这几年来,中国高铁发展得那叫一个飞快,运营路程已经跨越了4万公里,基本覆盖了全国大部分城市。很多人在坐高铁的时候,看着窗外那些高高架起的桥墩,总会心里琢磨:下面明明是平平坦坦的土地,干嘛非得花那么大代价建这些高架桥呢?建一座高架桥的花费可不低,光是一个桥墩就能花上百万,甚至更多,全国算下来那简直是天文数字。说实话,起初我也觉得挺多余的,但查查资料之后才知道,这背后其实有不少实际考虑。不单纯是为了显示技术,而是为了安全、效率以及未来发展的需要。
先来说说最根本的事儿,高铁的速度那叫一个快,动不动就突破300公里每小时,甚至还要更高一些。这么快的速度,对轨道的要求特别高,必须保证绝对的平直和顺滑。要是轨道上有点弯弯绕绕或者起伏不平,列车就很容易出问题,轻则颠簸,重的话可能还会跑偏甚至脱轨。想想坐车时遇到小坑都感觉不舒服,高铁的速度是普通汽车的几倍,对路面平整度的要求能有多高,想都不用想。铺轨道的地面嘛,土地不是铁板一块,总会有自然沉降或者地形起伏。尤其是在东部平原那些软土地区,土层其实挺松软,遇到雨水一泡就容易陷进去,地基不稳,安全隐患就来了。
有些地方的自然沉降能达到几十厘米,真是挺吓人的,对高铁来说简直要命。建高架桥就不一样啦,桥墩里的桩基可以打得特别深,最深能达到六七十米,直插坚硬的岩层,这样沉降的问题就能大大减少。桥墩嘛,跟地面的大面积路基比起来,就像个点一样,稳定性强得多。专家说了,修高架桥还能把沉降控制在毫米级别,这在铺在地面上的路基上是不太容易做到的。
中国的地形真是丰富多样,不像全是那种平平坦坦的田野。西边有山脉,东边则有河流和湖泊,中间还点缀着丘陵。要是一直走平地的话,到了山区得挖隧道或者绕弯,那花费不仅更高,距离也会拉得更长。在河流密集的地方,铺铁轨还得修大坝或填土,这工程量大得惊人,还容易受洪水的影响。所以,建高架桥就方便多了,直接跨过去,不用动地形。打个比方,京沪高铁全长1300多公里,桥梁占了很大一部分,就是因为沿途有不少河流和湿地。
要全走平地的话,得征用不少土地,还得拆掉不少房子。可架起高架桥,直接搭起来,下头的河流还在流,农田也能继续耕作,简直是一举多得。据数据统计,京沪高铁采用“以桥代路”的办法,节省了上万亩土地。对咱们国家来说,土地资源紧张,这可是大事啊。咱们国家有18亿亩耕地红线,保护耕地可是头等大事。高架桥底下的空间还能继续种地,或者修路,既不耽误农民的工作,又节省了宝贵的土地。
别觉得高架桥一开始投资高就不划算,实际上,虽然前期投入大——比如说桥墩起码150万起步,跨越河海的可能还得500万以上——但从长远来看,整个生命周期的养护费用就少多了。用混凝土建的高架桥,能用上百年,基本不用频繁大修小补。而普通的地面轨道,暴露在外,风吹日晒雨淋,路基容易出问题,每年铁道部门都得花不少钱维护。数据显示,高架桥的维护成本比地面线路低不少,至少低三成左右。它占地面积也比地面线路少,只有13左右的地基,征地费能省掉一大笔。尤其是在东部地区,土地价格贵,农田多,修地面线路的话,得征一大片土地,影响周围的发展;而架个高架桥,只需一条窄窄的桥面,桥底还能通车、通人,不会堵塞城市交通。像一些大城市周边,高铁高架桥和公路可以平行建设,互不干扰,规划起来方便得很。
安全这块儿也是很重要的原因。高铁速度快,一点意外都不能有疏忽。地面轨道容易受外界影响,比如动物跑进、车辆横穿,或者遇到极端天气。修高架桥就把这些风险都给隔开了,桥上封闭运行,下面用围栏保护。处在多地震的地区,高架桥的抗震设计得较强,桥墩能吸收震动,比起脆弱的地面路基要强得多。像日本,之前的教训就挺深刻,东海道新干线1964年开通时,路基占比高达53%,结果没几年就出现了轨道下沉,维修还花了不少银子。
