從陸地到海上，中國高鐵闖新關

高佳寧　鄧雨潔

近期中國首條跨海高鐵——福廈高鐵全線鋪軌貫通。這是中國首條真正意義上海洋服役環境的高速鐵路工程，也是全球行車速度最快的沿海/跨海鐵路。

福廈高鐵線路正線全長277.4公里，設計時速350公里，北起福州市，途中設福州南、福清西、莆田、泉港、泉州東、泉州南、廈門北、漳州八座車站;北端銜接合福高鐵、溫福鐵路，南端銜接廈深鐵路、龍廈鐵路。線路建成通車后，福州、廈門兩地將實現“一小時生活圈”，廈門、泉州、漳州閩南“金三角”將形成半小時交通圈。

目前，世界前三大跨海鐵路大橋為日本瀨戶大橋（設計速度160公里/小時）、丹麥厄勒海峽大橋（設計速度140公里/小時）、福平鐵路平潭海峽公鐵大橋（2020年建成通車，設計速度200公里/小時），均為普速或快速鐵路（按中國標準）。

其他國家的高鐵建設還在陸上，中國已經將賽道搬到海上。

與普通橋梁相比，跨海大橋面臨更多、更大的考驗，既要抵擋住海上大風，又要耐海風海水腐蝕，一項比一項艱難，哪一項都是世界難題。福廈高鐵在世界高鐵和橋梁建設領域有如何不一般的成就？這條高鐵究竟是如何建成的？如何克服技術難點？建成后，對中國區域經濟發展有什么意義？以下是《財經》記者尋找到的答案。

穩和快怎么平衡

福廈高鐵是福建省首條貫穿東西且設計時速為350公里的高鐵線。由于海上水文環境復雜，風險高，福廈鐵路全線鋪軌有三處難度極大的施工工點，分別為湄洲灣、泉州灣、安海灣三座跨海大橋。

福廈高鐵由中鐵第四勘察設計院集團有限公司（下稱“鐵四院”）研究設計。鐵四院副總工程師嚴愛國是福廈高鐵泉州灣大橋段主要設計工程師，他告訴《財經》記者，工程團隊在這里首要面對的困難是強風環境：工程位于沿海高風速帶，熱帶氣旋（臺風）是影響大橋的主要災害性天氣，這里風速大且風況復雜，全年6 級及以上風力的日數平均為91天，全年8級及以上風力的日數平均47.7天。

6級風是什么概念？大概是海面上大浪形成，白沫范圍增大，漸起浪花;陸地上大樹枝搖動，電線呼呼有聲，舉傘困難，屬于強風范疇。即使這樣，6級風速也僅為10.8-13.8m/s（米/秒），而跨海大橋橋位所處的基本風速為34.0m/s，是6級風的2.5倍-3倍，其強勁程度可見一斑。

為了抵抗海上強風，嚴愛國及其團隊在泉州灣、安海灣大跨度跨海斜拉橋中，首次采用了新型流線形鋼混組合梁結構，這是國內外鐵路斜拉橋首次全聯長采用鋼-混結合梁。其主梁采用流線箱形結構并附加一些有效氣動措施，減少了復雜風環境下的風致振動（如最近多座橋梁出現的異常渦振現象），滿足了跨海大橋通行高速鐵路列車的技術要求。

根據西南交通大學風洞試驗及風-車-線-橋耦合振動分析等研究成果，泉州灣跨海大橋可抵抗12級臺風，11級暴風下不封閉交通，8級大風下高速列車不限速——也就是說，即使高速列車在海上按350公里時速飛馳，也可以保證超高的舒適性和平穩性，甚至可以滿足硬幣在全速行駛的高鐵上不倒的硬指標。

與此同時，工程團隊還將橋上軌道線形施工誤差精準控制在5毫米以內——軌道毫米級的鋪設精度不僅讓列車行駛更加安全，還能進一步確保軌道平順性。

實現了“穩”之后，還想要“快”。所以，為掃清列車在又長又大的跨海大橋上的“限速點”，泉州灣跨海大橋引橋采用雙塊式無砟軌道，而通航孔主橋在國內外斜拉橋上首次采用了聚氨酯固化道床結構“固定”道砟。

砟，在鐵路中指鐵軌周圍的小石塊。高鐵軌道分為“有砟”和“無砟”軌道兩種形式：有砟軌道鋼軌與枕木固定起來后架在碎石鋪設的路基上，通過道床“小碎石”支撐幫助鋼軌承重，同時這些“小碎石”還可以起到減震、減噪和增加透水性等功能。但是其保養成本高，而且易導致碎石飛濺。這種軌道一般多用于普通列車，因為普通列車運行速度較低，但是高速列車的運行速度最高可以達到350公里/小時，如果在有砟軌道上運行，不但會造成碎石飛濺，還容易因軌道的隨時位移而導致惡性事故發生。

不過，在泉州灣跨海大橋上，有砟也可以跑出無砟的“驚艷”。泉州灣大橋的通航孔主橋在國內外斜拉橋上首次采用了聚氨酯固化道床結構“固定”道砟。當高鐵在海灣強風環境下以350公里時速通過大橋時，不僅有效避免碎石道砟飛濺，危及列車安全，也確保了列車90秒即可平穩跨過海面。

