شاهکار مهندسی بلندترین پل دنیا؛ وقتی چین یک کوه را نصف کرد تا پل بسازد

ارتفاع ۶۲۵ متر یعنی جایی که حتی عقاب‌ها هم دچار سرگیجه می‌شوند! پل «هواجیانگ» در چین فقط بلندترین پل جهان نیست؛ بلکه انگار قوانین فیزیک را در خشن‌ترین دره‌های استان گویژو از نو نوشته است. جایی که نه زمین صافی بود و نه جای پای محکمی، مهندسان عملاً کوه را وسط نصف کردند و با جرثقیل‌های معلق در آسمان، سازه‌ای ساختند که سفر نفس‌گیر ۲ ساعته را به یک گشت‌وگذار ۲ دقیقه‌ای تبدیل کرد.

ماجرا وقتی عجیب‌تر می‌شود که بفهمید این غول فولادی، زنده است! یک سیستم عصبی هوشمند دارد که با فیبر نوری درد و فشار را حس می‌کند و مهندسانش با لیزر، صدای باد را می‌شنوند.

اما وقتی حتی بزرگ‌ترین جرثقیل‌های زمینی به این ارتفاع نمی‌رسند، چطور قطعات چند هزارتنی را در میان بادهای طوفانی، بادقت میلیمتری به هم قفل کردند؟

بومیان استان گویژو (Guizhou)، ضرب‌المثلی قدیمی دارند که می‌گوید: «اینجا نه سه روزِ آفتابیِ پیاپی پیدا می‌کنی، نه سه سکه در جیب کسی و نه حتی سه فوت زمین هموار.» این جمله شاید اغراق‌آمیز به نظر برسد، اما وقتی پای صحبت زمین‌شناسان می‌نشینید، می‌فهمید که چندان دور از واقعیت نیست.

برای قرن‌ها، گویژو به جزیره‌ای منزوی در دل خشکی شباهت داشت. کوه‌های سر به فلک کشیده مثل دیوارهای یک زندان طبیعی عمل می‌کردند و این استان را از رونق اقتصادی شهرهای ساحلی چین جدا نگه می‌داشتند: نهایت تضاد منطقه‌ای در سرزمینی غنی از فرهنگ و طبیعت اما فقیر در ارتباطات.

مشکل اصلی این نبود که کسی نمی‌خواست به گویژو بیاید؛ مشکل این بود که رسیدن به آنجا کابوس بود و «جابه‌جایی» در داخل استان، از آن هم دشوارتر.

سرانجام دو دهه قبل دولت چین قاطعانه تصمیم گرفت این انزوا را به هر ترتیبی که هست، بشکند: «اگر کوه‌ها راه را بسته‌اند، باید از میانشان یا از روی آن‌ها عبور کرد.» این تصمیم بخشی از استراتژی پکن برای اتصال تمام نقاط کورِ نقشه به جریان‌های اقتصادی کشور بود.

در اواخر دهه ۹۰ میلادی، افتتاح فرودگاه بین‌المللی Guiyang Longdongbao اولین روزنه‌ی امید را به مردم نشان داد. سپس قطارهای پرسرعتی که نماد مدرنیته چین هستند، راه خود را به این استان باز کردند. اما برای منطقه‌ای که ۹۰ درصدش کوهستان است، راه‌حل نهایی در یک کلمه خلاصه می‌شد: پل.

بیایید کمی از آمار فاصله بگیریم و ببینیم این پل برای مردم منطقه چه معنایی دارد. تا پیش از احداث پل هواجیانگ، عبور از این دره عظیم نوعی آزمون صبر و مهارت رانندگی بود.

مسیر قدیمی جاده‌های کوهستانی پیچ‌درپیچ و خطرناکی را شامل می‌شد و رانندگی از یک سمت دره به سمت دیگر، می‌توانست تا ۲ ساعت طول بکشد. این زمان برای اورژانس، تجارت و زندگی روزمره یعنی فلج کامل.

اما خود این بزرگراه هم داستان عجیبی دارد؛ مسیری که نه از روی کوه‌ها، بلکه دقیقاً از وسط آن‌ها عبور می‌کند.

در بسیاری از پروژه‌های عمرانی، مهندسان سعی می‌کنند با طرحشان را با طبیعت سازگار کنند و مسیر را بر اساس انحنای کوه توسعه دهند. اما رویکرد چینی‌ها در پروژه بزرگراه S57 و پل هواجیانگ، تهاجمی‌تر بود. ویدیوهای منتشر شده از مراحل ساخت، به‌وضوح نشان می‌دهد که چگونه کوه را نصف می‌کنند!

