世界最长跨海高速铁路桥杭州湾跨海铁路大桥走近大国工程｜一架晴虹跨海通
杭州湾跨海铁路大桥中航道桥效果图。中铁大桥局 供图
近日，在浙江省强潮海湾杭州湾的上方，一座世界长度最长、建设标准最高的高速铁路桥梁集群工程——杭州湾跨海铁路大桥正在建设当中。大桥八号墩主墩平台钢护筒插打于日前全部完成，为后续工程推进打下了坚实基础。
杭州湾跨海铁路大桥是江苏南通至浙江宁波高速铁路（以下简称“通苏嘉甬高铁”）的关键控制性工程。15年前，杭州湾跨海公路大桥正式通车，成为中国基建史上一个奇迹。15年后，杭州湾跨海铁路大桥一架凌云、飞驰入海，乘着高铁10分钟左右跨越杭州湾指日可待。
杭州湾跨海铁路大桥也是一座世界级超级工程。大桥由北、中、南三座航道桥和跨大堤、海中、浅滩区引桥几部分组成，建成后，主跨450米的北航道桥和双主跨448米的中航道桥将双双刷新世界纪录，分别成为世界上跨度最大的无砟轨道双塔双索面钢箱—钢桁组合梁斜拉桥，以及世界上跨度最大的无砟轨道三塔双索面钢桁梁斜拉桥，海中引桥部分将拥有世界上最大主跨、最大联长的高速铁路曲线连续梁。
克服世界级强潮海湾带来的挑战 多措并举提升结构安全性
7月11日，浙江省杭嘉湖地区正式入伏，盛夏热浪来袭。在嘉兴市嘉善县陶庄镇汾湖畔，通苏嘉甬高铁的“陶庄境内江苏界至汾湖隧道出口段”即汾湖隧道（浙江段）项目工地上，多台大型机械和数十名工人正有序配合，避开高温时段抓紧施工。地下连续墙、三轴搅拌桩等工序稳步推进，一派火热建设景象。
汾湖隧道（浙江段）项目全长2.22公里，是通苏嘉甬高铁的重要组成部分。“今年3月份项目进场施工，目前临建及场地平整工作已完成，进入盾构始发井端头加固三轴搅拌桩施工。”通苏嘉甬高铁（浙江段）Ⅱ标段一分部项目总工程师杨振鹏介绍道。
从汾湖隧道（浙江段）向南约55公里，一条起自嘉兴市海盐县、经杭州湾跨至宁波市前湾新区，全长29.2公里的“钢铁飞龙”正穿云破雾、跨海而生。
杭州湾跨海铁路大桥示意图。中铁大桥局 供图
要穿越杭州湾建高铁，并不容易。杭州湾是世界三大强潮海湾之一，海域宽、风大、流急，尤其是“天下奇观”钱塘潮，潮差最大可达9米，且湾底海相淤泥质土层较厚，质地松软，水深较浅。复杂的环境给大桥设计和施工带来了巨大挑战。
想象一下，在风大浪高的环境下修建将近30千米的桥，还要尽可能地减小对钱塘江涌潮的影响，保护钱塘江涌潮这一天下闻名的奇观，挑战何其艰巨。“这就对杭州湾跨海铁路大桥的跨度布置和桥墩尺寸提出了极高要求。”大桥承建方中铁大桥局杭州湾跨海铁路大桥设计部工程师唐超表示。
为此，早在建设之初，大桥设计项目组便开展专题研究，“针对海中引桥，当时我们比选了80米、96米、112米跨混凝土简支梁、结合梁以及简支钢桁梁等多种方案，最终创新提出了采用经济性好、施工方便、运维工作量少、联长约1.8千米大跨超长联混凝土连续梁方案。”大桥设计师汪奔表示。
据杭州湾跨海铁路大桥设计负责人别业山介绍，这种创新设计，减小了桥梁尺寸、减轻了桥梁自重，最大限度地减少大桥对钱塘江涌潮等水文环境的影响。同时，海上引桥还采用多墩固定、设置减隔震措施，以减小梁端位移，使大跨长联连续梁结构受力更加合理，提高了桥梁刚度，有利于保障大桥行车平顺性及地震作用下结构安全性。
坚持“绣花针”般精准化施工要求 无砟轨道设计建造精度达毫米级
为满足海域通航需求，杭州湾跨海铁路大桥的最大主跨要做到450米。要通过时速350千米/小时高铁，需要桥梁刚度大，变形小，才能保证列车高速通行时舒适、安全、平稳。
“因此，杭州湾跨海铁路大桥全程采用无砟轨道设计，这种设计对大跨度桥梁的线形要求极高，桥梁建造的精度需要控制在毫米级。”中铁大桥局新建南通至宁波高速铁路站前Ⅲ标项目部工程部部长王寅峰介绍，“对我们承建单位而言，意味着会面临更多施工难题。”
