大峡谷天空步道
一个人造的工程学奇迹
悬在全球数一数二的自然奇景上方
让游客以完全不同的方式观赏大峡谷
太美了！吓死人了！真正叫人兴奋不已
可是真的好美！
天啊！好恐怖！你瞧瞧！
你看！不要！
真叫人叹为观止！
工程师将如何建造这条惊世之桥
高悬于科罗拉多河上1200公尺
这是电视史上头一遭
报道大峡谷天空步道精彩绝伦的故事
好一项新千禧年的奇迹
伟大工程巡礼：大峡谷天空步道
科罗拉多河1200公尺上空
大峡谷天空步道犹如浮在空中
但可别被骗了
其中包含50万公斤的钢材
29000公斤的玻璃
这条步道坚固耐用
能抵挡强劲的自然力
即底下这个自然奇景的创造者
前后经历近4年
耗资3千多万美元
才终于得到落实
果然不负众望
太好了！
3、4、5，我办到了…
真叫人屏息，不可思议
视野无比清晰
看见老鹰和其他鸟类
在脚下1000呎处飞翔
的确令人惊叹
这项壮观的人为成就
结合最尖端的工程技术和古老科技
展现大峡谷的永恒之美
但形式的简约纯属假象
这是一项重大工程案
天空步道的创造者面临许多障碍的挑战
一个美丽而荒芜的地点
古老的地质
部落的争议和环境的局限
强劲的风势
也担心兴建一座从雄伟悬崖伸出的玻璃桥
突出于大峡谷巍峨的西缘
大峡谷天空步道位于赌城以东将近200公里
是全美最荒凉的区域之一
严酷气候造成此地与世隔绝
夏天温度高达摄氏46度
冬天却骤降至摄氏零下2度
峡谷曾经出现时速160公里以上的强风
瓦拉派族以这片险恶的大地为家
瓦拉派族数十年来将保留区开放观光
协助维持部落的生活
但主要的商业活动，泛舟，规模有限
1996年，企业家兼并商大卫金
向瓦拉派族提出一个大胆创意
他是一位旅游业者
多年来一直带观光客参观瓦拉派族的景点
他提议用新建设吸引更多观光客
一座玻璃底的步道或观景台
从大峡谷的西缘突出
外加一所旅客中心
我和瓦拉派族部落做生意很久了
有十几年了，我很喜欢这个地点
首先，这里离赌城很近
其次，他们保存了大峡谷数百万年前的风貌
对这片土地的拥有者瓦拉派族而言
大卫的提议及可能吸引的观光业规模
挑战了商业化和自然保育中间某种微妙的平衡
像瓦妥纳米家这种部落家庭
内部意见严重分歧
到底该不该建天空步道？
我当时说，我们需要收入
必须关照族人的需求
所以必须改变作风
刚开始我反对这个案子
因为我从小到大
这里一直是个天然美景
我认为在目前这个地点，兴建天空步道
会斫伤此地的灵性
一方面会带来就业机会，协助解决贫穷的情况
但另一方面可能亵渎峡谷的自然状态
这种情绪非常复杂
经过多年的内部辩论
瓦拉派族批准了金的提议
同时附带明确的限制
不能开地下室或进行过度开挖
峡谷壁面不能钻孔
结构体的颜色和质地
必须衬托峡谷的自然环境
就美学而言，我们希望颜色和结构
尽可能与大自然融合
2003年10月，大卫聘请建筑师马克强生
尽管强生设计商业和住宅建筑经验丰富
仍旧认知到其中的挑战
不曾有人设计过类似天空步道的建筑
有人请我协助大卫金
创造某种东西，某种经验
可以捕捉到他首次来到大峡谷的感觉
当时他看见老鹰飞越峡谷
几乎毫不费力地飘过去
为了应付这项挑战
强生和金找上了洛克索工程公司
也就是赌城许多知名饭店幕后的策划者
包括永利度假酒店
曼德勒海湾酒店
凯撒宫购物中心
洛克索也有用玻璃施工的经验
在曼德勒海湾酒店设计过鲨鱼礁
金和强生在洛克索公司，会见工程师比尔凯伦