این برش عظیم کوه، امکان اتصال منطقه ویژه Leiji و شهرستان Anlong را فراهم کرد. مسیری که ذاتا «ضد جاده» شناخته می‌شد، حالا ۱۴ تقاطع مدرن دارد که رانندگی در آن را نه‌تنها ممکن، بلکه مدیریت‌پذیر می‌کند. ولی نکته‌ای که در مرور تصاویر پروژه نظرتان را جلب می‌کند، این است که انسان چگونه برای برپاکردن یک پل، چهره‌ی زمین را برای همیشه تغییر داد.

انتخاب محل احداث پلی با این ابعاد، هرگز تصادفی نیست. مهندسان نمی‌توانند انگشتشان را روی نقشه بگذارند و بگویند اینجا می‌سازیم! پروسه مکان‌یابی پل هواجیانگ با بررسی دقیق ۵ تا ۱۰ کیلومتر بالاتر و پایین‌تر از محل فعلی پیش رفت.

بهترین نقطه از نظر زمین‌شناسی، دقیقاً جایی بود که عرض و عمق دره بیشترین چالش را ایجاد می‌کرد؛ انگار طبیعت می‌خواست آن‌ها را به مبارزه بطلبد. طبق دانش مهندسی برای احداث پایه‌های محکم، رکوردشکنی جهانی اجتناب‌ناپذیر بود.

وقتی صحبت از پل‌سازی در دهانه‌های بزرگ می‌شود، مهندسان معمولاً دو گزینه اصلی را مدنظر قرار می‌دهند: پل کابلی و پل معلق.

این سیستم می‌توانست از صخره‌های سخت و آهکیِ گویژو بهترین بهره را ببرد، چراکه این سنگ‌ها باوجود دشواری حفاری، بهترین لنگرگاه طبیعی برای مهار کابل‌های اصلی بودند. انتخاب پل معلق، در واقع استفاده هوشمندانه از سختیِ همان کوهی بود که مانع عبور می‌شد.

اما وقتی می‌گوییم «غول»، منظورمان دقیقاً چیست؟ لحظه‌ای به این ابعاد نگاه کنید: طول کلی سازه به ۲٬۸۹۰ متر می‌رسد؛ عددی که آن را از یک عبور ساده به خطی ممتد در آسمان تبدیل می‌کند. دهانه‌ی اصلی پل، فاصله‌ای معادل ۱ هزار و ۴۲۰ متر را بدون هیچ تکیه‌گاهی در میانه‌ی دره طی می‌کند.

برای ساخت عرشه و سازه اصلی، از ۲۲٬۰۰۰ تن فولاد استفاده شد. برای مقایسه، برج ایفل، نماد مهندسی قرن نوزدهم، حدود ۷٬۳۰۰ تن وزن دارد. به‌عبارتی پل هواجیانگ با وزنی معادل سه برابر کل برج ایفل در ارتفاع ۶۲۵ متری زمین معلق شده است.

این حجم از فولاد باید در برابر باد، تغییر دما و عبور هزاران خودرو مقاومت کند. هر پیچ و مهره‌ی این سازه، راوی صدها ساعت محاسبه ریاضی بود تا این وزن باورنکردنی بر فراز خلأ شناور بماند.

حالا به این سؤال جذاب می‌رسیم که چگونه چنین قطعات سنگین را بالا بردند؟ بزرگ‌ترین جرثقیل جهان، هیولایی به نام «بیگ کارل» (Big Carl) است که ۲۵۰ متر ارتفاع دارد، اما باتوجه‌به عمق ۶۲۵ متری دره هواجیانگ حتی اگر سه عدد بیگ کارل را روی‌هم می‌گذاشتند، باز هم به عرشه پل نمی‌رسند!

چینی‌ها هم که عاشق رکوردشکنی هستند، فهمیدند اینجا جای زورآزمایی با جرثقیل زمینی نیست. پس به راه‌حلی ظریف و هوشمندانه روی‌آورند: جرثقیل کابلی (Cable Crane).

نکته‌ی تعیین‌کننده در شیوه‌ی ساخت پل هواجیانگ، حفظ تعادل سازه در تمام مراحل اجرا بود. برخلاف بسیاری از پل‌ها که از دو سوی دره به سمت مرکز ساخته می‌شوند، در این پروژه مونتاژ از بخش‌های مرکزی آغاز شد و سپس به‌صورت کاملاً متقارن به دو سمت گسترش یافت.

هر قطعه‌ی فولادی که به سازه اضافه می‌شد، بلافاصله تنش کابل‌های اصلی را تغییر می‌داد. کوچک‌ترین عدم‌تقارن می‌توانست فشاری نامتوازن ایجاد کند؛ چیزی که در دهانه‌ای به این طول و ارتفاع، غیرقابل‌پذیرش بود.

