超大沉箱起浮试验研究

大连市南部滨海大道工程的主桥锚碇基础采用超大沉箱结构,沉箱预制场选建在中远大连旅顺造船基地的既有2#船坞内;沉箱预制完成后,经海上运输至桥址现场安装。为了保证沉箱在坞内起浮和出坞过程中的安全与稳定,对超大沉箱起浮进行了专门的物模试验研究,得出了超大沉箱起浮、出坞关键控制参数和安全边际条件,为施工实施提供了重要参考和保证。     

跨海桥梁沉箱基础底部的多点同步注浆方法

大跨度桥梁建设在世界范围内持续增长.对于建立在沉箱基础上的桥梁,沉箱底部与地面的一体化非常重要.该文通过对韩国釜山—巨济跨海工程的调研,介绍一种利用多根配管同时注浆对沉箱底下的缝隙进行注浆的方法.由于在施工过程中,在大型海上结构沉箱下注浆的目视验证非常困难,为了评估注浆的流动性、抗离析性、自流平性、抗压强度和可注入性,...     

超大沉箱底胎结构设计与实施

大连南部滨海大道工程主桥为三跨地锚式悬索桥。锚碇基础采用单个超大沉箱结构,尺寸为69m×44m×17m,为目前国内最大的沉箱。超大沉箱在船坞内预制,为了减小超大沉箱与底胎间的粘结力和真空吸力对起浮时的影响,对底胎结构进行了设计与实施,效果显著,对今后船坞内预制沉箱具有借鉴意义。     

设置裙边与桩的沉箱复合基础及承载性能研究

为研究一种底板周圈设置裙边、底板中部设置桩的新型沉箱复合基础的承载性能,尤其是裙边与桩对承载性能的影响机制,基于缩尺模型试验验证的FLAC3D接触面单元与桩结构单元数值分析方法,建立了琼州海峡跨海大桥西线实际地层中的沉箱复合基础三维数值模型,研究了裙边与桩的尺寸参数(裙边高度、桩长、桩径、桩数)和组合方式对沉箱复合基础竖向及水平向承载性能的影响。结果表明:裙边能约束箱底塑性区的开展与贯通,有效提高了沉箱的水平极限承载力,对底面尺寸125m×75m的沉箱基础,单独设置壁厚2m、高度6m的裙边后,设计荷载下裙边可分担47%的水平荷载和26%的竖向荷载;桩端落在相对较好持力层的桩可分担较多的竖向荷载,有效提高沉箱的竖向刚度、控制差异沉降,对底面尺寸125m×75m的沉箱基础,单独设置52根、直径2m、桩长72m、桩端进入4-2硬塑粉质黏土层的群桩基础后,设计荷载下群桩可分担67.8%的竖向荷载和37%的水平荷载;裙边与桩组合设置后,沉箱复合基础的竖向及水平向承载力得到进一步提高,设计荷载作用下,群桩承担64%的竖向荷载和31%的水平荷载,裙边承担14%的竖向荷载和52%的水平荷载。研究成果可为琼州海峡跨海大桥深水基础设计提供重要参考。     

海上地锚式悬索桥锚碇超大型沉箱施工关键技术

大连星海湾大桥主桥为海上三跨地锚式悬索桥,两个锚碇的基础采用重力式超大沉箱结构,单个沉箱尺寸为72m×47m×17m(包括趾),重量约26000t,为目前国内最大的沉箱。通过优化设计、物模初验、数模校核、方案比选、实测调整等科学创新与总结完善,形成了超大沉箱全套施工关键技术成果,对今后类似工程具有借鉴意义。     

超大沉箱定位安装研究

大连市南部滨海大道工程主桥锚碇采用整体超大沉箱结构,超大沉箱自预制场海上拖运至安装现场。本文介绍超大沉箱定位安装研究专题的试验条件、模型设计和试验结果,得出了安装时的控制参数和安全边际条件,为施工实施提供了重要参考和保证。     

地上远程操控气压沉箱挖掘机的设计

随着城市地下空间的开发利用,大深度、大规模基坑施工不断出现,在周围环境复杂的情况下,现代压气沉箱工法优势逐步凸现。该文简要介绍适合于软土地层的地上远程操控气压沉箱挖掘机的设计研制情况,供同行业技术人员参考。     

