跨海大桥的桥墩怎么建？你以为简简单单打个桩，里面却大有学问

海那么深，那些跨海大桥的桥墩都是如何建成的呢？过年期间，我在家重温了一遍2017年的一部纪录片—《辉煌中国》，里面开篇第一个介绍的是我国著名的港珠澳大桥。这个全长55公里的世界级桥梁，曾被誉为是桥梁界的珠穆朗玛峰。我在被我国桥梁建设技术深深折服的同时也在思考一个问题：那一根根支撑着这个庞然大物的桥墩是如何被坚固地打到海底的？

因地制宜，不同深度采用不同方法

与在陆地上建造的桥梁不同，跨海大桥的建设需要在水中进行。并且根据海水的不同情况会有不同的解决办法，主要有一下几种方法：

• 围堰法

在海水较浅的区域，一般采用的是围堰法。也就是说，在要准备建设桥墩的地方用钢板桩、土石坝等止水的结构把这个地方围起来，然后用抽水机等设备把围堰内的水抽干。这样我们就得到了一小块陆地，就可以使用我们在陆地建桥的一些方法进行桥墩的建设。桥墩建设完成后再将围堰拆除。这样的方法施工难度比较低，但是修建围堰耗时较长并且在会对周围水域的生态环境造成损害。

• 沉箱法

随着海水加深，围堰法因为所耗时间太长而被沉箱法所代替。沉箱法是由我国著名的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。沉箱是一种有顶无底的箱型结构，并且顶盖上装有气闸，在方便人员、材料以及挖掘过程中的废土进出工作室的同时，还可以保证沉箱内部工作室的固定气压。在施工时，工程师会往内部放入压缩空气，用来排开沉箱内部的水。然后再让工人通过气闸进入沉箱进行作业，期间产生的废土会由机械或者半机械的设备向外输送。随着工人在中间挖土，沉箱也会利用自身的重力或者外部的压力往下沉。当下沉到预定的深度后，工人撤出，沉箱底部就用混凝土填实，作为桥墩的基础。虽然这样的方法对机械化程度要求较低，但对于沉箱内部的工作人员来说，这却是致命的挑战。因为水深每增加十米，人的身体就会额外遭受一个气压的负担，工人有时需要在极高的气压下工作，当他进出沉箱时，压力发生变化，非常容易患上潜水病，因此现在使用这种方法建造的桥墩变少了。即使有用类似原理的方法也不需要工人进行挖土了。

• 打桩法

当海水进一步加深，需要在深水区进行建设时，沉箱法也已经完成不了了。这时工程师们通常会选用打桩法建设桥墩。在建设之前工程师们就会提前勘测好海水下的土质、岩石分布等情况，选用合适的材料制作基础桩。然后使用体型巨大的打桩船，将提前预制好的基础桩打入预定的区域，然后再从基础桩上进行桥墩作业。随着我国基础建设的发展，桥梁建设技术也逐渐成熟，未来也将会有越来越多的跨海大桥出现。正如纪录片中林铭设计师说的那样，过去干工程是有什么装备设计什么样的方案，但如今几乎是我们想怎么干咱们国家都有能力制造专门的机器让我们干成。这话不仅体现在港珠澳大桥的建设上，更体现在我国基础设施建造的方方面面。如今伴随着我国跨海大桥的发展，与之相匹配的打桩船技术也获得了突飞猛进的发展。2020年5月，“三航桩20”的交船仪式在深圳举行，这标志着目前世界上最大的打桩船诞生。这艘庞然大物的主钩起重能力达到了450吨，桩架的最大起重能力更是可达700吨。

防腐工程

大桥建成后，防腐也是跨海大桥的桥墩所必须要面临的问题。因为大桥一经使用就不是三年五年就可以再重新修复建造的，一座大桥的寿命一般可达百年。但因为海水中含有大量的腐蚀性离子，它们会使得桥梁的混凝土表面发生劣化，内部的钢材也会遭受锈蚀。再加上阳光曝晒，海浪冲击等问题，一般的混凝土桥梁可能在几年内就会因腐蚀而变为危桥。因此，工程师们在建设时会选择高品质的混凝土或者向混凝土中添加缓蚀剂等措施来提高混凝土的防护性能，同时桥墩的表面也会涂抹各种的防护材料。就拿港珠澳大桥来说，这座全长近50公里，海中桥梁长度可达23公里的跨海大桥可谓是体量巨大。普通钢板在这个地方即使经过防锈漆的处理，防锈的时间也只能维持在半年到一年左右，并且深埋在水面下数十米的桥梁根基，在它的使用期内根本无法更换，就连维修也异常艰难。但是目前，有很多的防腐涂层耐久性都不强，一般都在5年至15年。因此科研人员只能通过调整涂层的配方等方法提高涂层的抗渗透能力。除了钢结构的防腐之外，混凝土也是影响大桥寿命的一个关键因素。在施工时，工程师们不仅选用高性能的海工混凝土，并且还使用了一种高性能的涂层钢筋技术与阴极保护技术。小强哥在这里要来科普一下，阴极保护技术是为了防止通信线路或者设备被腐蚀，而向易被腐蚀的金属表面施加一个电流，使得被保护结构物成为阴极，从而避免或者减弱腐蚀发生的一种方法。这些技术的应用使得港珠澳大桥打破了国内大桥通常的“百年惯例”，设计寿命可达120年。

其实无论是世界最大的打桩船的制成还是防腐技术的进步，这背后所体现的都是中国科研力量与中国制造的升级。纪录片中最震撼我的一句话是，以前是有什么装备我们设计什么样的方案，现在是无论我们想怎么干，咱们国家都有能力去制造相应的设备帮我们干成。可能有人会疑惑为了一个工程再专门建一个设备，这样真的值得吗？当然是值得的。虽然振华30是为了港珠澳大桥专门设计研发的，但它同样可以用于其他工程的使用。并且同时这也促进了我国制造业的转型升级，推动了经济的进一步发展。也许我们的国家在一些方面还存在不足，但不可否认我们正在向世界前列的方向发展。