وقتی سنگ غرق میشود، چطور پل هزار تُنی وسط اقیانوس دوام میآورد؟
زومیت: آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه پل های عظیم هزاران تنی بر روی اقیانوس و آب های عمیق ساخته می شوند؟
تصور کنید روی یک پل معلق در وسط اقیانوس ایستاده اید. زیر پای شما هزاران تن بتن و فولاد معلق است و تنها چیزی که بین شما و اعماق تاریک آب ایستاده چند کابل و یک شاهکار مهندسی است. اما سوالی که خواب را از چشم هر کنجکاوی می گیرد این است که وقتی حتی یک سنگ کوچک در دریا غرق می شود، چگونه انسان ها توانسته اند در بستری که مدام تحت فشار آب و گل در حال تغییر است، ستون هایی به ارتفاع یک آسمان خراش بسازند؟
ساخت پل بر روی زمین سخت چالش های خاص خود را دارد. اما ساختن آن در قلب یک اقیانوس خروشان، جایی که آب بی رحمانه به همه چیز برخورد می کند، یک جنگ همه جانبه با قوانین فیزیک است. اگر ذهن شما حداقل یک بار درگیر نحوه ساخت این پل های اقیانوسی بوده است، به جای درستی آمده اید. زیرا قرار است در سفری به اعماق آب دریابیم که چگونه غیرممکن ها با ترکیب ارتعاش، هوای فشرده و روبات های کوهنورد ممکن می شود.
ایجاد خشکی در دل آب
تقریباً همه میدانند که برای ساختن فونداسیون به یک محیط خشک نیاز است. بنابراین، شاید بزرگترین کنجکاوی ذهن ما این باشد که چگونه یک فضای خشک در وسط جایی که آب تا چشم وجود دارد ایجاد کنیم؟
راه حل نابغه مهندسان در این شرایط استفاده از جعبه ای عظیم و ضد آب به نام «کیسون» است. این سازه در واقع مانند یک محفظه بزرگ زیر آب عمل می کند که قرار است جزیره ای خشک و امن را برای کارگران در وسط امواج ایجاد کند. اما قبل از اینکه کیسون را در آب بگذارند، باید پایههایی برای ایستادن آن بسازند.
داستان با فرو رفتن ستون های فولادی (شمع) در بستر دریا آغاز می شود. کسانی که قرار است تمام وزن پل را به دوش بکشند. اما فرو بردن یک لوله فولادی عظیم در بستر سخت و فشرده کار همه نیست و هیچ جرثقیلی نمی تواند آن را انجام دهد. اینجاست که مهندس باید قدرت بازویش را کنار بگذارد و از مغزش استفاده کند.
در این مرحله مهندسان از دستگاهی به نام «چکش ویبرو» استفاده می کنند. این دستگاه خاک سخت را به طور موقت نرم کرده و با ایجاد ارتعاشات سریع اما کم دامنه، اصطکاک بین خاک و شمع را کاهش می دهد. در نتیجه، شمع به راحتی در زمین فرو میرود، درست مانند یک چاقوی داغ که کره نرم را بریده است.
هنگامی که شمع به لایه های سنگ زیر بستر می رسد، چکش لرزان دیگر کافی نیست و مهندسان می خواهند شمع بتنی به داخل سنگ نفوذ کند تا فونداسیون را محکم کند. در این مرحله ابتدا خاک داخل غلاف با مته مارپیچ خالی می شود و سپس «چکش خوشه ای» وارد زمین می شود. هیولایی با مته ای قدرتمند که هم می چرخد و هم مشت می کند تا سنگ بستر را خرد کند. هوای فشرده برای حذف سنگ های کوچک از آن عمق استفاده می شود. هوا به مته پمپ می شود و ذرات سنگ را با فشار خارج می کند.
اکنون همه چیز برای تبدیل این قفسه های توخالی به ستون های سنگی آماده است. اما ریختن بتن در این عمق شوخی نیست. اگر بتن از بالا به این صورت رها شود، حباب های هوا به دام افتاده و سازه پوک می شود. مهندسان برای فرار از این خطر از تکنیک هوشمندانه ای به نام «ترمی» استفاده می کنند. در این روش لوله پمپاژ تا انتهای شمع پایین می رود و بتن از ته شمع شروع به پر شدن می کند و تمام آب و حباب ها را مانند پیستون به سمت بالا می راند.