超大沉箱海上浮运研究

大连市南部滨海大道工程主桥锚碇的整体超大沉箱构件,须在预制后经海上长距离运输至桥址的指定安装位置。本文介绍超大沉箱海上浮运课题的试验条件、模型设计和研究成果,得出了超大沉箱出坞拖带与航行拖带的关键控制参数,为施工实施提供了重要参考。     

低周反复荷载下沉箱-垫层-桩复合基础承载性能试验

沉箱垫层桩复合基础具有良好的承载性能以及隔震性能，并且施工简单,工程造价相对低廉，是一种适用于强震区域软弱土体地基的新型桥梁深水基础形式。为了研究沉箱-垫层-桩复合基础的水平承载性能及抗震性能，设计了复合基础试验模型，进行了4组复合基础的低周反复荷载试验研究，分析了复合基础的破坏形态，选取垫层厚度、竖向荷载、地基形式为变量，研究了复合基础整体的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、强度退化、耗能能力等，并通过在沉箱顶部设置位移计、桩身贴设应变片等测试方法，单独分析了试验过程中沉箱的沉降状态及下部桩体的受力状态。试验结果表明:复合地基的使用可有效提高基础的抗震性能；在相同的循环位移下，复合基础的水平承载力、强度、刚度随着垫层厚度的增加及竖向荷载的减小而降低；采用复合地基的基础单圈耗能能力更强，累积耗能更高；垫层厚度的增加对沉箱沉降及倾角控制影响并不明显；竖向力的减小会导致沉箱出现的倾角更大；复合地基会使沉箱的沉降更为均匀，沉降速率更慢，但对于倾覆控制影响不大；复合地基中的群桩以前排桩承担的水平荷载最多，中排桩次之，后排桩最少，中桩承担的水平荷载略高于边桩；桩身最大弯矩位置在40%~50%桩长处；垫层的存在有效地减小了桩体分担的水平荷载。     

深海桥梁的基础形式与施工方法

以某海峡大桥为例进行深海桥梁基础设计研究,借鉴国内外已建海湾大桥及海上平台的成功经验,选用了沉井基础、吸附式裙式基础、预制桩壳体围堰基础及预制桩沉箱的复合式基础4种形式。沉井基础采用在船坞内整体预制,自浮到深海处接高至整体,通过系泊缆索下沉就位。吸附式裙式基础利用井内抽水形成负压原理将基础下沉到位,不需在井内除土。预制桩壳体围堰基础是先预制管桩,利用打桩船插打管桩形成群桩,吊装壳体围堰后施工承台。预制桩沉箱的复合式基础利用插入土中的钢桩将地基加固,由安放的沉箱传力给地基。     

组合沉箱在海上桥梁基础中的应用

设置基础在海上桥梁工程中得到较广泛的应用,介绍了海上桥梁设置基础的3种施工方法,并结合大连南部滨海大道海湾桥锚锭基础施工,阐述了组合沉箱基础设计要点和施工流程。通过组合沉箱技术的运用,有效地解决了浅海区大型桥梁基础施工的难题。     

超大沉箱底板大面积大体积混凝土浇筑技术

大连南部滨海大道工程主桥为海上三跨地锚式悬索桥,两个锚碇的基础均采用超大沉箱结构。单个沉箱尺寸为69m×44m×17m,重量约26000t,为目前国内最大的沉箱。本文主要介绍该沉箱底板大面积、大体积混凝土施工工艺和技术措施,克服冬季施工难度,有效地防止了沉箱底板混凝土危害裂缝的产生。     

桥梁吸力式沉箱组合基础静载试验研究

为研究吸力式沉箱组合基础的承载特性,制作高15cm和30cm的单沉箱基础与四沉箱组合基础模型,对沉箱基础进行细砂条件下的静载试验,研究单沉箱基础与四沉箱组合基础在竖向荷载、水平荷载及组合荷载作用下的承载能力及破坏模式等。结果表明:在竖向荷载作用下,四沉箱基础发生缓变型破坏,随着沉箱高度的增加,侧摩阻力占总承载能力的比例增加;在水平荷载作用下,四沉箱组合基础发生转动破坏,基础的水平极限承载力随沉箱基础高度的增加而增大;在组合荷载作用下,一定的顶部预压可有效地提高沉箱基础的承载能力,与单沉箱基础相比,四沉箱组合基础可以有效地提升基础的水平和竖向承载能力,其基础的破坏位移更大,使基础的承载性能得到了更好的发挥。     

