【強信心 開新局】

◎本報記者 矯 陽

4月16日，甬舟（寧波—舟山）鐵路西堠門公鐵兩用大橋建設迎來新進展。“5號橋塔主墩的18根6.3米鉆孔樁混凝土全部灌注完成。樁基最深達海平面以下100米（水深近60米，入巖深度47.5米）。”中鐵大橋局甬舟鐵路西堠門公鐵兩用大橋常務副經理李永旗說。

西堠門公鐵兩用大橋全長3118米，是在建甬舟鐵路及甬舟高速公路復線、跨越西堠門水道的跨海橋梁，連接舟山金塘島和冊子島，設計為鐵路雙線，時速250公里；兩側為雙向6車道高速公路，設計時速100公里。

西堠門公鐵兩用大橋主跨1488米，是目前世界最大跨度公鐵大橋。這種“公鐵平層”布置，使橋面寬度達到68米，這座橋也成為了世界最寬的跨海大橋。

這座工程的多項世界級橋梁難題是如何攻克的？科技日報記者就此采訪了相關專家。

“懸索+斜拉”填補橋梁設計空白

2016年，相關設計團隊開始對西堠門公鐵兩用大橋進行設計預研后發現，大橋所處航道是進出寧波舟山港的海上黃金通道，每天過往200多艘3萬噸級集裝箱輪和多種散貨輪。同時，西堠門海峽6級以上大風每年超100天，最大浪高達7.8米，橋墩位處最大水深超60米、設計流速3.47米/秒，基巖裸露且巖面傾斜。

為達到通航需要，西堠門公鐵兩用大橋單跨設計必須達千米以上。當時，世界單跨最大公鐵兩用橋滬蘇通大橋正在建設，單跨1092米，已形成一套設計創新技術。但設計團隊發現，在西堠門海域找不到1000米級斜拉橋的橋塔基坑位置。

“此前，我國已建跨海公鐵橋梁的橋梁基礎沒有超過海平面以下50米水深的案例，最大水深超60米所帶來風險太大。”中鐵大橋勘測設計院總工程師、西堠門公鐵兩用大橋總設計師肖海珠說。

綜合考慮通航需求和海中復雜地形地質等綜合因素后，設計團隊結合柔性懸索橋大跨和斜拉橋剛性的優勢，在國內首創“懸索+斜拉”及公鐵同層設計，將跨海鐵路橋單跨一舉推至1488米，建立了大跨度“懸索+斜拉”協作體系的計算理論，填補了相關橋梁設計方面的空白。

倒機翼形狀主梁更抗風

西堠門公鐵兩用大橋為啥要設計成最寬的公鐵平層，而不是技術相對成熟的公鐵上下兩層？“這是因為抗風需求。”中鐵大橋勘測設計院西堠門公鐵兩用大橋項目負責人潘韜表示，雙層桁梁因結構本身原因，側向面積大，抗風穩定性難以滿足要求。

依據空氣動力學原理，設計團隊將西堠門公鐵兩用大橋主梁設計為倒置的機翼形狀。當空氣流過機翼時，因機翼上表面的曲線形狀，會在機翼上表面產生較低的壓力，在下表面產生較高的壓力。

“這種上下表面的壓力差是機翼產生升力的主要原因。而倒置的機翼主梁的形狀，恰恰讓這種壓力差相反，當空氣流過主梁時，使橋梁的力量向下，結構更牢固。”潘韜說。

除了抗風，設計團隊還研發了風屏障+箱間蓋板+抑流板的綜合抗風措施，降低了渦振縱向相干性，完全消除了大橋的渦振現象。

世界最粗鉆孔樁豎牢海底

西堠門公鐵兩用大橋采用18根直徑6.3米的鉆孔樁基礎——這是世界直徑最大的橋梁鉆孔樁基礎。

如何令其在波濤洶涌間穩穩扎根？“我們在建設中首次嘗試采用自浮式鋼桁架鉆孔平臺，將水上施工轉化為陸地施工。”李永旗說。

受洋流、高低潮等影響，平臺浮運的精確定位十分重要。在這過程中，哪怕一根纜繩斷裂，都可能造成毀滅性后果。中鐵大橋局研制開發了數字孿生平臺，指導平臺精準定位。

為突破巖層，中鐵大橋局還自主研發了ZJD7000大型動力頭鉆機，配備先進智能化系統，具有施工數據實時運算顯示存儲、無線遙控操作、多點監控等功能。

西堠門公鐵兩用大橋建設正全力推進。“4號主塔鋼沉井基礎已完成沉放著床施工，下一步將按計劃推進鋼沉井封底填筑施工。”中鐵四局二公司西堠門公鐵兩用大橋項目部總工程師李勇海說。

甬舟高鐵是國家《中長期鐵路網規劃（2016—2030年）》重大項目，西起寧波東站，終于舟山白泉站，線路全長77公里，預計2028年具備通車條件，屆時高鐵上島，舟山將結束不通火車的歷史。