Архитектура мостов
Архитектура мостов: принципы и методы закладки фундамента и строительства
В этой статье мы предлагаем всесторонний обзор архитектуры мостов, уделяя особое внимание принципам закладки фундамента, подготовке основания и методам строительства. Этот материал служит специализированным руководством для энтузиастов гражданского строительства и архитектуры. Он разработан с учетом принципов SEO (оптимизации для поисковых систем) и включает оптимизированные внутренние ссылки для предоставления ценных знаний.
Закладка фундамента или подготовка основания для мостов
Одним из наиболее важных аспектов строительства мостов и плотин является закладка фундамента или подготовка основания для опор моста, особенно в случае глубоких, широких или с сильным течением рек. По этой причине условия для закладки фундамента мостов значительно варьируются, и инженеры исторически применяли разнообразные методы:
A) Использование бродов при закладке фундамента
В некоторых реках существуют участки с широким руслом и обычно спокойным течением воды. Такие места, известные как «броды», позволяют пересекать реку верхом на лошади, верблюде или муле в периоды вне половодья. При строительстве крупных дорог, пересекающих реки, инженеры часто стремились использовать эти броды для возведения мостов, когда это было возможно.
- Летом: Если русло реки пересыхало летом, большинство проблем решалось, и рытье фундамента проводилось обычным способом.
- Во время высокого уровня воды: Если река сохраняла течение даже в периоды низкого уровня, инженеры перенаправляли ее русло, выкапывая временный канал в периоды уменьшенного потока. Затем опору моста строили на естественном русле реки, а после завершения возвращали воду в исходное русло. Этот метод предпочитали в Иране за его простоту.
- В отличие от Запада: Здесь применяли другой подход — инженеры строили отводной канал, возводили мост над ним, а затем перенаправляли реку из ее естественного русла в новый канал.
- Самый старый мост, построенный этим методом, — это мост города Вавилон через реку Евфрат, построенный Нитокрис, второй царицей Ассирии. Она приказала выкопать искусственное озеро, перенаправила Евфрат в него, а после высыхания оригинального русла возвела массивные опоры моста. После заполнения озера и завершения моста река была возвращена в свое естественное русло.
- В Иране этот метод также использовался для фундамента моста-плотины Шадраван в Шуштаре. Деххода приводит интересное описание в своем словаре:
Цезарь вызвал инженеров и архитекторов из Рима и Запада с огромными ресурсами. Сначала они пробили брешь под горой — там, где находится святилище Сейеда Мохаммада Гияхвара, и река текла на запад к городу, — чтобы перенаправить воду на юг. От этой горы до плотины Цезаря, на расстоянии двенадцати лиг, они построили канал и направили туда воду. Они смешивали известь и гипс с овечьим молоком, использовали краны для установки больших камней, скрепляли каждую пару камней железными обручами и вымостили участок от входа Мафариан до под мостом ровным камнем. Швы между камнями заливали расплавленным свинцом и построили плотину шириной с реку. Затем они возвели прочный мост для удобного прохода, заделав бреши под святилищем той же смесью извести и свинца, пока Шадраван и плотина Мизан не были завершены. Наконец, они направили воду в желаемое русло.
Согласно «Фарснаме» Ибн Балхи о строительстве моста-плотины Амир: перед возведением плотины воду отвели с обеих сторон реки. Затем русло реки на месте плотины вымостили большими каменными блоками и раствором сарудж, построив плотину на этом каменном основании.
B) Гениальные инновации в закладке фундамента
Помимо вышеописанных методов, закладка фундамента иногда включала удивительные инновации. Например, при строительстве моста Дарбанд на Кавказе (ранее Баб аль-Абваб, ныне Махачкала), где стремительное течение реки было неуправляемым, опоры строились креативно:
Шкуры крупных животных, таких как коровы, верблюды и ослы, надували воздухом и привязывали к деревянному каркасу из балок и досок. Эти надутые шкуры крепились под каркасом, который затем спускали на воду. Каркас фиксировали на месте опоры, чтобы противостоять течению. Опоры моста строились на этой плавучей платформе. По мере утяжеления конструкции каркас постепенно опускался, а причальные канаты ослабляли с боков, пока шкуры не касались дна реки. Опоры поднимали до нужной высоты, после чего ныряльщики прокалывали шкуры, чтобы выпустить воздух, закрепляя каркас на дне реки. Эта древняя техника считается одной из форм закладки фундамента с использованием сжатого воздуха.
C) Закладка фундамента с использованием колодцев и кессонов
Другой метод подготовки основания заключался в рытье ряда колодцев с перерывами по руслу реки и установке кессонов. Эти колодцы заполняли известковым раствором и саруджем. Процесс включал установку кессона (деревянной или металлической трубы) в русло реки и удаление песка, ила и грязи изнутри. Кессон опускался под собственным весом, и дополнительные кессоны устанавливались сверху, пока не достигалась желаемая глубина. Эти колодцы затем служили фундаментом моста. Говорят, что фундаменты мостов Си-о-Се Поль и Марнан в Исфахане были построены таким образом.
Иногда использовались деревянные кессоны: заостренные деревянные колья, известные как «сваи», вбивались в русло реки, соединялись досками и герметизировались грязью или смолой. Вода внутри откачивалась, а опоры строились из бутового камня с облицовкой тесаным камнем.
Подготовка русла для мостов
Второй важный этап после закладки фундамента — укрепление русла реки вокруг опор и фундамента. Инженеры и архитекторы, обладающие более широким видением долговечности моста, уделяли особое внимание этому шагу. Соответственно, под некоторыми мостами русло реки вымащивалось с небольшим уклоном, соответствующим течению воды. Это было важно по двум причинам:
- Вода текла плавно, а пологий уклон позволял илу托管, песку и грязи проходить под мостом с оптимальной скоростью, предотвращая накопление осадков вокруг опор.
- Это предотвращало эрозию русла под арками моста, снижая риск повреждения опор.
Наиболее яркий пример подготовки русла можно увидеть в мосте Шадраван:
Они вымостили участок от входа Мафариан до под мостом на одном уровне и заделали швы между камнями расплавленным свинцом.
Подобные примеры подготовки русла заметны в мостах Чам-Намашт, Дезфульском мосту и других мостах эпохи Сасанидов и исламского периода.
Современные инструменты в строительстве мостов
Сегодня использование современных инструментов значительно повысило точность и скорость в проектах по строительству мостов. Например, бетонные опалубки и телескопические стойки играют ключевую роль, особенно при возведении опор и арок, заменяя традиционные методы. Подробнее о видах бетонных опалубок можно узнать, изучив современные технологии строительства.
Заключение
Архитектура мостов представляет собой сочетание искусства и инженерии, обеспечивая безопасное пересечение рек благодаря разнообразным техникам закладки фундамента и подготовки русла. От использования бродов и отводных каналов до креативных инноваций и современных инструментов, каждый метод отражает изобретательность и мастерство инженеров на протяжении истории.