我们终于和他碰头，说你看我们或许能把这东西
推出50、60、70呎
独立孤悬空中
中央还有个大开口
让你感觉自己几乎会飞了
凯伦很感兴趣
第一个想到的是：好大胆
这份差事一定很有趣、很特殊
的确有个极大的魅力因素
当强生和凯伦埋首于蓝图
开发商金和瓦拉派族挑选了一个地点
这个绝妙地点位于西缘，被称为老鹰崖
因为从这里眺望峡谷，脚下这个独特岩层
正是老鹰的形状
此地是瓦拉派族的圣地
因为他们相信老鹰会将他们的祷告带给造物者
不同于峡谷常见的阶梯状岩层
这里的岩壁前方600公尺地势陡降
除了陡峭的岩壁
此地提供一个绝佳视野，俯瞰大峡谷和科罗拉多河
施工团队接着聘请地质学家约翰派克
视察提议的地点
我在11月出门
在老鹰崖待了一天，绘制地表的地质
这个地点旁边有条大裂缝
岩石中有条外露的裂痕
我很惊讶那块楔形岩石居然还没落下
派克立即断定这个地点不适合建天空步道
但他在北方100公尺处发现一个更好的地点
他发现这里的岩石也有裂痕
不过有个很大的差异
这些裂缝也称为节理
节理的角度偏离大峡谷，而非折向大峡谷
如果节理表面折向大峡谷
一旦加上荷载，很容易滑下大峡谷
引起所谓的岩石崩落
如果角度偏离壁面
情况就稳定得多了
工程师凯伦开始研究天空步道的地基
他首先测试岩石的抗压强度
这是把一块岩石样本放进虎头钳般的机器里
直接挤压岩石，直到碎裂
这里的红色石灰岩
耐得住每平方公分高达1125公斤的压缩压力
基岩每平方吋能支撑1万6千磅
相当于一般车道或家门前，混凝土人行道4、5倍的强度
得知红色石灰岩的高抗压强度
凯伦明白钻孔将非常困难
但并非绝无可能
如今他专心对付下一个挑战
如何安排人力、设备和资源，在这个偏远地点动工
这引发了一连串的问题
和70年前兴建胡佛水坝大同小异
我们知道这个地点很偏远
但有鉴于步道设计和施工上几乎每一个层面
地点的偏远，确实是很难克服的问题
这里没有电
必须靠活动式发电机供应
也没有水
每一滴都要用卡车运来
这里没有人类生活所需的设施
必须做出临时的安排，以提供工作人员的食宿
最近的城市，亚利桑那州京曼
距离此地110公里
工程车抵达工地前最后22公里
是一条难开、未铺砌、车辙很深的黄泥路
凭着卓越的组织能力
凯伦和他的工作人员，终于克服这些后勤上的困难
但仍要面对许多难以逆料的挑战
才能落实兴建天空步道的梦想
大峡谷天空步道提供了一个独特视野
欣赏美国名列前茅的观光景点
除了峡谷本身以外
光是自然力也很有看头
峡谷经常受到强风肆虐
数千年来，协助切割出这些陡峭岩壁
既然不曾有人研究这个地点的风力
洛克索公司设立一个气象站
搜集资料并测量结构体的预期风荷载
他们很快发现，每小时145公里的风速
随时都可能出现
对于工程师和他们要兴建的悬臂式步道
这些强风特别叫人伤脑筋
工程师无法从建筑法规得知
如何应付大峡谷边缘的风荷载
这是我们最初遇到的难题之一
1200公尺的悬崖边缘，步道将悬空突出21公尺
强风将从多重方向来袭
从上方、下方和正面
因此需要特殊的计算方式
这里的风力很强
我们必须计算三个方向
除了万有引力定律，通常我们会分析风力
只用来计算一个方向的风
原来如此，这个垂直方向的影响多大？
气象站也测量侵蚀率
成因来自风、降雨、气温和地心引力
这些因素可能把岩石中一条细长的裂缝
变成既宽且深的裂痕
大峡谷的情况是…
岩石会坠落
无论是因为冬天结冰和融雪，或夏季气温骤升
