武汉杨泗港长江大桥1号塔沉井下沉顺利

正2016年4月23日,武汉杨泗港长江大桥工地1号塔沉井空气幕助下沉用时42 min,沉井下沉1.47m。主跨1 700m的武汉杨泗港长江大桥是世界上跨度最大的双层悬索桥。大桥的2个桥塔基础均为沉井基础,沉井平面尺寸长77.2 m,宽40 m,相当于8个篮球场的面积大小。位于汉阳岸的1号塔沉井高38m,其中底端约6m的高度要深入到硬塑状的黏土层中。     

武汉杨泗港长江大桥主桥施工关键技术

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1 700m的单跨双层钢桁梁悬索桥。该桥2个桥塔均采用沉井基础,沉井下部为钢壳混凝土结构,上部为钢筋混凝土结构;锚碇采用外径98m、壁厚1.5m的圆形地下连续墙基础;桥塔为钢筋混凝土门式结构,1号和2号塔高分别为231.9m和243.9m,采用C60高性能混凝土浇筑;主缆采用直径6.2mm、标准抗拉强度1 960MPa的锌铝合金镀层高强钢丝;加劲梁采用华伦式桁架全焊接结构。在该桥施工中,沉井隔舱区域硬塑黏土层采用搅吸机+高压射水取土的工艺施工,刃脚盲区采用爆破+斜向弯头吸泥机取土的工艺施工;地下连续墙采用液压成槽机和双轮铣槽机进行槽段成槽施工,内衬及填芯混凝土采用逆作法施工;桥塔采用液压爬模施工,通过优化混凝土配合比、选择高压输送泵将C60混凝土一泵到顶;主缆钢丝为国产新材料,按4个阶段组织生产;主缆采用索股混编,PPWS法架设,利用双线往复式牵引系统进行索股牵引;加劲梁采用整体节段制造、吊装技术施工,钢梁节段采用缆载吊机从跨中向桥塔方向逐段吊装。     

临近既有铁路线大型钢筋混凝土沉井施工技术

官厅水库特大桥为主跨720m的单跨悬索桥。大桥南岸锚碇基础为33m高全钢筋混凝土沉井结构,标准平面尺寸为56m×50m。沉井中心距离京包铁路线仅60m,墩位处地质结构主要为粉质黏土和圆砾土。为对既有铁路线进行防护,采用单排钻孔灌注桩作为防护桩,在沉井施工之前完成防护桩的施工。沉井接高之前直接在地面根据沉井刃脚仿形开挖沟槽,沉井底节采用土模法在沟槽内安装模板和绑扎钢筋进行接高,底节完成后沉井采用翻模法正常接高,单次接高3m,接高到15m后开始第1次下沉施工。沉井共分2次下沉施工,进入地下水5m前采用干挖取土下沉,之后采用水下吸泥取土下沉。下沉施工采用潜水泵水下高压射水辅助吸泥,空气幕实施助沉。施工过程快速、平稳有序,确保了铁路路基的稳定,沉井按设计要求下沉到位。     

沪通长江大桥主航道桥沉井施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m公铁两用钢桁梁斜拉桥,主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构。其中,桥塔墩沉井平面尺寸为86.9m×58.7m,平面布置24个12.8m×12.8m的井孔;边墩及辅助墩沉井平面尺寸为39.2m×26.8m。为解决在巨大水流力下钢沉井的浮运、定位、着床等难题,确保施工质量,桥塔墩钢沉井在工厂整体制造,采取临时封闭12个井孔的助浮措施,整体出坞浮运,并采取了大直径钢管桩锚碇系统及液压千斤顶多向快速定位技术;边、辅墩沉井工厂整体制造,分两大段整体运输、吊装,采取了沉井内部大直径钢管桩定位技术;29号主墩采取河床预防护技术。采取以上关键技术后,主航道桥6个桥墩沉井均已进入稳定深度,实施效果良好。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥3号桥塔墩基础开始封底施工

正2016年5月10日,随着一声"拔球"命令的下达,混凝土倾注而下,芜湖长江公铁大桥3号桥塔墩基础开始封底施工(见图1)。该桥3号桥塔墩为国内首座设置式钢沉井基础,圆端型结构,平面尺寸65m×35m,高19.5m。沉井自2015年12月18日下水后,先后完成沉井溜放、围堰接高、注水下沉     

