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大海那么深,那么跨海大桥的桥墩是怎么打下去

时间:2021-11-21 17:01 点击:247 编辑:邮轮网

2020年10月,有11名钓鱼人跑到港珠澳大桥的桥墩钓鱼,最后11人全被抓,26根鱼竿、5箱鱼获被没收,而且还被罚款500元,这个事件后,很多开始了解港珠澳大桥的伟大之处。

港珠澳大桥是世界上跨度最大、长度最长、隧道最长、最大钢结构、最长使用寿命奇迹之桥,它是世界上桥、岛、隧三位一体的超级桥梁,被英国卫报评为现代世界四大奇迹之一。

大海那么深,跨海大桥的桥墩怎么打下去第一、沉箱法

说到中国现代建桥,不得不提到一个人,那就是茅以升先生,他是我国现代桥梁建设的奠基人和引路人,他设计建造了我国第一座现代化大桥~钱塘江大桥,还参与了武汉长江大桥的建造,同时也发明了几种桥墩建造方法。

想要建桥墩,首先要熟悉海里的情况,比如深度、淤泥、岩石等等,最后再根据目前所拥有的技术、设备,然后才能设计图纸,桥墩相当于陆地建房的地基,地基不牢,地动山摇。

1934年,茅以升接到建设钱塘江大桥任务,当时钱塘江浪非常大,水文地理条件恶劣,在建桥墩时就遇到问题,桥墩的柱子打不进去。

茅以升先生也非常懊恼,想尽各种办法,后来他受到通过浇花水壶把地上的土冲出一个小洞的启发,他马上通知工人,把江水抽到一个地方,然后利用江水冲击桥墩位置的泥沙,打出一个洞放置木桩,这种方法被称为“射水法”,通过这种方式,打桩速度加快。

这种方式遇到钱塘江的大水流时,木桩都被冲走了,于是茅以升先生又想到一个办法。

之前木桩被水冲走,是因为它的重量太轻,如果给木桩加重,那么就可以正常施工,于是茅以升先生让工人坐在钢筋混泥土做的箱子上进行施工。

钢筋混泥土做的箱子重量大于水的浮力时,就会把周围的水排开,这样就可以让工人安全快速的工作,在挖沙的过程中,沉箱与木桩渐渐结合在一起,最后桥墩就可以直接在沉箱之上浇筑混泥土,这就是茅以升先生发明的“沉箱法”。

沉箱法的工作原理沉箱法就是通过一种有顶无底的特殊沉箱结构体,先把它运送到桥墩施工地点上面,然后控制箱内压载水量,使这个特殊箱子下沉到海底,然后再输入高压空气,这样就可以阻止地下水进入沉箱内。

就像一个空杯子扣进水底,我们往里面充空气,水分就迅速排开,工人就可以通过换压室和升降井进入沉箱地下的工作室工作。

挖出来的土再通过机械运出来,沉箱处于边挖边沉的状态,直到指定的深度后,才把箱子底部封死,最后用混泥土把工作室填满,这样就可以得到一个桥墩了。

沉箱法的优缺点沉箱法对水运航道影响比较小,对海水环境污染也比较小,但是沉箱法有一个致命的缺点,因为施工人员长期在水下高压环境下工作,当进出沉箱时发生压强变化,非常容易使工作人员患上潜水病。

美国纽约布鲁克斯大桥的总工程师罗布林,就是因为患上潜水病导致全身瘫痪,像工地的钻井头断了,为什么老板出几万块,很多人都不愿意下去捞,不仅危险,也容易患上潜水病。

人在海里,每下10米相当于加一个压强,这是怎么概念呢!相当于人的每个部位都加2斤,你说难不难受,所以当初建钱塘江是多难呀!就算这样,我们伟大工人还是完成了。

长期在下面工作,也会吸入混凝土的气味和粉尘!,对呼吸道的损伤,严重还会导致肺病,如果越往下对人体的肺部压迫就会越强,还会出现呼吸困难。

如今科技进步,已经不用人下去挖土了,可以通过水力机械代替人工挖土,不仅效率高,还避免人员受伤,但同时也以为部分人也失业了。

第二、围堰法

围堰法的思路来自我国陆地基建世界第一,所以中国也想把陆地那个模式搬到海里工作,围堰法就是把墩柱区域围起来,然后把水抽干净,再让工人、机器下去挖图、打桩等等,就像我们小气候在农村田沟抓鱼,把田沟两头用泥土拦住,再把田埂边上的洞堵住,最后用桶把水泼出来,没水之后就可以很好抓鱼。