到头来支撑物质的最后一个颗粒将粉碎
岩块便会崩落
这个过程非常缓慢
但会断断续续地发生
一旦出事便非同小可
这种侵蚀速度的差异
说明了峡谷150万年来,为何形成阶梯式的层层岩壁
有鉴于基岩的强度
同时必须把冲击降到最低
施工团队研究天空步道地基的种种选项
我认为很难把步道附着在悬崖本身
因此我决定盖在悬崖上方
往下固定在悬崖顶端
上面是游客中心
把天空步道固定在悬崖顶端
施工团队决定用沉箱和微型椿，直接把地基打进岩石
4个沉箱由钢筋混凝土支柱构成
微型椿是一种螺纹钢筋的高强度系统
打入沉箱内部，提高强度
每根微型椿直径6.5公分,向下深入岩石14公尺
这种强化地基的方法,称为后张法
规划就绪，工程即将展开
2004年10月1日，瓦拉派族为工地祈福
一个月后，开始了冗长沉闷的钻孔作业
使用金刚石钻头和压缩气锤
非常困难，这么说吧
大概每隔5到10分钟
就会磨损一个钻头
这显示岩石有多么坚硬
我们想钻透的物质
实在硬得不得了，是我遇过最坚硬的物质
在钻孔工作进行同时
意外出现一个问题，最后可能功亏一篑
为一根微型椿所钻的孔
好象就快碰上基岩里两条地质裂痕的交汇点
因钻孔而和其中一条节理相交，机会显然相当高
后来证实，和其中一条垂直裂痕相交
钻孔使用的压缩空气，有些沿着裂痕外泄
显示裂缝可能会略微张开
要是裂缝过度扩张
整个建筑案将岌岌可危
营建商可能得另寻地点，重起炉灶
我想谨慎的做法是搭乘吊笼，检查悬崖
进行测量
探勘悬崖顶以下的节理系统
在峡谷边缘下方6公尺
约翰派克在岩壁上，发现这条外露的裂痕
深入峡谷峭壁4公尺
离微型椿的钻孔只有1公尺
大伙儿都不敢掉以轻心
施工团队决定在沉箱内部，打造一个岩石螺栓系统
以稳定和强化这条裂痕
用水平和垂直钢筋构成的网格
他们沿着整条裂痕，把岩石接合起来
减轻了裂痕所承受的压力
这个解决方案成功了
化解了这场危机
微型椿的钻孔作业继续进行
安装完成后
把微型椿和岩石螺栓，由混凝土加以包裹
每个沉箱上方外加两根钢柱
这些将成为天空步道结构构架的附着点
天空步道有8根支柱，这是其中2根的柱基
基本上这个混凝土柱帽
从上往下浇灌，包裹微型椿和下面的沉箱
这2呎宽8呎长的钢柱
也嵌进混凝土里，以支撑箱型梁构成的天空步道
现场进行钻孔一年半后
天空步道的承包商完成混凝土地基的浇灌
嗨！哈喽！
大卫金带着家人前来庆祝这一刻
也留下他们的印记
将地基付诸测试，以评估能否支撑预计的荷载
结果令人跌破眼镜
测量出的强度足以支撑3200万公斤以上
相当于71架客满的747客机
我想在某些方面，我们已经登峰造极
我们做了许多额外措施
听从地质学家和结构工程师的推荐
务必确保一切顺利进行
因为这是有史以来头一遭
没有人做过这种建筑工程
对瓦拉派族而言
兴建天空步道是迈向未来重要的一步
但同样重要的是
将来的旅客要尊敬他们的历史、风俗
和他们安身立命的土地
从开天辟地以来
瓦拉派族就住在这儿，这是我们的信仰
这里自然、安详、宁静
据说风会说话给你听
只要你用心，就能听得见
瓦拉派族传统上过着游牧生活
到了19世纪
由于战争和疾病，部落人口急速锐减
土地遭到白人殖民者占领
迫使瓦拉派族住在保留区
1883年成立的保留区
面积不到4000平方公里
接近大峡谷南缘的边界
瓦拉派族从1950年代起，考虑各种不同商业利益
主要着重于泛舟和峡谷西缘的观光业
