阿联酋迪拜塔(如何在沙漠建起世界第一高楼迪拜塔的地基)

世界第一高楼,828米高的迪拜哈利法塔的地基有多难打?建成后地桩为何还要24小时通电?

你知道世界第一高楼是哪个吗?自建设20年来没有哪个国家打破这个记录,它就是迪拜哈利法塔。

迪拜哈利法塔,原名迪拜塔,又称迪拜大厦或比斯迪拜塔,是世界上最高的建筑。这座摩天大楼高度有828米,共有162层,总造价高达15亿美元。

哈利法塔的建筑设计和结构设计均由美国SOM建筑设计事务所完成,自2004年开始建造,其承建商伊玛尔(Emaar)集团多年来一直都保持神秘,目前没有公布任何建筑计划。哈利法塔是世界最高的独立建筑,也是全球最高的混凝土建筑。

这座大楼的建设有多么艰难?

首先地基就不好打,哈利法塔坐落在阿拉伯联合酋长国迪拜市内,该地区的地质主要由松软的沙土构成,这为建筑带来了巨大的挑战。修普通的高楼时,工程师们只要往地下挖一个深坑找到硬土层,然后打上地基就可以了。修哈利法塔不行,它压根找不到硬土层,盲目的修地基,那么这座楼不到20年就会因为地基沉降而倾斜,后果严重的话甚至会倒塌。

承建商想出了一个既简单又绝妙的方法,在地基下方打桩,不是一两个桩,而是很多根表面带有棱形纹的地桩。

既然哈利法塔下方都是松软的沙土,工程人员向下探测150米都没有找到硬土层,打地桩有什么用呢?

传统的地基是靠硬土层的向上压力来抵抗建筑的重力,哈利法塔地基用的是沙土的摩擦力。即便是在松软的沙土,你拿一根杆子往下插,也会一有杵不动的时候,这就是沙土的摩擦力在起作用,这无数细长的地桩就是给哈利法塔提供向上的摩擦力。

方案是拿出来了,修建的过程真的是不简单,如何把这些混凝土的立柱打下去呢?

施工队先用大型钻孔机地下钻井,进展很顺利,但是当钻头带上来之后,人们傻眼了,这沙漠地带怎么也有这么多的地下水?干脆找别的地方建吧,这给当地钻个井也挺好的。工程人员取了水样,喝了一口齁咸,这压根就不是淡水。

为了解决水的问题,在钻井的时候首先要向井里灌入大量特制的泥浆,这可以防止井内部坍塌,然后再放入一个和井差不多长的的柱形钢管,之后是放入钢筋,接着就是注入特制的混凝土,把泥浆排出来。哈利法塔的地基板下总共浇筑了194根柱桩,每根桩的长度相当于十层高楼。

桩打好后,就要在上面建造地基了。

哈利法塔的地基设计非常独特,呈三角形,厚度为3.7米,这种设计能够确保塔楼的稳固性。关于迪拜塔地基的灵感来源,有一种说法说是来自于百合花蕾加上当地盛产的蜘蛛兰。这种设计不仅赋予了迪拜塔独特的外观,还使其成为了一个真正的艺术品。

设计师们画个稿,施工队累断了腰。迪拜当地的气候很不友好,对这种厚度的混凝土伤害巨大。夏季的时候迪拜白天温度最高能达到40度以上,晚上可以降到20度。昼夜温差太大,混凝土热胀冷缩很容易开裂。

在浇筑的时候,高温会加速混凝土凝固,这就会导致一个问题,前面的混凝土已经凝固了,后面的还没有浇筑。这样就会形成一个边界层,地基的强度会大大削弱,12500多平方米的三角形地基,如何确保在同一时间凝固呢?

只能在晚上的时候施工了,而且浇筑地基的时候,还要在混凝土里掺入冰快,防止它们过早的凝固,这需要严格的计算配料比。

地基打好后新的问题又来了,沙漠底下的咸水会腐蚀地桩的钢管,时间一长地桩强度就会断崖式下降。在200米/秒的沙尘暴下,哈利法塔撑不了多少年。

怎么办呢?那就只能往地桩通电了!

施工人员在打地桩的时候,在每个桩的附近都加了一圈钛合金网,用地桩来做阴极,而这些钛合金网做阳极。再把地桩和钛网相连接,这样就构成了一个原电池。然后往原电池线路里输入直流电,就能保护整个地桩不被地下咸水腐蚀了。

这种方式并不是伊玛尔公司的独创,它的灵感来自于轮船。轮船在海上的时候会使用镁、锌等活泼金属来做阳极,使用牺牲阳极的方法保护船体不受海水腐蚀。两者道理是一样的,只不过哈利法塔用的是钛网,它的耐腐蚀性很强,很难牺牲掉,所以要对整个原电池补充电子。哈利法塔的地基24小时都要供电,断电就会损害哈利法塔的寿命。

保证地基的牢固,是哈利法塔修建中最困难的地方,地基问题解决后,大楼的建造就简单了。