12月26日，我國首座跨海公鐵兩用橋、世界最長跨海峽公鐵兩用大橋——平潭海峽公鐵兩用大橋全面通車。「7年付出，在這一刻我覺得全都值了。」中鐵大橋局副總經理張紅心看著緩緩駛出的列車，禁不住感慨萬千。
作為新建福州至平潭鐵路、長樂至平潭高速公路的關鍵性控制工程，平潭海峽公鐵兩用大橋是也是合福鐵路的延伸、京福通道的重要組成部分。大橋由中鐵大橋院設計、中鐵大橋局承建，上層設計為時速100公裡的六車道高速公路，下層設計為時速200公裡的雙線I級鐵路，起於長樂，終於平潭，將人嶼島、長嶼島、小練島、大練島串聯到一起。如今，大橋全面通車，隨著福平鐵路同步開通，平潭島結束了不通鐵路的歷史，其與周邊城市的時空距離被大大縮短，與福州形成半小時「生活圈」和「經濟圈」，這對完善閩東北區域鐵路交通網絡，發揮福州中心樞紐作用，帶動閩東北區域整體開放開發具有重要意義。
「建橋禁區」中創造奇蹟
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。大橋所在地是與百慕達、好望角齊名的世界三大風口海域之一，在非颱風情況下，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。」中鐵大橋局平潭海峽公鐵兩用大橋項目常務副經理肖世波介紹，「當然，極端天氣不僅在大橋建成後對車輛行駛造成影響，在大橋建設過程中更是給我們帶來了數不盡的挑戰。」
平潭海峽公鐵兩用大橋橋址所在處具有風大、浪高、水深、流急等特點。據統計，這裡每年6級以上大風超過300天，7級以上大風超過200天。除此之外，平均每年颱風正面登陸3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，對水中結構衝擊極大。
「惡劣的氣候條件和複雜的水文地質條件讓這裡一度被稱為『建橋禁區』。」中鐵大橋局平潭海峽公鐵兩用大橋項目總工王東輝介紹，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湧淘走了海底的鬆散巖層，留下硬度堪比鋼鐵的光板巖，再加上潛伏著的堅硬孤石，複雜的巖層狀況讓大橋基礎無處安放。
經過幾個月的不斷測算，工程師研發出國內首創的「深水裸巖區埋植式海上平臺」技術，即根據海底巖面地形定製4根長短不一的鋼管樁，工程師和建設者們用打樁船將鋼管樁放到預定位置，快速聯結，形成一個臨時「板凳」。接著，下放預製的圓柱形鋼筋籠，並灌注混凝土，讓鋼管樁「黏」在海底巖石上。以此「小板凳」為起始小平臺，再向外擴展為7人足球場大小的施工平臺，總面積約六萬平方米，施工高峰期有600餘名作業人員同時在平臺上生活與工作。
根基插穩了，大橋才能站得穩。打樁階段，中鐵大橋局不僅啟用世界一流的海上巨型打樁設備——多功能全迴旋式起重兼打樁船「海力801」插打鋼管樁，還自主研發了世界最先進的KTY5000型液壓動力頭鑽機，讓近5米的鑽孔樁得以完成，大橋也在激流暗湧中擁有了一根根「定海神針」。
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，按照國家規範要求，6級風以上就要停止吊裝等作業。再加上每次颱風來臨前後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。」王東輝介紹。
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，大橋施工採取鋼桁梁整孔全焊接製造。即在工廠整體製造總拼鋼桁梁，然後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。
大橋最重的鋼桁梁長96.25米，寬36.8米，相當於8個籃球場;高15.35米，相當於5層樓;設計重量達3150噸，加上吊具起吊重量近3400噸，相當於2260輛小汽車的重量。由於鋼梁重量大，輪廓尺寸超寬超高，重心順橋向不對稱，海上吊裝受風浪影響擺動大，精確就位難度也十分大，對架梁設備的要求自然也水漲船高。
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——相當於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。
2017年3月5日，「大橋海鷗」將平潭橋大小練島水道橋邊墩S06號墩圍堰(重約900噸)順利下放到位，完成服役以來的首秀;2018年1月22日，其將吊重3400噸的鋼桁梁穩穩架設到墩頂，並刷新了世界橋梁整孔鋼桁梁架設的最重紀錄。
「大節段鋼桁梁整孔吊裝架設技術將現場施工變為工廠施工，大大降低了現場施工難度，也提高了現場『窗口』時間的利用率。『大橋海鷗』號讓這項技術變為現實，可以說是填補了我國斜拉橋大節段鋼桁梁整孔吊裝架設的技術空白，實現鋼桁梁橋梁架設施工由單片架設到整節間架設再到整孔架設的一個飛躍。」王東輝介紹。
多項成果達到國際領先水平
在大橋建設過程中，一系列新結構、新材料、新工藝、新裝備，成功解決了在惡劣複雜海洋環境條件下橋梁建設的系列難題，但如何搶抓大風天氣中的「天窗點」，依然是現場施工最重要的課題之一。
「平潭海峽公鐵兩用大橋所在地氣候條件複雜，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範圍十分寬泛，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。」中鐵大橋局平潭海峽公鐵兩用大橋項目副總工劉科介紹。為了精準指導工程建設，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。
項目建設以來，中鐵大橋局根據現場作業需求，在橋梁沿線布置了5颱風速儀、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，同時利用雲計算中心製作展示網頁，實時發布各種監測數據。多年的實踐證明，這些監測及預測數據為施工人員選擇天窗時間提供了重要依據。
「在這之前，國內對複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，少有經驗可借鑑。」劉科介紹，「在這幾年裡，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於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。」
平潭海峽公鐵兩用大橋是世界上首座在如此複雜的風浪湧環境下建設的海峽大橋，據統計，在大橋建設過程中，通過科技創新，平潭橋已獲得專利73項(其中發明專利31項)，正在申報專利136項;發表論文62篇(其中EI共18篇，SCI共4篇);獲得省部級工法6項，企業級工法26項，正在申報湖北省工程建設工法11項;獲得社會力量獎6項，通過科技成果評審9項，達到國際領先水平7項，國際先進水平2項。建設過程中積累的豐富經驗，還有形成的複雜海域公鐵兩用大橋建造成套技術，都將對今後類似橋梁工程具有重要的借鑑意義，這也使得平潭海峽公鐵兩用大橋成為我國橋梁建造史上一座新的裡程碑。(邢影 於淼 記者 謝開飛)
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