我们由于所处的地点，无法从事其他部落从事的产业
但也可以说我们利用这个地点
瓦拉派族认为自然和发展有一种微妙的平衡
在开发天空步道方面
瓦拉派族就靠这微妙的平衡带来了金钱和声誉
天空步道成功的关键在于支撑的横梁
天空步道的主要支撑梁被称为箱型梁
这些巨大、弧形的空心钢梁
专门用来应付重量和应力的巨大荷载
这些箱型梁有2公尺高
人可以在里面走动
这些横梁宽32吋，深72吋
用2吋厚的钢板制造
每平方吋能承载5万磅
这种钢板非常坚固
箱型梁的组件颇大
这是其中一根横撑梁
不过是用来协助衔接两根箱型梁
箱型梁另一个功能是吸纳震动
避免在起风时发生风驰现象
风驰现象是风力引发支撑梁的波动
放大了震动和不稳定的程度
一旦情况严重到了极点
风驰现象可能造成足以酿灾的结构破坏
例如1940年塔科马海峡大桥倒塌事件
仅仅65公里的风速就引发了风驰现象
天空步道的风势强得多，为预防步道出现风驰现象
箱型梁以5公分厚钢板打造
箱型梁的空心设计，是为了在风中折弯，吸纳震动
箱型梁在犹他州特别订做,每个组件长12公尺
然后运到大峡谷
运送箱型梁可是件大工程
花了几个月，才把所有组件运到工地
组件一到就要发动全体干活
把步道组装起来
为了安全起见
步道在地面进行组装
以后再推出悬崖
先在8根混凝土支柱上安装永久性柱帽
有助于固定天空步道
接着工作人员打造一个临时锯木架网络
在箱型梁排好焊接时加以支撑
最后用一架大型建筑起重机，把箱型梁下放就位
我们精准计算，费心规划, 把所有组件组装起来
一个2吋厚的弧形结构误差不能超过1/8吋
要组装起来可不简单
各个组件精确对齐之后
他们便开始焊接这50万公斤的结构体
焊接方面的工作量可不小，还仔细用目测和X光检查焊缝
确保焊接得坚固无虞
足足花了好几个月，才把整个结构焊接完成
光是马蹄形的构架，就焊接了一个月
结构完成之后
要在1200公尺的悬崖上伸出一座悬臂式桥梁
就全靠凯伦来实现了
这个案子从头到尾
我脑子里一直在想
我要让人们在桥上步行时
觉得安全而舒适
尽管他们走在玻璃上，低头俯瞰数千呎的悬崖岩壁
除了风势，外加在步道上任意走动的重量
会引发整个结构的震动
可能惊吓到游客
这个问题非得解决不可
解决之道在于一种工程装置,叫做调质阻尼器
类似汽车的避震器
调质阻尼器朝反方向施加同样的压力和力道
藉此抵消震动
这是把一个重物压在弹簧上
抵消风力和重量造成的震动
稳定整个结构
运动摩擦造成的能量,以热气的形式消散
三个调质阻尼器各自重1.6吨
经过精心测量
符合这个地点，风力和重量的要求
阻尼器就装在马蹄形钢构架里
两个在外拱的箱型梁
一个在内拱的箱型梁
阻尼器安装完成后
天空步道的构架便有了坚固的结构
但目前谁也不知道，突出悬崖边缘后能否撑得住
这项考验尚未来临
这个创意首度提出10年后
大峡谷天空步道马蹄形的构架完成了
准备进行下一个步骤
现在要加上最主要的构件
天空步道独特的玻璃地板
工程师选用一种五层粘合的玻璃
把玻璃叠起来
用特殊的层间粘剂逐层粘好
以强化暴露在外的边缘，并提高透明度
他们选用的玻璃和层间粘剂
让视野异常清晰
每块玻璃宽约1.2公尺,长3公尺
重约545公斤
天空步道的钢构架,要支撑本身和玻璃的重量
每块玻璃必须支撑的活荷载,是每平方米488公斤
大约是8百人左右
远超过天空步道同一时间允许的120名旅客
在地心引力和风荷载方面
