揭秘！跨海大桥桥墩的水下建造奇迹

跨海大桥的桥墩是如何在水里建造的？

跨海大桥作为现代工程技术的奇迹，不仅连接了天堑，还极大地推动了区域经济和文化的发展。然而，这样宏伟的建筑离不开一个坚实的基石——桥墩。桥墩作为支撑大桥重量的重要结构，其建造过程复杂且充满挑战。本文将详细介绍跨海大桥桥墩如何在水中建造，带您领略这一精彩的工程技术。

首先，建造跨海大桥桥墩的主要方法有三种：围堰法、沉箱法和打桩法。这些方法虽然各有不同，但有一个共同的前提步骤，那就是在海底固定好钢护桶。工程师们会在海底预先放置钢护桶，并在桶内钻孔，放下钢筋笼，然后灌注混凝土。完成这些步骤后，再在桩基上浇筑承台和桥墩。

围堰法

围堰法是一种比较直观且相对简单的方法，特别适用于水深较浅、水流平缓的海域。它的基本原理是在要建设桥墩的地方，通过构建止水结构或建筑，将周围的水围起来，使围堰内的水与围堰外的水隔绝开。然后，使用抽水机等设备将围堰内的水抽干，露出围堰内的土地，使施工人员能够在干地上进行作业。

具体步骤如下：

1. 修建围堰：先在海底固定好钢护桶，然后在钢护桶周围搭建围堰，确保围堰内的水能够完全隔绝。

2. 抽水：使用抽水机将围堰内的水抽干，露出海底的土地。

3. 施工：施工人员进入围堰内进行正常作业，包括清理底部泥沙、搭放钢筋笼和灌注混凝土。

4. 拆除围堰：桥墩建设完成后，拆除围堰，让桥墩周围的水域恢复原样。

尽管围堰法整体难度较低，但由于需要在海里修建一个围堰，并抽干围堰内的水，因此整体工程量较大，完成时间较长。此外，围堰法容易造成水域污染，并且影响海上通航。因此，它通常只适用于水深较浅的海域。

沉箱法

沉箱法是一种比较传统的方法，适用于水深较大、水流较急的海域。沉箱是一种有顶无底的特殊箱式结构体，在井筒壁的下端部有棱角，同时在内部设置浮板，使其能够漂浮在水中。通过调节箱内的水量，可以控制沉箱的下沉或上浮。

具体步骤如下：

1. 制作沉箱：在地面提前制作好钢筋混凝土沉箱，确保其结构和强度满足要求。

2. 下沉沉箱：通过船只将沉箱运送到指定位置，并通过调节箱内水量，使其下沉到海底。

3. 施工：施工人员进入沉箱内部，通过挖掘泥土和爆破巨石，使沉箱继续下沉，直到达到预定的深度。

4. 封底和灌注：将沉箱的底部封死，然后注入混凝土，填满整个沉箱内部，形成桥墩。

沉箱法施工是中国土木工程师茅以升发明的，最早用于钱塘江大桥桥墩的建设。这种方法具有适应性强、施工效率高的特点，特别适用于水深较大、水流较急、地质条件复杂的海域。

打桩法

打桩法是一种直接在水下进行钻孔和浇筑的方法，适用于水深适中、水流平缓、地质条件较好的海域。这种方法省去了围堰或沉箱那些额外的步骤，因此施工周期较短，成本较低。

具体步骤如下：

1. 放置钢护桶：在海底预先放置钢护桶，并通过设备将空心管道放入水中。

2. 钻孔：使用钻机在管道内进行水下钻孔，清理掉底部的泥沙。

3. 放置钢筋笼：将钢筋笼放入钻好的孔内。

4. 灌注混凝土：通过管道向孔内灌注混凝土，待混凝土凝结后，形成桥墩的桩基。

打桩法的关键在于选择适当的桩型和桩长，以确保桩基能够深入海底的坚固岩层或土层，提供足够的支撑力。在实际工程中，工程师会根据海底的地质条件和水深，选择不同种类的桩，如钢管桩、混凝土桩等。

工程实例

让我们以青岛海湾大桥和厦门海沧大桥为例，进一步了解跨海大桥桥墩的建造过程。

青岛海湾大桥

青岛海湾大桥的建设过程中遇到了诸多挑战，如海底土质松软、海水深、海浪大、航道繁忙等。为了解决这些问题，工程师们采用了双层桥面设计，使用钢管混凝土做桩基，桥面采用钢箱梁，并通过海上浮吊进行吊装。这些创新技术不仅确保了大桥的安全和美观，还大大缩短了青岛到黄岛的路程，从原来的1小时缩短到现在的20分钟。

厦门海沧大桥

厦门海沧大桥横跨厦门海峡，水深达40米，海流急，海底地形复杂。为了应对这些挑战，工程师们采用了全球顶尖的技术和装备，如钢管里灌混凝土的桩基、钢箱梁桥面、海上浮吊吊装等。经过艰苦努力，厦门和海沧之间的路程从原来的40分钟缩短到现在的10分钟，大大促进了厦门的经济和旅游业发展。

桥墩的防护措施

建造好桥墩只是第一步，为了确保桥墩能够长期安全地服役，还需要采取一系列的防护措施。

1. 防腐措施：海水含有大量盐分，具有极高的腐蚀性。因此，桥墩的混凝土结构和钢筋需要采取特殊的防腐措施，如使用高性能混凝土、添加防腐剂等。

2. 防撞措施：跨海大桥在使用过程中可能会遭受大型船舶的撞击。为了提高桥墩的抗撞能力，工程师们不仅巩固桥墩自身的结构，还会在桥墩上安装辅助组件，如充水胶囊，以吸收撞击产生的冲击力。

综上所述，跨海大桥桥墩的建造是一个既复杂又充满挑战的工程。工程师们需要根据海域的实际情况，选择合适的建造方法和技术，确保桥墩的安全和稳定。通过不断的创新和努力，我们才能够建造出像港珠澳大桥这样的世界级工程，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。