后来,东北新干线在1982年投入运营时,桥梁的比例已经提高到71%,桩基都深挖到50米以上,出故障的几率明显少了许多。德国的ICE高速铁路1991年起步,起初路线上有些段落坡度高达40‰,列车只能减速通过,后来干脆走高架路线,避免了这个问题。中国的方案就更聪明,从一开始就大量采用高架桥,免得再踩坑。遇到洪水的时候,高架桥就耸在水面上,不用担心水灾;地震来临,结构更灵活,不容易倒塌。所有这些,都是真真切切的经验总结,不是凭空想出来的。
说到生态保护,不能忽视这个环节。现如今建工程呀,光追求速度可不行,还得讲究环境保护。高架桥对野生动物影响相对较小,桥底还能留出通道,让动物们方便迁徙。要是走地面轨道,得用围栏封住,结果就把动物们的栖息地给划割了,过不去的麻烦事就来了。有些生态特别敏感,比如湿地或者森林,高架桥架过去,地面几乎没怎么动,破坏也轻。资料讲,高架桥还能降低噪音和振动的干扰,因为列车在高空跑,地面上的震动就少了。跟铺在地面上的轨道比起来,高架桥在环保方面更友好,尤其是在中国这么大个国家,线路长,涉及的生态环境也多。
说到技术层面嘛,中国高铁高架桥的建设已经相当成熟了。起初学的主要是国外的经验,现在自己也有一套完整的标准体系。桥墩基本都是预制出来的,现场装配速度快,又能保证质量。比如渝万高铁的蔡家沟双线特大桥,15号墩高达150.5米,都快跟50层楼一样高;宜涪高铁的蔡家沟特大桥,9号墩达到165米——这些都是工程上的奇迹,但背后都离不开细致严谨的设计。再说丹昆特大桥,那也是典型的代表作,长长的桥梁连绵不断,横跨河流和广袤的平原。这些桥建得不是为了美观,而是为了让线路走得更顺,坡度控制得很严格。中国高铁的最大坡度比日本、德国都低,除了乘坐体验更舒适,速度还能达到超300公里每小时,列车在高速行驶中,曲线半径至少得有7000米,否则在地面上很难实现这么大半径而不绕弯,靠高架桥就能直接“直来直去”。
从发展历程看,中国高铁虽然起步稍晚,但进步速度挺快的。2008年京津城际开始运营,那会儿就是第一条时速350公里的线路,很多路段都是用高架桥。到2011年京沪高铁上线,桥梁比例很高,充分体现了高架技术的优势。而后哈大高铁在2012年开通,考虑到东北地区的寒冷天气,高架结构防冻效果明显更好。国家的规划也越来越成熟,到了2020年,整个高铁里程已经达到了3.79万公里,现在到了2025年,突破了4.8万公里大关。形成了八纵八横的骨干网,覆盖范围更广。技术方面也开始走出国门,把先进经验输出到海外,比如印尼的雅万高铁,2015年启动的项目,就是中国企业帮建的,那路段还是采用的高架方案,主要也是为了更好地适应当地的地质条件。
高架桥虽说不是万能的,但也有不少不足之处。像是刚开始建的时候,投资挺高,资金压力也挺大。有些地方在修桥的时候,会出现噪音和扬尘,影响到附近居民,得好好协调一下。不过总体来看,优点远远超过缺点。跟印度高铁比起来,他们的高架桥看上去比较简单,主要是因为两国的工程标准和地质条件不一样。中国的桥墩特别结实,抗震能力强,特别适合那些地震频发的地区。
高铁高架桥带动了城市的繁荣发展。桥底空间用得妥妥的,这里能搞个公园或者停车场啥的,完全不浪费。乘客流量大,亿级的人都能受益,经济的拉动效果明显。维护起来也方便,运营起来效率高,票价还能控制住。如果全都走平地修的话,维修频繁得不得了,速度也提不上去,整体的效益就差了不少。专家们说,这一切都是为了安全和效率,这话绝不是空话。
中国高铁选择建高架桥,可不是突发奇想,而是经过多方面权衡,比如地形、安全、工程成本、环境保护等等。借鉴国际上的成功经验,避免踩坑,又结合本国实际情况,才能搭建出一流的高速铁路网络。坐高铁的时候,看着那些桥墩,别觉得浪费钱,实际上这投入是物有所值的。未来,高铁还会继续扩展,说不定高架比例还会更高,因为实践证明这样更靠谱。希望大家多了解这些背后的道理,这可不是白白花的钱,而是聪明的投资。
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