复合玻璃可支撑的下向力
是每平方米488公斤
天空步道的玻璃围墙，原本设计为2.1公尺高
但工程师凯伦担心游客会感觉太局促
便提议改为1.6公尺高
目前的建筑法规只要求42吋高的扶栏
我们决定用5呎2吋高
比建筑法规更安全一点
但走在天空步道，一点也不局促，非常开阔
旅客必须穿防尘鞋套
但即使如此，玻璃难免稍有刮痕和刮损
幸好这五层的复合玻璃，可以定期更换最上层的玻璃
相较于全面更新，维修成本只剩九牛一毛
搬运大块玻璃的机器
无论是原始安装或作为更换之用
叫做“操作者”
宛如起重机的机器臂，上面的动力吸盘举起玻璃
接着把玻璃倾斜90度，进行最后一次清洗
操作员把一块块玻璃慢慢放下就位
尽管玻璃非常坚固
重量也不容小觑
随时可能被自己压碎
就怕万一摔下来，或撞上岩石和钢架
工程团队准备要安装玻璃走道时
光是每块玻璃的重量，就很伤脑筋
由于箱型梁在重荷载下会稍稍弯曲
工程人员担心安装每一块玻璃
就会造成钢材弯曲，已经装好的玻璃可能破裂
一旦稍有失算，玻璃就会摔得粉碎
为了在安装时让构架平衡
工人铺上一层临时钢板
模拟玻璃板的重量和尺寸
我们其实是模拟假设安装好的玻璃重量
我们从头到尾在每个组件, 铺上钢板
假装这是一块玻璃
一块玻璃装好之后，就拿下一块钢板
确定重量刚好平衡
因此基本上和玻璃安装完成后的曲度相同
固定玻璃板时，最后还要考虑一个因素
相隔大约3公尺
天空步道内外两侧的箱型梁，各自独立活动
白天由于太阳的热度，加上往来行人的重量
可能使箱型梁有所移动
使玻璃板稍稍往上下位移
形成高低不平的表面
为解决这个问题，便安装小支承
弥补高度的差异
也为玻璃提供平坦的基座和垫层
玻璃安装好之后
重要的时刻来了
把巨大的构架从峡谷边缘推出去
我们非常非常紧张，焦虑极了
弄得人仰马翻，确定大家都有共识
知道我们要怎么做
推运人员为这一刻准备了好几个月
首先要举起构架，脱离焊接时使用的临时锯木架
接着把构架下放到滚动式千斤顶上
到时将装载物运到最终目的地
我们采用古老的埃及撬板圆木棍运法
搬动一块撬板，就把圆木搬到下一个位置
稍微推一下又再搬动圆木
埃及人用撬板圆木棍运法搬运重物
例如兴建金字塔的石块
天空步道箱型梁构架的每个组件
用千斤顶举到一座平台上，底下放一排圆木
滚动的圆木把摩擦减到最低
用不着费多大力气
就能将结构笔直地向前推进
用两辆绞盘车来搬运天空步道
把滑轮索绑在结构体临时的交叉支撑上
穿过地基支柱附属的滑轮
再拉回绞盘车上
当绞盘车收绕缆索
天空步道便往前缓缓突出峡谷边缘
这157万1千磅的重物，要推出大峡谷边缘
绝不能在大峡谷翻落
他们要搬运的不只是天空步道的重量
因为工程师担心构架可能从边缘翻覆
他们在构架后方堆上25万公斤的钢板
以平衡构架的重量
工作人员也担心一推动步道，可能变成脱疆野马
150万磅的物体，一动起来就很难叫停
他们再度向古埃及人取经
我们基本上会在圆木前面堆沙子
在圆木和撬板之间造成摩擦，可以阻止天空步道前进
举行破土典礼两年后
天空步道的团队准备妥当
准备推出步道
一公分一公分地前进
工作人员小心把天空步道推向最终的位置
突出悬崖21公尺
辛苦一整天才推了一半
推出步道时不能打破玻璃
把150万磅的重物移动70呎左右
不能打破任何一块玻璃
这本身就很了不起
推出天空步道的第二天
按部就班的努力有了成果
天空步道到达了最终位置