تصور کنید قطعه فولادی چندتنی در ارتفاع ۶۰۰ متری معلق است، باد می‌وزد و کابل‌ها نوسان دارند. چطور می‌توان این قطعه را دقیقاً در جای خود نشاند تا پیچ‌ها بسته شوند؟ آن‌هم وقتی هر خطایی کوچک به فاجعه منجر می‌شود و اگر قطعات تراز نباشند، کل سازه تاب برمی‌دارد.

مهندسان چینی برای هدایت این قطعات از سیستم ناوبری ماهواره‌ای بومی خود یعنی بایدو استفاده کردند، سیستمی که موقعیت هر قطعه را با دقتی میلی‌متری به اپراتورها نشان می‌داد.

البته این‌همه دقت و وسواس چندان ربطی به زیبایی نداشت! هزینه هر یک از این قطعات بسیار بالا بود و سقوط یا آسیب‌دیدن آن‌ها، پروژه را ماه‌ها عقب می‌انداخت و میلیون‌ها دلار خسارت به بار می‌آورد.

مهندسان برای اجتناب از تکرار تجربه‌های تلخ گذشته مثل پل «هونگ‌چی» در سیچوان که به دلیل ناپایداری دامنه‌ها دچار ترک‌خوردگی در جاده‌های اطراف شد، تصمیم گرفتند طرح را با زمین تطبیق دهند، نه برعکس.

نتیجه این شد که برج شمالی ۲۶۲ متر ارتفاع دارد، درحالی‌که برج جنوبی کوتاه‌تر و حدود ۲۰۵ متر است. این عدم تقارن در سیستم مهار کابل‌ها (Anchorage) هم دیده می‌شود. در یک سمت، کابل‌ها با زاویه‌ای تندتر به زمین می‌روند و در سمت دیگر زاویه‌ای بازتر دارند.

ستان گویژو شاید به‌اندازه ژاپن لرزه‌خیز نباشد، اما روی خطوط گسلی قرار دارد که نمی‌توان نادیده‌شان گرفت. برای یک پل معلق، زلزله تهدیدی خاص به‌شمار می‌رود. عرشه پل که هزاران تن وزن دارد، در هنگام زلزله مثل یک پاندول عظیم عمل می‌کند: اگر زمین بلرزد، این پاندول شروع به نوسان می‌کند و می‌تواند پایه‌ها را از جا بکند.

اما طراحان سازه می‌دانستند که جنگیدن با زلزله یعنی شکستن. پل باید طوری بنا می‌شد که متناسب با شرایط حرکت می‌کرد و بدین منظور مهندسان از سامانه‌های هیدرولیکی عظیمی (شبیه کمک‌فنرهای غول‌آسا) در محل اتصال عرشه به برج‌ها استفاده کرده‌اند.

بااین‌حال اگر زلزله را تهدیدی احتمالی بدانیم، باد دشمنی همیشگی است. دره‌های عمیق مثل هواجیانگ، رفتار باد را تغییر می‌دهند، پدیده‌ای که با نام اثر ونتوری شناخته می‌شود: وقتی جریان هوا از گذرگاهی باریک مثل این دره عبور می‌کند، فشرده می‌شود و سرعت می‌گیرد، گاهی هم‌تراز با قطارهای سریع‌السیر.

این بادها می‌توانند نوسانات کشنده‌ی فلاتر (Flutter) را به دنبال داشته باشند که حتی قادر بود پل را تکه‌تکه کند، مشابه اتفاقی که برای پل تاکوما نروز افتاد. پس بدنه پل باید کاملاً آیرودینامیک طراحی می‌شد تا باد را برش دهد و نگذارد فشار هوا زیر یا روی عرشه جمع شود.

 شما نمی‌توانید یک پل ۳۰۰ میلیون‌دلاری بسازید و بعد ببینید آیا در باد دوام می‌آورد یا نه. چینی‌ها برای تست ماکت‌های مقیاس‌دار پل و حتی ماکت خود دره از تونل‌های باد پیشرفته استفاده کردند، و البته تکنولوژی Doppler Lidar را هم به خدمت گرفتند: سیستمی که پرتوهای لیزر را به هوا می‌فرستد و بازتاب آن‌ها را از «ذرات رطوبت و غبار» موجود در هوا دریافت می‌کند.