超大沉井基础设计及下沉方法研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176m公铁合建斜拉桥,通过技术经济综合比选,桥塔基础采用沉井方案。针对超大型沉井基础截面尺寸大、自重重、入土深等问题,提出了减自重、减冲刷的新型台阶型沉井基础方案,通过模型试验及数值分析确定了沉井相关设计参数,并基于地基中土体的三维应力状态和摩尔-库伦强度破坏准则,建立了深大基础三维地基承载力计算表达式。沉井基础成功实施的关键是可控的取土下沉措施,研究了超大型沉井下沉机理,探明随着沉井平面尺度的不断增大,端阻力与井壁侧摩阻力相比逐渐成为控制因素,沉井下沉施工必须进行盲区取土。通过对沉井刃脚下土体破坏形态的研究,提出土体破坏的临界宽度控制法和台阶式取土法,可为沉井下沉施工提供指导。     

深大沉井下沉阻力的现场监测

分析刃脚土阻力与侧壁摩阻力的大小和变化规律是沉井设计计算的重要内容,现有规范中所给的计算方法是否适用于大型沉井基础的设计计算,还需进一步验证。为此,通过布置刃脚踏面土压力传感器、侧壁土压力传感器以及GPS沉井姿态监测系统,对沪通长江大桥主墩沉井的下沉阻力开展了现场监测。结合大量现场监测资料,分析了大型沉井基础下沉期间的下沉机理与下沉阻力分布特征,对目前沉井下沉阻力计算中常用的规范和计算方法的适用性进行了分析,结果表明:目前的设计计算方法在计算刃脚土阻力时均未考虑刃脚所在土层前期固结压力的影响,因此,此类计算方法仅适用于沉井入土深度较小、刃脚所在土层前期固结压力不大的情况,当沉井入土深度较大时,计算值与实际值相比明显偏小;由于压力松弛效应,沉井侧壁摩阻力随入土深度的增大呈先增大后减小的变化规律,压力松弛区影响高度≥5 m。另根据现场监测结果,提出了侧壁摩阻力分布简化模型,分为以下3个阶段:第1阶段为线性增加阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布;第2阶段为压力松弛影响阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布+倒三角形分布;第3阶段为压力松弛下移阶段,摩阻力分布模式为梯形分布。研究结果可为沉井设计计算方法的优化提供参考。     

芜湖长江三桥3号桥塔墩设置沉井基础设计

芜湖长江三桥为主跨588 m的非对称矮塔斜拉桥,其3号桥塔墩处水深约25 m,水下岩石直接出露,弱风化岩层厚4～9.5 m,其下为单轴抗压强度75 MPa的微风化岩石。从结构受力、施工便捷及经济性等方面,对桩基础和设置沉井基础2种基础型式进行比选,由于设置沉井基础受力明确、施工便捷、工期较短、经济性较优,推荐采用。对设置沉井基础的结构形式、基础底面高程、顶面高程及盖板与井壁的连接方式进行研究,确定3号桥塔墩设置沉井基础选择钢结构形式,基础顶高程-5.5 m、底高程-25.0 m,基底置于微风化闪长玢岩中,沉井盖板与井壁采用PBL剪力键与剪力钉连接,设置沉井基础为圆端形,平面尺寸为65 m×35 m,高19.5 m,平面分为21个井孔。对设置沉井基础施工期、运营期及船撞、地震特殊荷载工况下的结构受力进行检算,结果表明各工况下结构受力均满足要求。设置沉井基础解决了深水裸岩建设条件下常规桩基础施工困难的问题,开拓了新型深水桥梁基础型式。     

南京长江四桥北锚碇沉井下沉施工

南京四桥北锚碇基础采用69×58m矩形沉井,沉井顶面高程+4.30,刃脚高程-48.50m,置于密实圆砾石层,下沉深度为52.8m。为使沉井顺利下沉到位,同时减少对长江大堤的不利影响,沉井前期采用深井降水和泥浆泵吸泥的排水下沉方案,后期采用空气吸泥机吸泥的不排水下沉方案。为了不破坏沉井底部圆砾石层,最后启用空气幕助沉措施,使沉井沉至设计位置。     