而围堰可以土石围堰,也可以用钢板围堰、混泥土围堰等等,只要把水围住就可以,但是在现实工作中,我们讲究造价、效率等因素,而钢板围堰在拆除时更加快速、方便。

围堰法优缺点围堰法虽然整体难度比较低,但是因为要建一个大围堰,无形之中提高工程量,对工期有一定拖延,而且随着海水的深度变化,工作量也随之增加。

这种方式只能在浅水区使用,深水区无法使用,在修建围堰的过程中,还会对生态环境有很大的影响。

因为在海里占用的地方比较大,所以容易造成交通堵塞,影响通过船只速度,影响船的速度,就是浪费金钱,大家还记得之前苏伊士运河被堵塞,造成了巨大损失。

第三、打桩法

上面两种方法适用于浅水区,到深水区的地方根本用不了,这个时候就可以用打桩法,我国的港珠澳大桥就是使用这种方法。

打桩法需要用到打桩船,在船上甲板安装打桩机,打桩机可以前俯后仰,满足打桩的需求。

通过打桩船把桩从水上打到海底土层,而且根据不同的岩石特征,选择不同种类的桩,比如从海底表面到坚固基岩的距离比较短,工程师就会设计比较短的端承桩,靠基岩提供载力,如果坚固基岩比较深,那么桩就得借助摩擦力维持承载力,这个时候就需要比较长的摩擦端承桩。

如果桥建在大江大河入海口,冲积海床的厚度比较深,当桩无法打到基岩室,就采用纯摩擦桩,通过砂土海床的摩擦力来为桩基础提供支撑力。

每个桥墩下面不是只有一根桩支撑,每座桥墩都有几十根相互平行的桩协同作用组成一个整体,这样就就可以支撑更大的面积,而且承受力更加大,为桥墩提供提供更大的承载力,所以打桩需要了解水下的具体地理情况。

打桩法的优缺点打桩机对人体没有什么影响,而且现在技术也比较成熟,但是对工作环境要求非常高,如果在环境恶劣的海区进行工作,那么对打桩机的设备要求也会更加高,这个时候就需要打桩机拥有更高的精度,避免更多的小问题出现。

而且这种模式成本非常高,除了比较大的国家可以使用,一般小国家没有那么多的经费。

保护桥墩才是建桥最大的难度建地基难,但是地基能使用多久时间更加难,因为人为破坏、自然坏境破坏等等,都会影响桥的寿命。

2019年10月1日,中国台湾省的宜兰县南方澳跨钢大桥突然坍塌,导致12人受伤,其中9名是外籍男子,而且有4秘密渔船外籍员工确认死亡,另外2名失联外籍人员还没有找到。

因为桥梁倒塌压倒电线,导致2400户家庭停电,同时造成航道堵塞,800艘船无法进出,事故初估为大桥靠海侧桥墩坍塌。

所以桥墩对桥的寿命长短非常重要,船舶碰撞、地震、海水腐蚀等等,都会直接影响桥墩的寿命和稳定性。

大桥一旦使用后,后期的重新修复比较困难,所以前期勘测、制造材料、设计,每个环节都至关重要。

海水中有大量腐蚀性离子,海水会导致表面混凝土劣化,内部钢板也会生锈,再加上海水不断冲刷,阳光暴晒,劣化程度加重。

如何更好保护桥墩第一、使用防腐蚀材料

工程师在建造时回使用高质量混凝土,或者向混凝土中添加缓蚀到等措施提高混凝土的性能,而且在桥墩表面涂抹各种防护材料,就像船底定时涂刷各种防护材料一样。

港珠澳大桥的海中桥梁长度达到23公里,而普通钢板就算涂抹防绣处理,维持的时间也比较短,而且水下德桥梁维护更加困难,所以科研人员还得使用一种高性能涂层钢筋技术与阴极保护技术。

