速”,造就速度奇迹
在跨海大桥上行车,受海上风力影响很大,通常来说,为了确保行车安全,通过这样的路段需要减速慢行。但福厦高铁却实现了“跨海过桥不减速”。
安海湾特大桥,不仅是福厦高铁跨海桥梁的收尾之作,也是世界无砟轨道桥梁“大跨”“跨海”的“开山之作”。之所以将安海湾特大桥建成无砟轨道跨海大跨斜拉桥,主要是因为无砟轨道可避免道砟飞溅,其平顺性、稳定性好,车辆通过无需减速。但这种轨道对施工工艺、沉降控制等要求极高。安海湾特大桥自身“大跨”“跨海”的属性,让无砟轨道上桥极具挑战。
经过反复模拟试验,铁四院与中国铁建大桥局找到了适应“大跨”“跨海”特点的钢混结合梁结构参数。他们采用全联长钢混结合梁,并对主梁采取有效气动措施,满足了跨海大桥通行高铁列车的技术要求;在桥面铺设拥有自主知识产权的CRTSⅠ型双块式无砟轨道,实现时速350公里高铁列车“跨海过桥不减速”。
通车之后,时速350公里高铁列车开过650米长的主桥用时不到7秒,跨过整个海域也只需98秒。
绿色低碳,建造智慧站房
不仅桥隧建造创造奇迹,福厦高铁沿线站房也在绿色低碳上交出了令人满意的答卷。
由中铁建设承建的新建厦门北站换乘中心屋面安装了目前全国高铁站房面积最大的天气感应式智能天窗,通过分布在四周的风雨感应器,天窗可根据光照、降雨、风力等环境数据,无需人工干预,便可自动开合。据测算,智能天窗每年将减少40天通风系统运转,相当于减少14.13吨二氧化碳排放量。
厦门北站换乘中心地下10米集散空间,环境封闭黑暗无自然光。为满足照明需要,新建厦门北站在国内首次全面运用智能光纤系统,把自然光引入地下,让乘客获得不输于地上空间的舒适感。该系统通过在屋面安装的82套采光机,每天如向日葵般自动唤醒,精准追踪太阳方位采集阳光,利用大通量特种光纤输送至地下空间替代灯具照明。
为保障车站安全运营,给旅客带来安全舒适的乘车体验,中铁建设项目管理团队还将智能“客站大脑”植入福厦高铁。
智能“客站大脑”由旅客服务、客运管理、客站设备管理、应急指挥4大应用功能组成,将多个独立系统设备数据深度集成和共享,可实现站车客运作业统一指挥和智能联控。
在智能“客站大脑”的统一控制下,传统站房被赋予智慧的“灵魂”,从“能理解”到“会思考”再到“有温度”,让旅客购票、进站、安检、出站一气呵成,下了火车上地铁、上公交、上的士,大大节省了时间。
福厦高铁建成通车后,福州、厦门将形成“一小时生活圈”,厦门、漳州、泉州闽南“金三角”将形成半小时交通圈。东南沿海城市群将串联起一条“黄金旅游带”,对服务“一带一路”建设,促进东南沿海城市群快速发展具有重要意义。