据王寅峰介绍，自今年3月份杭州湾跨海铁路大桥首根桩基在海盐县开钻、大桥正式开工建设以来，中铁大桥局已完成了项目驻地、标准化拌和站、试验室等临建设施以及个别墩位的桩基建设。“实际施工中，我们面临着大跨度无砟轨道钢梁线形施工控制难度大问题，并遇到了航道桥主塔墩160米孔深大直径钻孔桩、大跨度钢箱—钢桁组合梁斜拉桥先箱后桁、超长联大跨度预制混凝土箱梁智能化建造等多项施工难关和技术难题”。
杭州湾跨海铁路大桥施工现场，工人们操作大型施工机械开始施工。中铁大桥局 供图
为解决这些难题，中铁大桥局专门成立了以项目总工程师为组长的科研攻关小组，对包括基于数字孪生的大跨度无砟轨道钢梁线形施工控制技术、轨道精调施工测量技术等课题进行技术攻关，逐一破解问题。
“比如，我们通过研究不同环境、不同温度下钢梁的变形规律，结合实时测量数据，建立桥梁线形同步控制模型，为无砟轨道精调工作提供依据，通过实现大跨度无砟轨道钢梁线形施工控制技术的破难提升，确保大跨度钢梁线形满足要求，保障大桥未来的安全性、平稳性。”王寅峰说。
一项项技术难关的攻克，有效解决了复杂环境下大桥建设的一系列施工难题，也为今后世界级高速铁路桥梁建设提供可靠的借鉴经验。
以在世界上首次采用双主跨448米三塔钢桁梁斜拉桥结构的大桥中航道桥为例，中铁大桥局专门针对杭州湾海域强涌潮、大流速特点，结合施工实际对航道桥主塔墩160米孔深大直径钻孔桩施工工艺进行了提升。得益于此，杭州湾跨海铁路大桥中航道桥以最大桩长131米直径2.5米的钻孔桩作为主墩，以最大桩长120米直径2.5米的钻孔桩作为边、辅助墩，它们牢牢插入海底孔洞，形成坚固的桥塔基础，成为承托起大桥的一个个“超级底座”。未来，净宽344米的主通航孔将“轻松”满足万吨级轮船双向通航需求。
践行“绿水青山就是金山银山”理念 专业方案将高铁对环境影响降至最低
在杭州湾跨海铁路大桥的南岸，有一处观鸟胜地——杭州湾国家湿地公园。作为西伯利亚、东亚、澳大利亚候鸟迁徙路线上的重要节点，杭州湾国家湿地公园不仅是中国八大盐碱湿地之一，也是候鸟迁徙途中极为重要的中转与休憩场所。每年五、六月份，成千上万的候鸟远道而来，在这里栖息、繁衍。
为最大程度地减少杭州湾跨海铁路大桥建设对野生鸟类的影响，设计团队进行了大量的无障碍穿越专题研究工作。为了减少鸟类与桥梁构筑物的撞击风险，大桥的主塔、桥墩、桥身等将采用区别于环境背景颜色的色彩搭配，施工单位还将在大桥上设置鸟类自动监控系统，开展对飞经桥面和大桥两侧鸟类的识别、监控和预警。
“大桥穿越钱塘江河口海洋生态红线区。为满足生态环保要求，作为施工单位，我们在桩基施工设置专门泥浆池，现场设置钻渣存储箱，采用泥沙分离器分离钻渣，对泥浆循环利用，减少造浆量。”王寅峰表示，施工方在拌和站将洗车废水经三级沉淀后循环利用，对搅拌车洗车后的砂石经振动砂石分离系统处理后，回收制作便道防撞墩，真正做到节能减排，降低能源消耗。
正在施工中的杭州湾跨海铁路大桥。中铁大桥局 供图
此外，杭州湾跨海铁路大桥施工所需的大型机械设备、工程船舶众多。针对海上施工船舶供油产生的油污水，以及固废垃圾、生活污水等问题，中铁大桥局按照相关规定制定作业方案及应急措施，油污水和生活污水联系专业单位进行回收，防止施工期间对海上生态环境产生影响。
值得一提的是，不仅是杭州湾跨海铁路大桥，作为国家“八纵八横”高速铁路网沿海高铁通道的通苏嘉甬高铁，整线建设都坚持绿色理念。该线路从嘉善汾湖入浙，原定方案是在湖中建桥，但考虑到汾湖建有国家级水上运动中心，下游的太浦河是重要水源保护地，在长三角生态绿色一体化发展示范区总体方案指导下，嘉兴市提出了隧道下穿方式，将高铁对环境的影响降至最低。
这样一条绿色的铁路建成通车后，沿线群众坐上高铁不到10分钟就能飞驰过海。途经通苏嘉甬高铁的列车呼啸而过，跨越大海，串联起宁波、嘉兴、苏州等地，成为沿线城市向上海、杭州等中心城市融合发展的快速通道，长三角城市群将实现真正意义上的“一小时交通圈”。（陈文静 张笑笑）
