Saint Remy, les Baux de Provence & Pont du Gard từ Avignon

Cầu Gard được xây dựng vào giữa thế kỷ 1 Công nguyên bởi Đế chế La Mã với mục đích dẫn nước từ các suối gần Uzès đến Nîmes, một thuộc địa của La Mã. Công trình hoành tráng này mất khoảng 15 năm để hoàn thành, thể hiện kỹ thuật xây dựng xuất sắc của người La Mã cổ đại. Nó phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt, các nhà tắm công cộng và đài phun nước cho cư dân Nîmes. Cầu Gard không chỉ là một cống dẫn nước hữu dụng mà còn là biểu tượng cho tầm ảnh hưởng của Đế chế La Mã tại vùng Provence.

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của cầu dẫn nước La Mã là sử dụng dòng chảy trọng lực. Các kỹ sư đã đo đạc địa hình cẩn thận và thiết kế một độ dốc cực kỳ thoai thoải để nước có thể tự nhiên chảy từ nơi cao xuống nơi thấp. Ví dụ, Cầu Gard chỉ dốc xuống khoảng 34 cm mỗi km, đảm bảo dòng nước ổn định mà không gây xói mòn lòng kênh. Thiết kế này tránh được các hệ thống bơm nước phức tạp, vận chuyển nguồn nước đến thành phố một cách hiệu quả và đáng tin cậy trong khoảng cách xa.

Các thuật ngữ phổ biến liên quan đến cầu dẫn nước La Mã bao gồm "Aqueduct" (cống dẫn nước), chỉ toàn bộ hệ thống đường nước; "Arch" (vòm cung), cấu trúc chống đỡ mang tính biểu tượng; "Pier" (trụ cầu), phần thẳng đứng chống đỡ vòm cung; "Specus" (kênh dẫn nước), kênh kín nằm ở tầng trên cùng, dẫn nguồn nước; và "Settling Basin" (bể lắng), dùng để lắng cặn trong nước, giữ cho chất lượng nước được trong lành.

Cầu Gard đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống dẫn nước La Mã đến Nîmes. Đây là đoạn ấn tượng và đòi hỏi kỹ thuật cao nhất trong con kênh dài 50 km, chịu trách nhiệm vượt qua thung lũng sông Gardon. Cây cầu đảm bảo nguồn nước sạch ổn định và dồi dào được vận chuyển suôn sẻ đến thành phố Nîmes. Nó là một mắt xích quan trọng để duy trì vệ sinh công cộng, tưới tiêu nông nghiệp và nhu cầu sinh hoạt của cư dân, thể hiện sự chú trọng của Đế chế La Mã vào việc xây dựng cơ sở hạ tầng.

Để đảm bảo nguồn cung cấp nước ổn định và lâu dài cho kênh Cầu Gard, người La Mã đã áp dụng nhiều chiến lược. Họ tính toán chính xác độ dốc của kênh, sử dụng trọng lực để tạo ra dòng chảy tự nhiên, và tráng bên trong lòng kênh bằng vữa chống thấm (opus signinum) để ngăn rò rỉ. Ngoài ra, dọc theo tuyến kênh còn có các lối đi bảo trì và bể lắng, giúp dễ dàng làm sạch, bảo trì định kỳ và lắng cặn tạp chất, đảm bảo nguồn nước trong lành. Nhờ vậy, hệ thống kênh này đã hoạt động bền bỉ hàng trăm năm.

Việc xây dựng Cầu Gard đã vượt qua nhiều thách thức to lớn. Đầu tiên là địa hình hiểm trở, đòi hỏi việc đo đạc chính xác và kiểm soát độ dốc nhỏ bé trên chiều dài 50 km của kênh dẫn nước. Thứ hai là việc vượt qua thung lũng sông Gardon, đòi hỏi xây dựng cây cầu ba tầng cao vút và vận chuyển đá có trọng lượng lên đến hàng tấn đến công trường. Ngoài ra, các kỹ sư La Mã cổ đại còn phải giải quyết các vấn đề kỹ thuật về cắt đá, nâng đỡ và định vị, đảm bảo cấu trúc của cây cầu vững chắc và bền bỉ.

Thiết kế vòm cung của cầu dẫn nước La Mã mang lại những ưu điểm cơ học vượt trội. Cấu trúc vòm có khả năng chuyển đổi hiệu quả trọng lượng và áp lực thẳng đứng từ phía trên thành lực đẩy ra hai bên, truyền đến các trụ cầu hoặc mặt đất hai bên, từ đó phân tán tải trọng. Điều này cho phép cầu vòm chịu được trọng lượng lớn và vượt qua khoảng cách rộng. Đồng thời, nó sử dụng ít vật liệu hơn so với cấu trúc đặc, và là một phương pháp xây dựng thông minh, vững chắc và bền bỉ trong thời đại thiếu thép cốt.

Trong quá trình xây dựng cầu dẫn nước La Mã, chủ yếu sử dụng đá địa phương có độ bền cao, ví dụ Cầu Gard đã sử dụng rất nhiều đá vôi màu vàng. Những khối đá này thường được cắt chính xác theo hình dạng và lắp ráp theo phương pháp xây khô hoặc cố định bằng một ít vữa. Ngoài ra, để đảm bảo khả năng chống thấm cho kênh dẫn nước, bên trong lòng kênh được tráng một lớp vữa chống thấm đặc biệt gọi là "opus signinum", được làm từ hỗn hợp vôi, cát và gạch vụn nung. Lớp vữa này có khả năng chống thấm tốt.