中國(guó)高鐵這幾年發(fā)展得飛快,運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)超過(guò)4萬(wàn)公里,覆蓋了全國(guó)大部分城市。很多人坐高鐵的時(shí)候,看著窗外那些高高架起的橋墩,總會(huì)納悶:明明下面是平坦的土地,為什么不直接把軌道鋪在地上,非要花大把錢建這些高架橋?建一座高架橋的成本可不低,單是一個(gè)橋墩就能花上百萬(wàn)甚至更多,全國(guó)加起來(lái)那是天文數(shù)字。說(shuō)實(shí)話,剛開(kāi)始我也覺(jué)得這有點(diǎn)多此一舉,但查了查資料,才明白這背后有不少實(shí)際原因。不是為了炫技,而是為了安全、效率和長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮。
先說(shuō)最基本的一點(diǎn),高鐵的速度太快了,時(shí)速動(dòng)不動(dòng)就300公里以上,甚至更高。這么快的速度,對(duì)軌道的要求特別嚴(yán)苛,必須保持絕對(duì)的平直和順滑。假如軌道有點(diǎn)小彎道或者起伏,列車就容易出問(wèn)題,輕則顛簸,重則可能脫軌。想想開(kāi)車的時(shí)候,高速上遇到個(gè)小坑都覺(jué)得晃蕩,高鐵那速度是汽車的好幾倍,對(duì)路面的平整度要求高到什么程度可想而知。地面上鋪軌道的話,土地本身就不是鐵板一塊,總有自然沉降或者地形變化,尤其是東部平原那些軟土地區(qū),土層松軟,雨水一泡就容易下陷。
資料顯示,有些地方的自然沉降能達(dá)到幾十厘米,這對(duì)高鐵來(lái)說(shuō)是致命的。建高架橋就不一樣了,橋墩的樁基可以打得很深,最深能到六七十米,直達(dá)堅(jiān)硬的巖層,這樣就能有效避免沉降問(wèn)題。橋墩相對(duì)于地面只是一個(gè)個(gè)點(diǎn),而不是大面積的路基,穩(wěn)定性強(qiáng)多了。專家說(shuō),高架橋能把沉降控制在毫米級(jí),這在地面上是很難做到的。
中國(guó)地形復(fù)雜多樣,不是到處都是平坦的田野。西部有山脈,東部有河流湖泊,中部還有丘陵。假如全走平地,在山區(qū)就得挖隧道或者繞彎,那成本更高,線路也更長(zhǎng)。河流多的地方,直接鋪地面軌道還得建大壩或者填土,工程量巨大不說(shuō),還容易受洪水影響。高架橋就能直接跨過(guò)去,不用改動(dòng)地形。舉個(gè)例子,京滬高鐵全長(zhǎng)1300多公里,其中橋梁部分占了很大比例,就是因?yàn)檠鼐€有不少河流和濕地。
如果全走平地,得征多少地,拆多少房子?高架橋直接架起來(lái),下方河流照流,農(nóng)田照種,一舉兩得。數(shù)據(jù)顯示,京滬高鐵通過(guò)這種“以橋代路”的方式,節(jié)省了上萬(wàn)畝土地,這在土地資源緊張的中國(guó)來(lái)說(shuō),意義重大。咱們國(guó)家有18億畝耕地紅線,保護(hù)耕地是大事,高架橋橋下空間還能繼續(xù)種地或者建路,不耽誤農(nóng)民干活。
成本方面,別以為高架橋一開(kāi)始貴就整體不劃算。初期投資是高,橋墩一個(gè)150萬(wàn)起步,跨河跨海的更貴,能到500萬(wàn)以上。但長(zhǎng)遠(yuǎn)看,全生命周期的維護(hù)成本低得多。高架橋用混凝土建,壽命能到百年,基本不用大修小補(bǔ)。地面軌道呢?暴露在外,風(fēng)吹日曬雨淋,路基容易損壞,每年鐵路部門都得花錢維護(hù)。資料顯示,高架橋的維護(hù)成本能比地面低30%以上。占地面積也小,只有地面路基的三分之一,征地費(fèi)省一大筆。東部地區(qū)地價(jià)貴,農(nóng)田多,高鐵線路一過(guò),假如是地面,得征寬寬一條帶子,影響周邊發(fā)展。高架橋窄窄一條,橋下還能通車通人,不堵城市交通。像一些大城市周邊,高鐵高架橋和公路平行,互不干擾,規(guī)劃起來(lái)方便多了。
安全是另一個(gè)關(guān)鍵因素。高鐵速度快,容不得半點(diǎn)閃失。地面軌道容易受外部干擾,比如動(dòng)物闖入、車輛橫穿,或者極端天氣。建高架橋就把這些風(fēng)險(xiǎn)隔離了,橋上封閉運(yùn)行,下面圍欄保護(hù)。地震多發(fā)的地區(qū),高架橋設(shè)計(jì)有抗震能力,橋墩能吸收震動(dòng),不像地面路基那么脆弱。日本就是前車之鑒,早期的東海道新干線1964年開(kāi)通時(shí),路基占比53%,結(jié)果沒(méi)幾年就出現(xiàn)軌道下沉,維修花了不少錢。