现在必须加以固定
千斤顶把步道轻轻下放在地基上
箱型钢梁和8根支柱一接合
便火速展开焊接
接着我们立刻动手预热钢梁
沿着每个组件移动焊接珠
8根支柱四边上下两侧
每一边有128个焊接点
焊接工人直到焊接完成才停手
全体工作人员这才松了一大口气
大峡谷天空步道固定好了
准备进行揭幕仪式
经过两年半的施工
耗资3千万美元
大峡谷天空步道的马蹄段,在2007年3月完工
超过50万公斤的钢材和玻璃
从大峡谷边缘伸出21公尺
底下1200公尺全是空气
一项工程学奇迹展示出大自然的奇景
经过X光和超声波的大规模检测
确定结构和地基牢牢固定
是时候举行开幕仪式了
对每个冒险实现天空步道的人，真相终于要揭晓了
开幕当天早上天气寒冷
由瓦拉派族的精神领袖赐予祝福
全族人都出来了
他们可以踏上天空步道
提议在此地盖天空步道的人
大卫金带着家人
和部落上上下下全都到齐了
这么多人聚集在此，场面实在非常壮观
接下来的两天
大卫金和部落欢迎媒体记者和特别来宾
包括太空人艾德林，第二位踏上月球的人
还有约翰哈林顿，第一位登上太空的原住民
这重大的第一步
把数百年的愿景
衔接到充满希望的未来
第一步踏上天空步道
你真不知道会是什么样的经验
你不敢马上往下看
接着等你上了桥
往下看见深邃的河谷
背脊忍不住一阵寒颤
踏上了玻璃地板
其实就像走在空中
低头一看，只见大峡谷无尽的岩石和美景
第一批旅客通关上桥时
兴奋之情更是不言可喻
3、2、1
我只能说如果你到了这附近
不到这儿来就太笨了
绝对值回票价，绝对值得一游
我还以为自己会紧张、焦虑或恶心
根本没那回事
我可以抱你吗？
好啊！
游客纷纷表示肯定
但还有一个地方要担心
玻璃和箱型钢梁之间的垫层泡
在开幕当天意外引发轰动
刚走上步道，还听见一点嘎吱声
嘎吱嘎吱地响
幸好等几千人走过步道，嘎吱声就不见了
或许不用再担心玻璃嘎吱作响
但首度造访的旅客心里恐惧害怕
一看就知道了
许多初次造访的人会这样
他会用脚轻拍玻璃
有了一点信心才迈步
小心踏出第二步
他们会像这样测试一下
我们不怕了，一点也不怕
一步一步来，瞧，这样就对了
有些人怕得不敢走在正中央
连忙躲到旁边去
走在桥梁的箱型梁上方，不敢往下看
死命地抓住栏杆
然后沿着天空步道慢慢前进
我可以过去吗？
好，把脚伸出来。不，我留在这里就好。
你看。不要。
真叫人叹为观止
我在报上看过
但只有亲自到现场才知道
你会得到什么样的经验
风景如画，美不胜收
这个建筑群很快就会增建游客中心和餐厅
坐落在天空步道的地基上
完成在大峡谷边缘享受独特观光经验的愿景
这是为了让大伙儿来享受这里的美景
并可以鸟瞰大峡谷
是啊！下面真的好深！
这个独一无二的结构
真的能带给你美的经验，有机会观赏大峡谷之美
大峡谷雄伟壮观
处理这个工程案
这算是最过瘾的地方
来自全球各地的观光客，每天造访天空步道
那第一步真够刺激了
我有恐高症，我真的得鼓起勇气才行
我没有恐高症，但这里真够恐怖
这是一次独特的人生经验
在天空漫步
感觉就像站在世界的顶端
你好…
我一往下看就紧张得要命
玻璃好象几乎不存在
我觉得自己要摔下去了
我觉得有点晕眩
美极了，不过实在太美了
大峡谷天空步道
一件活生生的建筑典范，展示人类的想像力、自然美
和工程设计的精彩杰作
一座充满远景的结构地点恢宏壮观
人们终于可以和老鹰共同翱翔
字幕制作：纪录片之家qzy2626222