沉箱法
随着水域的加深,施工的难度将会大大增加,如何将桥墩深深扎入海底就是一个难题。聪明的工程师们想到一个办法:沉箱法。
沉箱是一种有顶盖,没有底部的箱式结构,顶盖上装有气闸,以便于人员、材料、弃土进出工作室,还可以保持工作室的固定气压。
施工时会将沉箱放入海底,然后工程师们会往内部放入压缩空气,用来排开地下水。这样一来,沉箱内部就变成干的了。然后工人会通过气闸进入沉箱,进行人工作业。工程中产生的弃土,会通过机械或者半机械的方式运出。
随着工人在中间挖土,沉箱会利用自身重力或者外部压力慢慢下沉。当下沉到预定深度后,将沉箱底部封死,然后工人撤出,工程师们会用混凝土填充沉箱,这样一来,沉箱就变成了桥墩的基础。
我国的钱塘江大桥桥墩就是使用这种方法建造的。不过沉箱法对进入作业的人员相当不友好,因为水每加深十米,人身体就会额外遭受一个气压的负担。很多时候,进入沉箱的工人必须在极高的气压下工作,身体的负荷很大。早些年,有很多工程师因此患上了“潜水病”。
现如今,使用这种方法建造桥墩的越来越少了,而且沉箱法现在也有了改良,人工作业被机械作业逐步取代,在这里,还是要感谢一下科学技术的进步。
打桩法
在水域较浅的地方,围堰法和沉箱法尚可使用,遇到水域较深的地方,就需要用到打桩法。打桩法具体是通过巨大的打桩船,将提前预制好的基础桩打入预定区域,后续只需要在基础桩上再进行桥墩作业的方法。
说到这里,就不得不佩服一下工程师们了。海底的情况通常比较复杂,不同的海底需要打入不同类型的桩。而且基础桩的承载力至关重要,想要搞清楚合适的基础桩,就必须提前勘测好水质、海床、海岩等复杂情况。
我们现在看到的很多桥墩下面,通常会有几根,甚至几十根基础桩。每个桥墩需要的承载力也不相同,工程师们必要考虑到基础桩与基础桩、桩基础与水下土体的协同作用。上面说的这些施工数据和细节,工程师们必须提前考虑到。
相对于桥墩的施工难度,工程师们还会考虑防腐的问题。
因为海水和淡水不同,它算是一种腐蚀性很强的液体。海水中含有大量的腐蚀性离子,一旦混凝土长期泡在里面,就会发生劣化,从而导致桥墩内部的钢材遭到腐蚀。而且一般跨海大桥桥墩的服役时间为120年,这意味着它们会长期遭受到太阳、海水、氧气的“袭击”。
因此,用于跨海大桥的混凝土一定要更加致密,其内部的孔隙要更小。除此之外,工程师们还会往混凝土中添加各种外加剂和防腐材料,桥墩的钢筋也会进行特殊处理,这样一来,桥墩才能更底气的支撑起跨海大桥。