后來(lái)東北新干線1982年開(kāi)通,橋梁占比升到71%,樁基深挖50米以上,問(wèn)題少多了。德國(guó)的ICE高鐵1991年起步,早期地面線路有40‰的陡坡,列車得降速跑,后來(lái)也轉(zhuǎn)向高架方案。中國(guó)學(xué)聰明了,從一開(kāi)始就大量用高架,避免重蹈覆轍。洪水來(lái)了,高架橋高高在上,不怕淹;地震時(shí),結(jié)構(gòu)靈活,不易崩塌。這些都是實(shí)打?qū)嵉慕?jīng)驗(yàn)教訓(xùn),不是拍腦袋想出來(lái)的。
生態(tài)保護(hù)也得提一提?,F(xiàn)在建工程不能只顧速度,還得考慮環(huán)境。高架橋?qū)σ吧鷦?dòng)物影響小,橋下可以留通道,讓動(dòng)物遷徙。地面軌道的話,得圍欄擋住,分割棲息地,動(dòng)物過(guò)不去就麻煩。一些生態(tài)敏感區(qū),比如濕地或者森林,高架橋架過(guò)去,地面基本不動(dòng),破壞最小。資料上說(shuō),高架橋還能減少噪音和振動(dòng)對(duì)周邊的干擾,因?yàn)榱熊囋诟呖张?,地面振?dòng)小。相比地面鋪軌,高架橋在環(huán)保上更友好,尤其在中國(guó)這么大國(guó)家,線路長(zhǎng),涉及的生態(tài)區(qū)多。
技術(shù)層面,中國(guó)高鐵高架橋建設(shè)已經(jīng)很成熟。早期從國(guó)外學(xué)來(lái),現(xiàn)在自己有成套標(biāo)準(zhǔn)。橋墩預(yù)制化,現(xiàn)場(chǎng)組裝快,質(zhì)量控得住。渝萬(wàn)高鐵的蔡家溝雙線特大橋,15號(hào)墩高150.5米,相當(dāng)于50層樓;宜涪高鐵的蔡家溝特大橋9號(hào)墩165米,這些都是工程奇跡,但背后是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)。丹昆特大橋也是典型,長(zhǎng)橋連綿,跨過(guò)河流平原。建這些橋不是為了好看,而是為了線路順直。坡度控制嚴(yán)格,中國(guó)高鐵最大坡度比日本德國(guó)低,確保乘客舒適。時(shí)速超300公里,曲線半徑至少7000米,地面上很難保證這么大半徑而不繞遠(yuǎn)路,高架橋就能直來(lái)直去。
從發(fā)展歷程看,中國(guó)高鐵起步晚但進(jìn)步快。2008年京津城際開(kāi)通,是第一條時(shí)速350公里的線路,就用了不少高架。2011年京滬高鐵通車,橋梁占比高,證明了高架的優(yōu)勢(shì)。之后哈大高鐵2012年開(kāi)通,適應(yīng)東北寒冷天氣,高架防凍效果好。國(guó)家規(guī)劃越來(lái)越完善,2020年高鐵里程3.79萬(wàn)公里,現(xiàn)在2025年已經(jīng)超4.8萬(wàn)。八縱八橫網(wǎng)絡(luò)成型,覆蓋面廣。技術(shù)還輸出海外,像印尼雅萬(wàn)高鐵2015年啟動(dòng),中國(guó)企業(yè)建的,也用了高架方案,適應(yīng)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)。
高架橋不是萬(wàn)能的,也有些缺點(diǎn)。比如初期投資大,對(duì)資金壓力不小。一些地方建橋時(shí),噪音和揚(yáng)塵影響居民,得協(xié)調(diào)好。但總體上,好處遠(yuǎn)大于壞處。相比印度高鐵,他們高架橋看起來(lái)簡(jiǎn)單些,是因?yàn)楣こ虡?biāo)準(zhǔn)和地質(zhì)不同。中國(guó)橋墩粗壯,抗震強(qiáng),適合多地震區(qū)。
高鐵高架橋推動(dòng)了城市發(fā)展。橋下空間利用好,能建公園或者停車場(chǎng),不浪費(fèi)??瓦\(yùn)量大,億級(jí)乘客受益,經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)明顯。維護(hù)省心,運(yùn)營(yíng)效率高,票價(jià)控制得住。假如全走平地,維修頻繁,速度上不去,整體效益差。專家說(shuō),一切為了安全和效率,這話沒(méi)錯(cuò)。
中國(guó)高鐵選高架橋不是心血來(lái)潮,而是綜合了地形、安全、成本、環(huán)保等多方面因素。借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn),避免坑,結(jié)合自家實(shí)際,建出世界一流網(wǎng)絡(luò)。坐高鐵時(shí),看著那些橋墩,別覺(jué)得貴,值這個(gè)價(jià)。未來(lái)高鐵還會(huì)擴(kuò)展,高架比例估計(jì)還高,因?yàn)樽C明有效。希望大家多了解這些背后的道理,不是白花錢,而是聰明投資。
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