跨海大橋的橋墩怎樣在深海建造?中國的修建方法,看完疑惑解開了

菠蘿蜜 11/08/2021 14:37 檢舉

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修建跨海大橋,其中當然有很深的學問,而支撐起這些大橋的橋墩,則是大橋安全的重中之重。今天局長就來講講,這些深入「東海龍宮」的橋墩是如何建成的?隨著人類的工程技術越來越高,人們對工程技術的要求也越來越高了。大樓越建越高,從前的城市地標,百米摩天大樓如今只能算是批量生產的普通住宅;從前的拱橋只要跨過條河,就能算是天下名橋,而如今的大橋不僅要跨越長江黃河、高山深谷,還要跨海,要穿過風高浪急的海峽,抵禦地震、颱風和經年累月的海水腐蝕!

其實我們看到跨海大橋,最重要的還是橋面下一根根支撐的橋墩,那麼深海裡的橋墩又是怎樣建設的?首先來說建橋樑一般都是要先建橋墩的,陸地上建橋墩好說,但是如果是在海裡修橋墩可就沒那麼容易了。根據不同的海域有不同的建造方法,目前橋墩的修建分為3種:圍堰法,沉箱法,打樁法

首先來說圍堰法,其實它的主要作用是淺水區的「化海為陸」,圍堰造橋」。在水利工程建設中,它的工作原理其實是將需要建設橋墩的地方,用一些能防止或減少河水滲漏的材料,比如說鋼板樁,土石壩。將需要建設橋墩的地方圍起來,然後利用抽水機把裡面的水抽幹,這樣就形成了一個圍堰,裡面的施工環境就和陸地相同了。之後,人們只需要在圍堰中正常開挖、打樁、搭建鋼筋籠,澆築橋墩就可以了。等橋墩建設完成,再將圍堰拆除,讓橋墩周圍的水域恢復原樣即可。

圍堰法的優點總結來說呢就是施工難度低,容易打入堅硬土層;可在深水中施工,必要時加斜支撐成為一個圍籠,防水性能好;能按需要組成各種外形的圍堰,並可多次重複使用,因此,它的用途廣泛。缺點的話就是由於該種建造方法耗時會比較長,會對周圍水域生態環境造成影響,阻塞航道,同時造成污染。因此,並不是所有橋墩工程都適合用圍堰法修建。說白了圍堰法就是為打橋墩做的一個輔助工程,但是不適應所有的水域環境。

如何將橋墩深深地紮進海底的地層當中呢?一些建造工程師以第二種方法「沉箱法」來取而代之。採用的方法就是沉箱。沉箱是一種有頂無底的箱型結構,井筒壁的下端有刃腳,便於穩固基底,頂蓋上裝有氣閘,便於工人、材料、進出,同時保持工作室的固定氣壓。其實相當於把一個空的器皿倒扣在水裡,通過不斷地注入空氣,裡面的水分就會排出來,這樣就又變成了一個可工作的陸地區域。

在施工時,工人在內部沿筒壁挖土,由機械設備向井外棄土,若遇到巨石便進行爆破工作。沉箱以自身的重力和外界的壓力隨挖隨沉,同時在水上部分繼續澆築新的井筒混凝土。當沉箱到達預定深度後,就將其底部封死,然後用混凝土填實工作室,作為重型構築物的基礎。沉箱法施工由茅以升發明,最早用於錢塘江大橋橋墩建設。

這種方法為中國幾十年間的橋樑建設貢獻巨大,優點的話也是為橋墩建設做了一個陸地環境,並且沉箱坐落到海底,不在海平面的位置因此不會影響通航。但是對於建設工人來說,在沉箱這種高壓半封閉的環境中進行工作,對身體的傷害是很大的,一進一出的氣壓差,當時很多工人都患上了「潛水病」。症狀表現最輕的是骨骼疼痛,嚴重則出現生命危險。不過在機械化高速發展的現代,已用現代機械設備挖土代替了人工,因此目前保留了,類似於沉箱法但不需要人工進入沉箱中挖土的施工方法。

那麼對於海況比較複雜的深海區,修橋墩要採用哪種方式呢?在實際工程中,人們通常會盡可能地避免在深水區建設橋墩。但由於線路規劃等問題,不得不在深水區修建橋墩,這時就需要用到打樁船。依據不同的海底岩層特徵,工程師可以設計適用于該片水欄位型別的樁。設計完成之後由打樁船不斷工作將樁深深地打入到海底土層中。但每個橋墩的下方都不僅僅有一根樁在支撐,每座橋墩,通常有幾根乃至幾十根相互平行的樁協同作用。這些樁與土體之間還會協同作用,成為一個整體,在受力上類似於一根巨型樁,為橋墩提供足夠的承載力。所以橋墩的壽命週期在設計過程中被考慮進來,這些橋墩中的每一座都要服役至少120年。對於水利工程師來說不單單是只考慮承載力的要求就可以,其中最重要的兩個因素便是「防腐和防撞」

海水不同於其他水域,因海水中具有許多微量腐蝕元素,長年累月腐蝕衝擊橋墩,從而導致混凝土結構遭到破壞,就變成了現在所說的豆腐渣工程.並且隨著國際運輸業發展,我國作為重要的交通樞紐,大量的船舶撞擊也是建築師考慮的必要因素。因此就對橋墩的建築材料有了更高要求:如在混凝土中添加外加劑,採用防腐蝕鋼筋,在橋墩表面塗抹防腐材料,在橋墩外側裝備充水膠囊等,通過這些措施可以有效的解決海水腐蝕,船舶撞擊等問題。

我們熟知的神話人物孫悟空,它的金箍棒號稱定海神針,有一萬三千五百斤重,折合6.75噸,其實,它還不及橋墩下麵的一根樁重。跨海大橋的橋墩是整座大橋最為重要的結構,它才是真正的「定海神針」。

那麼你是不是覺得這些橋墩承受力如此之強一定是實心橋墩呢?其實不是的,上面小編也說了,隨著建築行業的不斷發展,各項技術的不斷提高,大部分橋墩都已經不再是實心的構造。現在的橋墩其實更多的是用鋼筋加混凝土的方式來建造,這樣的橋墩比整體實心的更加堅固耐用,而且也減少了成本方面的支出,卻有事半功倍的效果。不僅使我們感歎「中國製造」的強大力量,更為驚歎的是「中國創造」的迅猛速度!

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