阴极保护技术主要是为防止通信线路或者设备被腐蚀,在容易腐蚀的金属表面加一个电流,时保护结构成为阴极,避免和减少腐蚀发生,这些技术全部应用起来桥墩的寿命就增加了。

第二、防撞设备

不管是哪个国家的大桥,都会出现被船或者飞机撞的事件,像海洋大型船舶,因为吨位比较重,体积又比较大,操控性相比小船更低,所以大型船舶撞桥墩的概率不低,根本刹不住船,就像大货车车速比较快,你让它们像单车一样迅速停下来,根本不现实,刹车后,大货车还继续前进很远才停下来。

一座大桥在使用寿命中被撞击多次,它们对桥墩破坏力非常大,为了减小船舶对桥墩的破坏力,不仅要加强桥墩本身结构强度,还要在航道桥墩加很多外挂组件,比如充水胶囊。

当船撞到桥墩,充水胶囊的水起到缓冲作用,减小船对桥墩的作用力,让桥墩遭受更小的力,桥墩被撞击后,充水胶囊会自动加水。

第三、禁止人类在桥墩钓鱼、铲生蚝、藤壶

为了保护港珠澳大桥安全,防止撞船事故发生,工程师建了防撞平台,但是却成了钓鱼人的“海钓圣地”

2020年10月23日,珠海市公安局水域治安管理支队和港珠澳大桥海事局开展联合执法,在港珠澳大桥的广东水域,查获11名球队钓鱼人。

这个防撞平台被不少钓鱼人发现之后,自己坐船艇过来钓鱼,后来有的人男子转得比较快,一些船主还做起“搬运工”生意,把钓鱼人运送防撞平台,然后收取一定费用。

最后这11个人不仅被抓起来,22只鱼竿和5箱鱼获都被没收。

这个事件发生后,工作人员提醒大家,船艇靠近桥墩以及在桥墩铲生蚝、藤壶,容易破坏桥墩表面防腐层,从而破坏桥墩结构。

船舶进入或者停靠国家禁止、限制进入的水域或者岛屿,对船舶负责人以及有关责任人处500以上1000元以下罚款,情节严重,处5日以下拘留,并处罚500元以上1000元以下罚款。

所以爱好钓鱼的大哥们,不是什么地方都可以钓鱼,如果乱跑到桥墩钓鱼,不仅被没收鱼竿、鱼获罚款,还可能被拘留哦。

维护一座大桥花费500亿美国旧金山连接奥克兰的海湾大桥,在1936年已经建成,每天通车量达到30万次左右,但是这座大桥遭受飞机撞击,而且各种船只经常碰到桥墩,损坏程度比较大。

在1989年,旧金山发生6.9地震,海湾大桥东侧有一段直接被震垮,经过一个月维修后,海湾大桥又重修开放,但没过没过多久又断了,主要还是桥墩不给力呀!

2006年,美国决定投资500亿重建海湾大桥东段,长度2.88公里,美国当时没有计划自己建,而是向世界招标。

日本、韩国、欧洲强国、中国都参加竞标,大家都知道如果能建成,自己公司的名声肯定更加响亮,以后订单就会越来越多。

刚开始美国不看好中国,但是最后只有中国两家公司更加有优势,最后中国上海振华打败日本新日铁公司,拿下这个大订单。

中国拿下海湾大桥95%的建造任务,美国突然把那么大的项目给中国做,他们是不放心的,而且振华不是专业桥梁建造企业,于是美国派专家到上海振华总部考察。

而振华的龙门吊垄断全球80%的市场,美国、英国、俄罗斯的航母都进口振华龙门吊,英国最大的伊丽莎白航母制造时,也是采购振华的龙门吊,俄罗斯也是靠进口中国龙门吊,才接下几百亿的船舶制造订单。