武汉杨泗港长江大桥2号墩钢沉井施工关键技术

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1 700m的双层钢桁梁悬索桥,该桥2号墩采用沉井基础,沉井高50m,其中上部22m为钢筋混凝土结构,下部28m为钢壳混凝土结构(分为2节,高度分别为23m和5m,总重约4 850t)。23m高的底节钢沉井在工厂加工后,采用气囊法下水,下水时将下河托架和助浮结构进行一体化设计,利用气囊调整钢沉井角度,以实现钢沉井主动转向;采取在钢沉井底部设置纵、横梁及底托板,封闭12个井孔的助浮措施,以减小沉井浮运吃水深度。底节钢沉井采用以顶推为主、帮拖为辅的方式浮运至墩位处抛锚,采用无导向船重锚定位系统定位;定位后接高余下5m高的钢沉井,接高后注水下沉钢沉井,并浇筑钢壳混凝土,将钢沉井下沉至设计高程,完成钢沉井施工。     

沪通长江大桥主航道桥施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥。主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构;桥塔采用钻石形混凝土结构,高330m;主梁采用三主桁N形桁架结构。该桥施工时采取了多项关键技术:主墩钢沉井采用整体制造、充气助浮出坞浮运,定位时采用"大直径钢管桩+混凝土重力锚"锚碇系统及液压连续千斤顶多向快速定位技术施工;边墩、辅助墩钢沉井采用内部大直径钢管桩定位技术施工;沉井百米水深下的基底地形、刃脚埋深及浮土厚度采用声呐、超声波、水下机器人以及海床式静力触探系统等多种方法进行探测;在主墩基底与封底混凝土间埋置深水自平衡荷载箱,以测试主墩沉井的基底承载力;超高桥塔混凝土采用了降粘、抗裂技术施工;桥塔锚固区重型钢锚梁采用立式预制拼装、现场整体安装方案施工;钢桁梁采用大节段整体制造、架设技术施工。     

南京长江第四大桥北锚碇沉井基础施工关键技术

南京长江第四大桥北锚碇采用沉井基础,沉井尺寸为69.0 m×58.0 m×52.8 m,置于密实卵砾石层,工程地质条件复杂.沉井共分11节,第1节为钢壳混凝土沉井,其余均为钢筋混凝土沉井.采用打设砂桩和换填砂土复合地基加固法加固地基.在加固地基上现场拼装钢壳沉井节段,浇注第1节沉井混凝土.11节沉井分4次接高下沉,首次下沉采取水力吸泥机取土、降排水下沉,其余3次下沉采取空气吸泥机取土、不排水下沉.沉井下沉就位后按照4个分区的顺序逐区进行封底混凝土施工.施工监测表明,沉井下沉姿态、偏差均控制在规范标准之内.     

五峰山长江特大桥沉井基础施工监控

五峰山长江特大桥主桥为主跨1 092m的钢桁梁公铁两用悬索桥,北锚碇采用100.7m×72.1m×56m的沉井基础。该沉井首节采用钢壳混凝土结构、其余9节采用钢筋混凝土结构,采用"三次接高、三次下沉"的方案施工。为及时掌握沉井下沉施工过程中的几何姿态及受力情况,建立实时在线监测系统,对沉井几何姿态、沉井结构应力及沉井刃脚土压力进行自动化监测,基于监测数据及时进行沉井下沉控制。结果表明:下沉过程中沉井测点高差和倾斜度均在限值内,沉井挠度基本在20mm限值内,沉井几何姿态较好;沉井混凝土及钢结构测点的实测应力基本在限值范围内,沉井刃脚各测点的土压力均控制在1.20MPa限值内,沉井结构受力良好。     

沪通长江大桥主航道桥钢沉井增压助浮方案

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,该桥主墩均采用沉井基础,其中,29号主墩沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m,平面布置24个井孔,高115m,下部钢沉井高56m。钢沉井在自浮状态下,吃水深度12.5m,存在无法出坞、浮运时搁浅的风险,为了减小钢沉井吃水深度,保持气舱内压力稳定,提出了增压助浮方案,即对称封闭12个井孔,形成密闭气舱,同时设置主动增压系统,由井孔封闭盖板顶面向封闭气舱内加压注气的方案。增压系统由空压机、主供气管、分供气管、支供气管、气压表、止回阀、截止止回阀及液位传感器组成,通过增压充气和减压放气2个措施,控制各个气舱内的压力。采用该方案后,29号主墩钢沉井从出坞到浮运到墩位处仅用了3h,实施效果良好。     