جالب است بدانید که بتن ریزی هرگز تا لبه لوله انجام نمی شود. مهندسان قسمت بالایی را خالی نگه می دارند تا بعداً بتوانند پوشش فولادی اضافی را جدا کرده و سر شمع ها را برای میزبانی کیسون تراز کنند.
فریب آب و بالا بردن دکل ها
به محض اینکه کیسون روی شمع ها قرار می گیرد، آب از طریق درزهای مفصلی (که زیر آب هستند) عبور می کند و محفظه را پر می کند. مبارزه با آب بی فایده است، بنابراین مهندسان تصمیم می گیرند آب را فریب دهند. آنها لوله ها را از اتصالات به خارج از کیسون و بالاتر از سطح دریا گسترش می دهند. طبق قوانین فیزیک، آب نشتی وارد این لوله ها می شود و بالا می رود، اما فضای اصلی داخل کیسون کاملا خشک می ماند. اکنون کارگران می توانند با خیال راحت چندین متر در اعماق دریا قدم بزنند، درست مانند زمین و عملیات را آغاز کنند.
اکنون که پایه ها در بستر دریا سفت شده اند، نوبت به بالا بردن برج ها (پایلون ها) رسیده است. ساختن ستون های عظیم در وسط اقیانوس با داربست های معمولی غیرممکن است. بنابراین مهندسان از فناوری “Jump Form” استفاده می کنند که مانند یک ربات کوهنورد عمل می کند.
پس از خشک شدن هر لایه بتن، این قالب ها با نیروی هیدرولیکی از هم جدا می شوند، خود را یک پله بالا می کشند و دوباره می چسبند. این چرخه بارها تکرار می شود تا برج به ارتفاع نهایی خود برسد. در نهایت در نوک برج قطعه حیاتی به نام «زین» تعبیه شده است که در نصب و استقرار کابل های پل نقش اساسی دارد.
تمام این محاسبات دقیق برای عمق شمع ها به لطف دستگاهی به نام CPT است که قبل از شروع پروژه، بستر دریا را اسکن می کند تا مکان دقیق لایه های سنگ را به مهندسان نشان دهد.
جاده سازی در ارتفاع
یکی از جالب ترین مراحل ساخت جاده در ارتفاع و بدون هیچ ستونی در زیر آن است. مهندسان برای جلوگیری از کج شدن پل از روش “کنستیلور متعادل” استفاده می کنند. درست مانند یک ترازو دقیق، جاده تکه تکه در دو طرف برج به طور همزمان ساخته می شود تا تعادل مانند یک ترازو دقیق حفظ شود.
بازیگر اصلی این صحنه ماشین زرد رنگی به نام «سگمنت لیفتر» است که قطعات پیش ساخته را بلند می کند. کارگران قطعات را با چسب اپوکسی به هم میچسبانند و سپس با عبور کابلهای پس کشنده از میان قطعات و کشیدن آنها با جکهای هیدرولیک، آنها را به یک سنگ تبدیل میکنند.
با پیشروی جاده، کابل های اصلی از بالای برج مانند سیم های ساز غول پیکر جاری می شوند. این کابل ها که داخل لوله های محافظ HDPE هستند از روی زین عبور کرده و به بدنه جاده متصل می شوند. وقتی دو بازوی پل در وسط اقیانوس به هم می رسند، آخرین قطعه “در جای خود” بتن ریزی می شود و در نهایت ارتباط بین دو طرف آب برقرار می شود.
پل هایی که امروز می بینیم یک شبه اختراع نشدند. جالب است بدانید که در قرن نوزدهم چندین پل کابلی اولیه فروریخت (مانند فاجعه پل رودخانه سال در آلمان در سال ۱۸۲۴ که زیر پای سربازان له شد). این اتفاقات باعث شد مهندسان این پل ها را برای حدود ۱۳۰ سال متوقف کنند و فقط پل های معلق یا خرپایی بسازند.
مزیت اصلی این پل ها در مقایسه با پل های معلق مانند گلدن گیت سرعت ساخت بیشتر و نگهداری آسان تر است. در این پل ها در صورت پاره شدن کابل می توان بدون بستن پل آن را تعویض کرد. امروزه همه چیز از دکل الماس و پل های A شکل گرفته تا گذرگاه دریایی ۵۵ کیلومتری در چین مدیون این فناوری است.
