打桩机

粤港澳跨海大桥的桥墩是怎样打下去的

发布时间:2023/5/16 14:41:20   

全球跨度最长创下多项世界纪录的跨海大桥——港珠澳大桥卧在海上,就如一条巨龙一般,路面下是密匝匝的桥墩,那仿佛是一根根针插在深海里,有人问:大海那么深,如此长的大桥的桥墩是如何打下去的呢?

在我国,最早的跨海大桥是上海东海大桥,港珠澳大桥可以说是东海大桥的升级版,目前我国拥有的跨海大桥有杭州湾大桥,胶州湾大桥都是跨海大桥的经典。

这些大桥都是横跨在蔚蓝的大海上,就仿佛是海面上卧着的长龙,有不少人对桥墩的建造充满了疑问,海那么深,桥墩该怎么打下去才能保证桥的安全稳定呢?本文将作详细回答。

首先,我们需要了解海底的结构。

海底的地形覆盖在海水之下,它的形态是复杂多样的,在海洋的底部,有高耸的海山,连绵的海岭,深邃的海沟,起伏的海丘,也有坦荡广阔的深海平原。

海底的岩石层深浅不一,深的地方可以达到海平面下米,浅的地方是海平面下米,在岩石层上覆盖着大量的柔软淤泥。因为岩石层深浅不一,淤泥的厚度也不一样。

要在海上建桥,必定需要打桥墩,桥墩一定要建在海底的岩石上,这样才能避免因为桥墩的下陷,造成桥面的断裂、坍塌。

其次,建桥的工作人员需要对海底进行勘测。

地勘人员需要把海底的地质情况探测清楚,了解海底哪个地方深,哪个地方浅。深的地方海底的岩石距离海平面有多少米。

只有得到第一手准确资料完成地勘报告之后,才能去找建桥的工程人员。工程负责人再去找设计师,根据海底的情况设计出最省钱省力的建桥方案。

再次,做好桥墩设计。

工程负责人提出了桥的质量要好,还要省钱的高要求,这让设计人员伤透了脑筋,他们必须想方设法把桥墩设计得尽可能短一点。因此,在对海底结构了解得一清二楚的情况下,设计人员要尽量寻找水浅的地方。

所以我们看到的跨海大桥经常不是笔直,就是为了方便打桥墩,实在找不到水浅的地方,才会想方设法把桥墩打得深一些。等到设计方案出来之后就可以开始建桥墩了。

那么,桥墩是怎么打下去的呢?

打桥墩可不是想当然的事,桥墩建造得牢固,对桥梁的安全起着重要的作用。这里除了要考虑地形、地质因素,还要考虑水势、风力对桥的影响。因此,不同桥墩的建造方法不一样。

桥墩的形状有多种,有的是实体的,有的是空心的,还有的是柱子状的或者是桩式的。

我们按照从岸边往深海里建桥墩的顺序来了解桥墩建造的方法,建桥墩之前先要建承台。

1、近岸处桥墩的承台采用围堰法

每一个桥墩下面都有一个承台,在靠近岸边浅水的地方,承台的建造采用围堰法。

围堰法有两种方式,第一种用钢板桩,一种用土石坝,在海水浅的地方把水档住,把桥墩要建设的位置围起来,之后利用抽水机把围起来区域中的水和泥沙抽干,直到露出地面。

这样中间就形成一个围堰,工人可以在围堰中工作,这跟陆地上的工作差不多。等到工作完成之后,就把围堰外的钢板拆除。这种方法适合在浅水的地方修建,难度比较低,不过需要的空间大,耗时耗力,对周围的水域环境、海洋生物造成一定的影响。

2、水较深的地方采用沉井法

当桥墩需要建在较深的水底时,围堰法已经不能使用,此时需要采用沉井法。

传统的沉井法是先在陆地上制造一个篮球场大的圆筒,再用船把圆筒运到桥墩要建造的位置上,然后往筒里浇灌混凝土,让筒慢慢沉下去,圆筒在混凝土的重力的作用下,一直沉到设计的深度。

一个圆筒沉下去,之后再接上第二个无底的圆筒,环环相扣,之后再抽干圆筒里的海水,紧接着往筒里浇混泥土,等到承台建好在上面建桥墩就容易多了。

有的采用的是一种有顶无底的大筒,筒壁的下端有刃脚,可以稳固基底。顶盖上装有气阀,方便工人和材料的进出。之后不断往筒里注入空气,使里面的水排出来,等到井筒到达预订的深度后,再将底部封死,这样工人就可以往桶里浇混泥土。

这种方法也叫沉箱法。早在年,法国工程师就开始使用,而我国到年才创造出震动沉箱法。之前由于沉箱法采用人工挖土,厢内高压、高温、噪音,对工人的身体造成极大的伤害,因此,很少使用。

现在我国自主研发的气压沉箱法,采用无人遥控施工,这大大减低了工人的工作难度,如今被广泛派上用场。

3、大海深处的沉桩法

在实际施工中,设计师们会尽可能避免在深水区建设桥墩,但有时由于各种因素的影响,不得不在深水区修建桥墩,这时就要用到打桩法。我国建造的港珠澳大桥就大量使用打桩法。

工程师根据水域的类型设计适合的桩,再采用打桩机把一段又一段的柱子打进海底,这些柱子大多是钢材制造的,工程师们会根据水流及周围环境,采用不同的钢材。

每一个深水区桥墩下面都不会只有一根桩,有时需要几根甚至几十根相互协同作用,形成一个整体,在受力上相当于一根巨型桩,这样给桥墩提供足够的承载力。

有人曾拿孙悟空的那根金箍棒做对比,据书中记载金箍棒有斤重,折合起来有6.75吨,这样的重量还比不上桥墩下面的一根桩,所以跨海大桥的桥墩才是真正的“定海神针”。

以上介绍的是桥墩承台的建造方法,等到承台建造好之后,就可以在承台上面建造桥墩了,桥墩大多是在陆地上制造好,再用船只运送过来,然后安装在承台上,桥墩我们可以看见,但是承台是看不见的。等到桥墩安装好之后,再安装上小支座,之后再放上建好的路面。

跨海大桥大多是悬索桥或者斜拉桥,拉索的张力很大,有的可以达到上百吨,有了这些拉索,桥墩可以跨越更长的距离。

每座桥在设计的时候都会考虑到它的寿命周期,一般每个桥墩至少要服役年,因此,工程师们不但要考虑桥墩的承载力,还需要考虑它的防腐和防撞。

我们知道海水中含有许多微量的腐蚀元素,这些腐蚀分子会对桥墩的寿命造成极大的影响,因此,工程师们在混凝土中添加了外加剂,沉井及打桩所用的钢筒外面涂抹了防腐材料,用这样的方法来减缓海水对桥墩的腐蚀。

至于防撞法,主要是在桥墩外侧装上了充水胶囊,预防船只失控撞击。

结语:如今,我国已经建成了多座世界性的跨海大桥,特别是港珠澳大桥,创下了多项世界第一的记录。

如今,随着各项技术的不断改进,现在不少桥墩已经不再是实心的结构,用的是钢筋加混凝土的方式来建造,更加坚固耐用。

写到这里,我不得不感叹中国工程师们的高度智慧以及中国建筑工人的辛勤付出,只有国富民强,才能在基建上创造奇迹。在此,我为祖国点赞,向奋斗在一线的工程师及工人们致敬!



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