與之不同的是，泉州灣跨海大橋的引橋采用雙塊式無砟軌道。無砟軌道，即不鋪砟石，用混凝土底座板及道床板取而代之。相比之下，無砟軌道的平整度更高、穩定性更強，且通過無砟軌道時不需減速，堪稱“如履平地”。

以銹制銹，解大橋防腐問題

除了強風，跨海高鐵還面臨著高濕、高鹽、強紫外線的強腐蝕海洋大氣環境。高鐵工程結構的抗腐蝕標準是百年抗腐。“在沿海地區高鹽高濕的氣候條件下，依靠在鋼梁表面刷漆的傳統防腐方式，很難達到標準。”中國鐵建鐵四院福廈高鐵泉州灣跨海大橋設計負責人曾甲華介紹。

針對此問題，嚴愛國及其團隊創新采用了鋼梁超長耐久防腐涂裝體系。該體系用石墨烯納米材料改性鱗片型醇溶無機富鋅底漆和超耐候氟碳面漆，耐鹽霧性和耐人工加速老化性為現有技術的3倍以上，可實現鋼結構在海洋腐蝕大氣環境下30年以上的超長壽命耐久目標，高于港珠澳大橋25年的設計防腐壽命。

“這是目前國內外設計防腐壽命最長的防腐涂裝體系，將實現我國鋼梁防腐涂裝體系30年超長防腐壽命的技術突破。”嚴愛國告訴《財經》記者。

鐵四院聯合鞍鋼集團鋼鐵研究院等單位對耐海洋大氣腐蝕鎳系橋梁鋼及其應用技術進行研發，阻止氯離子滲透，鎳系橋梁鋼的表面在高腐蝕的海洋大氣環境下會自動形成美觀且致密的銹層——“以銹制銹”的理念，不僅可實現長效防腐，還可以縮短制造工期。

最巧妙的是，大橋褐色的銹層還能與自然環境相協調，實現“免涂裝·綠色耐久·銹色之美”的綠色全壽命設計，盡顯自然生態銹色之美。

中國人對美的追求不止于此。為實現橋梁形態與海灣環境的協調，達到橋梁“結構美、造型美、和諧美、變化美”的目標，工程團隊聯合美術院校開展景觀專題設計，采用貝殼形曲線橋塔，兼顧結構合理和建筑美學。

隨著福州至廈門北鋪軌貫通，福廈鐵路已進入沖刺階段，目前站前工程進入收尾期，下一步側重點轉到四電及站房施工。根據總體施組安排，預計于2023年初進行聯調聯試，在2023年建成通車。

賦能粵閩浙

中國高鐵穿越平原、丘陵、山地、高原，如今已經要修到海上去了。

“福廈高鐵展現了我國‘基建狂魔的正面形象。”華東師范大學城市發展研究院院長、終身教授曾剛說道，海水會對建筑起到侵蝕作用，當我國研發出海上高鐵的技術后，可以在全球范圍內出售我們的技術。福廈高鐵工程的建設是在向世界證明我們的高鐵建設實力。

粵閩浙沿海城市群，過去被稱為海峽西岸城市群，位于長三角城市群和粵港澳大灣區之間，包括粵東、福建和浙南等地區。它是中國最早實現改革開放的地區之一，但一體化發展水平比長三角、珠三角地區相對滯后，是一個二級城市群。福廈高鐵就在粵閩浙沿海城市群中的福建省內。

作為沿海高速鐵路線的一段，福廈高鐵不僅對中國高速鐵路網的完善起到重要作用，更能將粵閩浙城市群和另外兩個城市群連接起來，利于其經濟發展。

北京交通大學教授賈順平認為，福廈高鐵將福建具有發展潛力的“雙城”——福州和廈門連接起來，實現“一小時生活圈”，同時加強沿線重要城市的溝通，如泉州、莆田、漳州等。

單有高鐵，不能稱之為真正意義上的“通”，更要建立綜合交通網絡。鐵路分為四個層次，分別是高鐵、城際鐵路、市郊鐵路和地鐵。“從功能上講，它們都是為了人們出行便利，因此更應當注重綜合交通網絡的構建，使它們各司其職。”賈順平向《財經》記者說道。

值得一提的是，正如其他沿海城市一樣，港口運營是福建省經濟發展的重要一環，福州港和廈門港在2021年的貨物吞吐量分別為2.74億噸和2.28億噸，是我國不可或缺的港口力量。

有了港口，還需要內陸的港口腹地作為支撐，高鐵是聯系二者的重要交通工具。但由于福建地區的地形以丘陵為主，交通并不便利，因此修建高鐵對港口經濟有著重要意義。

在跨海大橋方面，毋庸置疑，兩點間直線最短。不過也有人質疑，從地圖上看，沿著泉州灣在陸上修建高鐵，繞路的距離也并不算遠，為什么選擇技術難度更大、成本投入更高的跨海方案？

曾剛認為，福廈高鐵跨海大橋不僅考慮成本和技術，還有更長遠的規劃，它起到“以賽代練”的試點作用。

中國海域面積廣闊，海岸線漫長曲折，沿海分布著大大小小的海灣。與泉州灣相比，許多海灣兩側的間隔距離更長，跨海大橋的修建難度更大。“如果在泉州灣能攻克技術難題，未來在我國會有更多地方能有所運用。”曾剛說道。