به بیان ساده مهندسان به باد نگاه نکردند، به ذرات نامرئی آب در هوا گوش دادند و با تحلیل حرکت این ذرات تصویری سه‌بعدی از جریان باد در دره ساختند. این مکانیزم نشان می‌داد که باد دقیقاً در کجای دره می‌چرخد، کجا شتاب می‌گیرد و کجا آرام می‌شود.

چینی‌ها برای حل این چالش سیستم عصبی پل را توسعه دادند، یعنی رشته‌های فیبر نوری را در دل کابل‌های اصلی تعبیه کردند: وقتی کابل فلزی زیر فشار کشیده می‌شود یا تغییر شکل می‌دهد، فیبر نوری هم همراه آن کشیده می‌شود. این کشش بازتاب نوری را که از فیبر عبور می‌کند، تغییر می‌دهد.

سیستم‌های کامپیوتری تغییرات نوری را می‌خوانند و مهندسان درمی‌یابند که در یک نقطه‌ی خاص فشار بالاست. پایش دائمی یعنی پل قبل از آسیب‌دیدن، دردش را فریاد می‌زند و مهندسان صدایش را می‌شنوند.

در کنار تمام تکنولوژی‌ها، نباید عامل انسانی را فراموش کنیم. تصاویر ویدیویی از کت‌واک (Catwalk) یا همان مسیرهای باریک توری که کارگران روی آن‌ها راه می‌روند، هر بیننده‌ای را به حیرت‌زده می‌کند.

کارگران و تکنسین‌ها در ارتفاعی بالاتر از ابرها کار می‌کردند و لحظه‌ای غفلت یا یک خطای ایمنی، راه برگشتی نداشت. آن‌ها در سرمای استخوان‌سوز زمستان کوهستان و در گرمای شرجی تابستان، روی باریک‌ترین لبه‌های دنیا راه رفتند. عبور دودقیقه‌ای امروز از پل؛ با تلاش افرادی ممکن شد که ماه‌ها در آن بالا زندگی کردند.

چین اکنون رکوردار بیشترین خطوط قطار پرسرعت، بیشترین سدها و البته بلندترین پل‌های جهان است. به همین دلیل می‌گویند چینی‌ها دیگر رکوردشکنی را دیگر اتفاق و خبری خاص نمی‌دانند! آن‌ها در حال بازتعریف سرعت و مقیاس در صنعت ساخت‌وساز جهانی هستند و پل هواجیانگ فقط یک برگ دیگر به این کارنامه اضافه کرد.

چرا چین این‌همه پول خرج کرد تا دره‌ای دورافتاده را به سایر نقاط وصل کند؟ همه چیز به سیاست‌های کلان پکن برمی‌گشت، به نبردی که دولت از سال ۲۰۱۲ علیه فقر در مناطق روستایی آغاز کرد.

البته چین با ساخت پل هواجیانگ پیامی زیرکانه‌ای نیز به جهان ارسال کرد: «ببینید، ما می‌توانیم در سخت‌ترین شرایط جغرافیایی، پیچیده‌ترین سازه‌ها را بسازیم.» این نمایش قدرت نرم چین بود که از طریق سیمان و فولاد به جهان صادر شد.

هواجیانگ از ابتدا طوری طراحی شد که خودش یک «مقصد گردشگری» باشد. برای مثال یک آسانسور شیشه‌ای ۸۰۰ متری برای بازدیدکنندگان در نظر گرفته شده که آن‌ها را به بالاترین نقاط برج می‌برد. تصور کنید در کافه‌ای دوطبقه در بالای برج پل نشسته‌اید و قهوه می‌خورید، درحالی‌که ابرها از پنجره کناری‌تان عبور می‌کنند.

یک مسیر شیشه‌ای نیز زیر عرشه وجود دارد که به شجاع‌ترین گردشگران اجازه می‌دهد مستقیماً به عمق ۶۰۰ متری زیر پایشان خیره شوند. حتی از آبشاری مصنوعی نیز صحبت می‌شود که قرار است از روی پل به پایین بریزد؛ ترکیبی از طبیعت و صنعت برای خلق صحنه‌ای سوررئال.

همچنین برنامه‌هایی برای برگزاری مسابقات حرفه‌ای بیس جامپینگنیز در دستور کار قرار دارد، تصمیماتی که در صورت تحقق، نقش این سازه‌ را به ماشین پول‌ساز توریستی ارتقا می‌دهد. درنهایت، پل هواجیانگ جلوه‌ای شگفت‌انگیز از مهندسی مدرن است؛ شاهدی روشن بر پیشرفت این صنعت که نشان می‌دهد امروز می‌توانیم حتی در نامساعدترین و سخت‌گذرترین محیط‌ها هم زیرساخت‌هایی در این ابعاد بسازیم.