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海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

簡介工人在圍堰內可以進行開挖、打樁、搭建鋼筋籠、澆築橋墩,這種方法的優點是施工技術要求低,十分適合近海區域,而且按需構築的外形圍堰可以多次重複使用

怎麼去米港最簡單

我曾經也很困惑這個問題,難道是把澆築好的橋墩直接打到海底?萬一沒打準怎麼辦?而且很多海底淤泥厚度都要超過50米。

特別是全長55公里,總投資約1269億的港珠澳大橋,其所面對的水文環境十分複雜,例如水底暗流湧動,淤泥深度最高達100米左右,而整座港珠澳大橋有224座橋墩,7座橋塔,它們是如何穩穩打進如此複雜的海底中的呢?

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

除了港珠澳大橋以外,我國還有杭州灣跨海大橋、嘉紹大橋等等,這些工程的設計水平已經處於世界頂尖水平,下面就一起來看看,這些被譽為現代建築奇蹟的大橋,它們的橋墩是如何在建造的?

橋墩澆築前的準備工作

很多朋友覺得,海水之下的地形十分平坦,實則不然,海底地形同樣錯綜複雜,比如海山、海嶺、海丘、海溝,當然也有廣闊的海底平原。

在海底岩石之上,往往是一層又一層的淤泥,由於海底岩石層高低不一,導致海底淤泥厚度也稍有不同。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

要在海面上造橋,首先就得探查海底環境,至於橋墩,肯定是要打在海底岩石中的,所以工作人員的第一步就是探測清楚海底的地質情況,拿到準確資料後錄入系統,然後制定出建造方案。

為什麼我們看到的大橋往往是彎曲的?難道不是兩點之間直線距離最短,對於車主來講,路程短了節省時間,對於建造方而言,縮短路程還能降低建造費用。

其實這背後都是“安全”兩個字,橋墩打在什麼地方,是需要詳細研究的,有些不適合的地方,即便是直線也得放棄,所以大橋就有了“角度”。

不論是江河湖泊或者是海洋中的大橋,最難的還是在“如何把橋墩打結實”這一環,目前有三種方法。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

1。圍堰法

圍堰法簡而言之就是人為在海水中構造一片陸地,說起來簡單做起來難。

首先要將大量裝滿泥土和砂石的麻袋,不斷扔在海水中,直到麻袋逐漸圍成一個圓圈,然後在圓圈外面安裝一層密閉的鋼吊箱或者鋼板樁,最後抽掉中心區多餘的海水,這就變成了陸地作業。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

工人在圍堰內可以進行開挖、打樁、搭建鋼筋籠、澆築橋墩,這種方法的優點是施工技術要求低,十分適合近海區域,而且按需構築的外形圍堰可以多次重複使用。

當然,圍堰法的缺點也很明顯,那就是不適合深水區域,大家可以想象一下,如果工廠區域的水深超過100米,光是構築圍堰的工程量就十分浩大,而且費用也隨之增加。

此外,圍堰法的建造方法相比於其他方法,耗時稍長,而且會對周圍水域的生態環境造成一定影響,甚至有可能還會堵塞航道,所以相比之下,淺水區用圍堰法還是不錯的,深水區就算了。

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2。沉箱法

沉箱法的結構為“有頂無底”,頂蓋上有氣閥,可以方便工人、材料的進出,而且也有專門的工作室來穩定氣壓,井筒壁下方裝有刃腳,可以用來穩定基底。

簡單的說,就跟你拿個大碗扣在水面上一樣,大碗中的空氣會把水給排出去,然後在大碗頂部開個通道,讓工人進去施工,裡面就變成了陸地施工環境。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

在施工過程中,工人在裡面沿著筒壁挖土,然後由機械扔到箱外,面對堅硬的巨石,可以直接用爆破法。

就這樣,箱子憑藉自身重力跟外界的壓力,不斷往下沉去,也就是“隨挖隨沉”,當然工人也要同時澆築新的井筒混凝土,當箱子沉到預期深度後,工人就會將底部封住,然後填實所有工作區。

最早用沉箱法建造橋墩的是錢塘江大橋,此法由茅以升發明。

沉箱法的優點是對機械化水平要求低,在施工過程中不會影響周邊環境跟上方船隻的通航。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

不過缺點也有,那就是工人的健康問題,隨著施工水域深度的增加,沉箱中的壓力也會增加,工人在高壓半封閉環境中持續施工,除了本身較累之外,頻繁的進出很容易讓自己患上潛水病。

初期的表現症狀也許只是骨骼稍微疼一些,但隨著工作時間的增加,最嚴重者可能會出現生命安危,不過如今機械化水平很高,以前人工在箱子裡挖土,現在都換成了現代機械裝置,不過沉箱法仍然不太適合應用於深水區域。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

3。打樁法

上文說過,在深海區域可能淤泥的深度都要100來米,所以圍堰法跟沉箱法不適合深海作業,目前我們國家用的是打樁法。

打樁法顧名思義就是把橋墩給直接打進岩石層中,所以就需要用到打樁船。

打樁船專門用於水工建築打基樁和拔樁,船體為鋼箱型結構,打樁架位於甲板前端,不過打樁船需要牽引,它不能自己航行。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

以上就是三種建造橋墩的方法,除此之外,如何防腐也是橋樑工程的重中之重。

橋樑的防腐工作不容忽視

我們都知道自然界中無論淡水或者海水,都具備一定的腐蝕性,特別是海水,它的水體中因為混雜了大量腐蝕性元素和鹽分,可以很輕鬆對普通的混凝土跟鋼製結構造成腐蝕性破壞。

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

普通鋼板在海水中,即便塗抹過防鏽漆處理,防鏽有效期估計也就一年左右,而且橋墩根基深埋在水下幾十米,在使用期內根本無法更換,甚至連維修都是件難事。

所以在橋樑建造過程中,就得把防腐蝕的因素考慮進去,否則花了上千億的代價造了座跨海大橋,沒用幾年就垮了,哪個國家能頂得住?

通常一座橋樑壽命為80~100年,而我國建造在海水中的港珠澳大橋,設計使用年限卻高達120年,這是為何?

海底淤泥超100米,跨海大橋的橋墩是如何打下去的?

除了正常的鋼結構防腐效能卓越之外,我國工程師在建造港珠澳大橋時,採用的混凝土為海工混凝土,而且還使用了防腐效能先進的塗層鋼筋技術與陰極保護技術。

陰極保護技術可以給金屬表層附加一個電流,使其被保護物質結構屬性為“陰極”,從而大幅度提高材料的耐腐蝕性,所以港珠澳大橋的設計使用壽命才能高達120年。

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