地下隧道和位于地下水位以下的桥梁基础是人类最惊人的土木工程结构之一。工作空间或称为沉箱,在施工期间使用压缩空气加压以阻止地下水渗入,称为 挖沙工 的工人通过压力闸门进出沉箱。那么,什么是加压沉箱呢?
布鲁克林大桥的建造使用了加压沉箱。这是一种防水的支撑结构。它导致许多工人因减压病(亦称沉箱病)而死亡或永久受伤。
什么是加压沉箱?
沉箱是一种防水结构,作为基础的锚固。你需要建造一个码头。该码头可以是浮动的也可以是固定的。如果是固定码头,沉箱将用作结构在水体底部的基础。
由于它提供了稳定性,沉箱可以成为任何建筑项目的重要组成部分。沉箱可用于在地面因新结构的重量而可能产生位移时均匀分配荷载。这使得建筑能够提供均匀的支撑,而不是因地下土壤的变化而产生不均匀沉降。
沉箱是垂直钻入基岩以支撑桥梁桥台,而隧道则是水平钻进,用于道路、铁路、地铁、供水和排污。
隧道过去是由一群挖沙工使用镐、铲和炸药开凿的,如今则由隧道掘进机(TBM)开凿,这种机器配备巨大的旋转圆筒头,齿形面在机器前进时切割岩石和泥浆。仅在有利的岩层中,TBM前方的空间会被加压,仅用于维护和更换刀齿。这样可以降低压力暴露,显著提升安全性。
气动或压缩空气沉箱提供干燥的工作环境,这对混凝土浇筑更为理想。它也非常适用于其他方法可能导致邻近结构沉降的基础。 (Source: Foundation Structures)
使用加压沉箱的健康注意事项
离开沉箱加压环境的建筑工人必须以能够让体内溶解的惰性气体无症状释放的速率减压,才能避免减压病——这种情况最早在沉箱工人中被发现。它被称为沉箱病,以体现职业危害。
在布鲁克林大桥的建造过程中,该桥使用了加压箱体,众多工人因箱体病而死亡或永久受伤。其他风险包括耳朵、鼻窦和肺部的减压伤以及抑郁性骨坏死。 (来源: Foundation Structures)
箱体安装
箱体可以通过多种方式进行安装。有些在现场建造并安装,而另一些则在场外建造后搬运至安装地点。
箱体的地点和类型决定了安装方法。有时需要对放置地点进行准备,这时会建造围堰。围堰偶尔用于清理区域,以便安装箱体。围堰本质上是建在河流两侧的两个堤坝。
它们的目的是切断特定区域的水源,从而形成干燥空间。这些是为帮助而设计的临时结构,并非长期解决方案。 (来源: Foundation Structures)
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