沪通长江大桥万吨级钢沉井浮运出坞施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为(142+462+1 092+462+142)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,该桥桥塔墩钢沉井顶面平面尺寸为86.9m×58.7m,其中29号墩钢沉井高56m,重量达1.6万吨,采用船坞内整体拼装成型后出坞浮运至桥位。为满足船坞内地基承载力的要求,对钢沉井的刃脚进行抄垫,刃脚抄垫后灌注2.5m高刃脚混凝土;1.6万吨钢沉井入水后的理论吃水深度为12.4m,而浮运所经航道最大水深仅10.5m,在钢沉井中间12个井孔底口以上15.9m处对称增设钢结构封闭盖板,在封闭井孔内加注压缩空气,以调整钢沉井的吃水深度使钢沉井在出坞及浮运状态下的实际吃水深度为7.5m;对钢沉井的出坞水位进行系统分析;做好出坞前各项检查、出坞时机的选择、拖轮的配备、安全措施等准备工作。钢沉井在船坞内拼装成型后,船坞内放水起浮,系缆、抄垫后开启坞门,船坞内拖轮编队出坞,浮运钢沉井至桥位。     

芜湖长江公铁大桥设置式沉井基础施工关键技术

芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,该桥3号桥塔墩采用平面尺寸为65m×35m的圆端形设置式沉井基础。在沉井施工中,基坑采用钻爆法整层水下爆破成型;采用2艘抓斗挖泥船进行水下清渣;采用船载多波束和侧扫声纳法进行水下测量;采用重型锚碇系统及沉井调平系统进行沉井精确定位;采取抛填袋装碎石的方式进行沉井外壁防护;沉井分2次灌注水下封底混凝土,第1次全断面封底,第2次采用逐个井孔、逐舱的方式进行混凝土灌注;沉井盖板混凝土分2次浇筑成型,从盖板四周向中间分层、分段浇筑混凝土。     

沪通长江大桥主航道桥边墩、辅助墩钢沉井定位施工技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,边墩、辅助墩采用沉井基础,结构平面尺寸为39.2m×26.8m,其中27号墩沉井高80m(下部钢沉井高38m),底节壁厚1.8m,隔墙厚1.2m,平面布置6个11.2m×11.2m的井孔。为解决钢沉井在双向水流作用下快速定位、精确着床的难题,采用"4根锚桩+浮吊安装+定位辅助调整"的施工技术,在沉井井孔内设置定位锚桩,并在沉井结构处设置下导向和在钢锚桩顶部设置上导向结构;将钢沉井分两大节段整体制造、浮运至墩位处,沿定位锚桩下放至自浮状态,分节接高,对称均匀注水下沉至河床稳定深度,下沉过程中通过井壁内注水及浮吊双钩起落、定位船调整沉井倾斜度,使钢沉井结构安全顺利着床,沉井平面位置和姿态满足设计要求。     

沪通长江大桥主航道桥沉井锚碇系统设计

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构。桥墩处水深10~30 m,双向潮流,最大流速达3.15m/s;桥塔墩、边墩与辅助墩钢沉井的最大锚泊力分别达9 600kN和1 560kN。桥塔墩沉井采用"大直径钢桩+混凝土重力锚"锚碇系统,采用8(10)根直径3.5m钢桩和8个8 800kN混凝土重力锚,利用直径110mm钢丝绳与沉井顶面16(18)台350t连续千斤顶相连,通过连续千斤顶多向快速定位收紧系统,同步对沉井的平面位置及扭角进行快速调整;边墩、辅助墩钢沉井采用"沉井内部大直径钢桩定位"锚碇系统,每墩仅用4根预先插打且相互独立的钢桩进行沉井定位。     

采用爆破方法处理沉井下沉刃脚处大漂石

在卵石层以及卵石层与风化花岗岩交界层中,沉井容易遇到大漂石搁置刃脚,从而出现下沉困难和偏斜问题。针对此问题,采取水下钻孔松动爆破技术及潜水员水下处理,清除刃脚底部漂石（最大颗粒漂石直径达到1.4m）,从而使沉井下沉并有效控制纠偏,确保沉井均匀下沉至设计标高。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥3号桥塔墩基础开始封底施工北大核心

2016年5月10日,随着一声＂拔球＂命令的下达,混凝土倾注而下,芜湖长江公铁大桥3号桥塔墩基础开始封底施工（见图1）。该桥3号桥塔墩为国内首座设置式钢沉井基础,圆端型结构,平面尺寸65m×35m,高19.5m。沉井自2015年12月18日下水后,先后完成沉井溜放、围堰接高、