当初印度比较抗拒中国产品,没有购买中国龙门吊,跑去英国购买一台二手龙门吊,最后发现这台龙门吊上面印有made in china,印度口吐白沫。

最后印度又跟日本采购一台二手龙门吊,但最后那台龙门吊倒塌下来,直接砸坏正在制造的舰艇,印度默默流下眼泪。

而建桥过程中需要用到龙门吊,中国在龙门吊的使用、维护都比其他国家更加有优势,最后美国才勉强点头。

但美国又提出另外一个要求,振华必须要有7500名持证焊工,而且1000名必须获得美国焊接协会技术认证的焊工,同时拥有专业远洋运输船队,中国焊接技术最后把美国折服,中国基建狂魔不是吹的。

在桥塔加工时,美国要求垂直度达到1/2500,而中国技术工人直接给他们提高到1/5000,钢塔拼解精度要求1/1000,中国工人直接达到1/2500。

中国技术工不仅达到美国要求,而且还提高一倍的难度,就问你服不服。

最后振华提前5个月完工,还为美国省下4亿美金,新的海湾大桥建成,振华在海外名声再一次得到提高,订单也越来越多,中国基建狂魔也得到国外的认可。

从美国海湾大桥、台湾省的大桥事件,我们应该明白一个道理,大桥的桥墩非常重要,地基不牢,地动山摇,不仅出现伤亡,还需要花重金维护,大桥的寿命也大大缩短。

建跨海大桥有什么意义跨海大桥是国之重器,对国家发展非常重要,比如说杭州湾跨海大桥,缩短宁波和长三角地区,特别是和上海的距离,拉动长三角地区的经济发展。

大桥建立后,可以发展码头经济,建设港口,可以发展进出口贸易,而且还行程区域大联动,形成一个经济圈,推动周边城市进行大范围交流合作,同时方便百姓往返两地。

而港珠澳大桥连接澳门和香港,让两个游子有回家路,同时加强三个地区经济、文化交流。

写到最后:我们的基建狂魔也是血肉之躯,从2008年的广州南站春运40万人滞留事件后,现在我们拥有高效和舒适高铁、动车,这些都是建立在那么多人的一个又一个的十年上,中国人在基建上提现了舍生忘死、众志成城、生命至上、永不放弃。

一个桥墩是无数人的心血,为了建设好大桥,打好地基,无数人员从少年到中年,从中年到老年才研发出支撑大桥的桥墩,为了它们打入深海,花费无数个日夜去研究,最后才交出完美答案,而钓鱼人去跑去钓鱼、铲生蚝、藤壶。

以前我们是有什么装备,我们就只能设计什么样的方案,但是现在我们国家技术水平提高,也成为世界第二大经济体,我们想干什么,我们国家都有能力去制造相应设备帮我们造成工作。

当初龙门吊市场大家不看好,觉得里面PLC传感器、变频器、电动机等等,国外的更加有优势,但是我们国家制造航母、大型船舶、水坝、码头都需要,刚开始我们龙门吊的核心部分都进口,但是后来我们也可以国产化,由于国内市场大,最后我们的龙门吊做得越来越大,而且质量有保证,价格便宜,售后维护更加好,直接占全球市场份额80%,欧美国家想竞争都没机会。

虽然我们的国家在某些方面还存在不足,在1991年人均GDP348美元,当时美国24380美元,美国是我们的69倍,但是30年后中国人均GDP突破一万,就问还有哪个国家能做到,还有谁!

当初钱老回到中国时,当时的中国一穷二白,但是10年后中国有原子弹,又过两年有氢弹,再到人造卫星、洲际导弹,神舟5号载人航天、航母。

一个桥墩也见证中国发展速度,从当初的围堰法到沉箱法,到如今打桩法,我们应该为自己踩在中华大地而感到骄傲!

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