主要完成人
杨 宁 张 鸿 王 峻 肖文福 陈 策 张国志 殷海华 翟世鸿 吉 林 杨炎华 李洪涛 刘建波 沈 刚 吴启和 阮 静 高正荣 张照霞 杨云龙 卢中一 顾碧峰 黄 涛 周 畅 张向群 戴俊平 向 剑
第一完成单位
中交第二航务工程局有限公司
参加单位
江苏省长江公路大桥建设指挥部 南京水利科学研究院
项目简介
本项目以泰州大桥中塔深水沉井基础为依托工程,着重解决了深 水沉井基础在施工过程中浮运环境复杂、定位风险高、着床难度大、 终沉难易控制和信息化监控系统等序列难点。该项目的研究成果填补 了国内深水大型沉井基础施工技术的空白,形成了深水大型沉井基础 施工与控制成套技术,提升了我国的建桥水平。
泰州大桥主跨为390m+1080m*2+390m的三塔连续悬索结构, 中塔基础为方形沉井基础。基础总高76m,其中钢沉井高38m,其余为混凝土沉井。沉井标准断面尺寸为 58×44m,四角倒角半径为9.8m,其终沉 刃脚标高为-70.0m,入土深度达55m。 沉井施工区域水深超过15m,最大水流为 2.81m/s,常年受潮汐影响,且航道运输 繁忙。
中塔沉井基础于2007年12月1日准确 定位并精确着床,历时9个月,于2008年9 月1日顺利下沉至设计标高,比计划进度提 前3个月完工。
技术创新
本项目通过对“长大桥梁深水超大型 沉井基础施工成套关键技术”的研究,主 要形成以下关键技术:深水、双向流条件 下大型沉井着床技术;深水沉井锚墩定位 技术;大型深水沉井终沉控制技术。 项目取得如下技术创新成果: 深化分析研究了潮位、水流、河床冲 淤变化规律和风、水耦合动力作用下沉井 摆动机理,提出了抑振措施,首次研发了 “沉井钢锚墩+锚系”导向定位和着床技 术,攻克了深水沉井精确定位和平稳着床 的世界难题;研发了大型沉井终沉控制技术,在掌 握了不同清基、封底方案对沉井终沉精度 控制影响规律的基础上,提出了“分孔清 基、分舱封底”的原则,成功防止了沉井 突沉、超沉等现象;自主研发了信息化监控系统,首次对 施工全过程沉井的几何状态、锚缆受力状 态、水下地形等进行实时可视化监测,通过分析和预测,及时调整几何状态,确保 了超大型深水沉井精准平稳到位。
应用情况
研究成果在泰州大桥中塔沉井基础建 设过程中得到成功应用,使沉井基础提前3 个月下沉到设计位置,比桩基础方案节省 投资上亿元。
随着我国桥梁建设向宽阔水域、外海 发展,大跨度桥梁建设规划越来越多,相 应桥梁区域地质条件复杂且水深,基础施 工难度增大。沉井基础以其独特的优点在 今后大跨度桥梁基础建设领域将有着广泛 的应用前景。
根据我国交通发展总体规划,本世纪 前期我国公路建设将形成以高速公路为主 的“五纵七横”国道主干线,这将需要修 筑很多跨越江河、海湾的桥梁工程。如国道同江至三亚线就有五大跨海 工程:渤海湾跨海工程、长江口越江通道工程、杭州湾跨海工程、珠江 口零丁洋跨海工程、琼州海峡工程。
这些特大型跨江跨海桥梁工程的成功实施,面临着一系列技术难 题的挑战,其深水基础的设计和施工是制约大桥建设成败的关键。随着 特大型深水沉井基础施工关键技术研究的开展及其成果的成功应用,由 其总结提炼出的“集沉井定位方法系统、浮运、着床、防摆措施、接高下 沉、终沉控制、下沉监测控制等特大型深水沉井施工与控制关键技术”, 必将为以上众多即将建设的大型桥梁下部结构施工提供有益的借鉴。
社会效益
研究成果为泰州大桥中塔沉井基础提前3个月终沉到位提供了技术 保障,采用半刚性锚墩定位系统代替传统的定位施工方案,缩小了施工水 域,减少了沉井施工对长江航道的影响,同时该定位系统减缓了墩位处河 床局部冲刷,减轻对下游江水造成的污染。该项成果填补了国内深水沉井 基础施工关键技术研究的空白,为我国正在修建的大跨度桥梁和规划中 的跨海大桥提供技术支持,具有重要的意义与不可忽视的作用。