深水软土地基上一种直立式沉箱新型海堤结构分析与探讨

经有效的地基处理,直立式沉箱海堤是一种可适用于深水软土地基的新型堤型,具有占地少、施工风险少等优点,能有效缓解筑堤砂石资源紧缺问题。从结构型式、稳定性、结构内力及变形分析、施工方法等方面进行探讨,并提出有待进一步研究的问题,为直立式沉箱海堤在围海工程中的应用提供参考。     

设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础承载性能研究

为提高深水、厚覆盖层、强风、巨浪等复杂环境条件下跨海特大型桥梁深水基础的承载能力，针对琼州海峡跨海大桥主通航孔2×1 500 m三塔斜拉桥的中塔基础，提出了设置裙筒与半刚性连接桩的新型沉箱复合基础的设计方案及施工工艺。该新型沉箱复合基础由底部周圈带有裙筒的沉箱、打入地基中的钢管桩与后注浆垫层组成，其能够降低沉箱复合基础对水下垫层平整度和裙筒入土深度的要求，提高施工效率和质量。为进一步研究其承载性能，通过数值模拟和模型试验分别开展了沉箱基础、设置半刚性连接桩的沉箱复合基础、设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础等3种基础方案在竖向荷载、竖向与水平向组合荷载作用下的受力性能研究。研究结果表明：设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础具有优越的竖向和水平向承载能力，其在竖向荷载作用下，通过后注浆形成的碎石混凝土垫层强度较高且处于裙筒侧向约束状态，可将上部竖向荷载传递至裙筒、群桩基础和桩间土，并通过裙筒和群桩基础传至到地基深部，从而有效提高了软弱厚覆盖层地基中沉箱基础的竖向承载力并可减小基础沉降；在竖向和水平向荷载的组合作用下，裙筒能够充分调动筒内外浅层土体的水平抗力，半刚性连接桩则驱动塑性区向深处延伸，从而有效提高了基础的水平向承载能力并减小水平位移。研究成果可为琼州海峡等跨海通道的特大型桥梁深水基础建设提供重要参考。     

超大沉箱拖航技术的研究与实施

大连南部滨海大道工程主桥为海上三跨地锚式悬索桥,两个锚碇的基础均采用超大沉箱结构。单个沉箱尺寸为69m×44m×17m,重量约26000t,目前为国内最大沉箱。超大沉箱远距离拖航,并途经被称为"我国最凶险的水道"——老铁山水道,施工难度非常大。我们通过规范公式计算、物模试验验证,以及引用船舶原理对超大沉箱的浮态和抗沉性进行了详细研究,最终确保了超大沉箱拖航施工任务的顺利实施。     

世界最大级的遥控操作气压沉箱基础

介绍日本一座悬索桥锚锭体和塔墩基础的设计与施工概况。该基础不仅平面尺寸大,并且基底水深达46.5m,已超过一般气压沉箱30m水深的最大值,故采用深井排水和遥控操作高气压沉箱的施工方法,配备了无人下沉箱的自动开挖设备。     

浅谈超大沉箱拖航技术的实施

大连南部滨海大道工程主桥锚碇基础采用超大沉箱结构,单个沉箱尺寸为69m×44m×17m,重量约26000t。超大沉箱远距离拖航,途经黄渤海交界处的老铁山水道,施工难度非常大。在拖航实施中,采用"一主拖+两伴拖+两顶推"的方式,缜密选择最佳航线、精准预报拖航气象、及时调整拖航姿态,最终确保了超大沉箱拖航任务顺利完成。     

沉箱-垫层-桩复合基础竖向特性的细观试验

为了分析沉箱-垫层-桩复合基础的竖向受力特性,以深水桥梁桩箱基础试验模型为背景,针对3组不同级配砂石垫层,进行了桩箱基础竖向承载特性试验。通过在沉箱顶部施加竖向荷载、桩身埋设应变片、土压力计以及位移计等测试方法,并在试验过程中采用粒子图像测速(PIV)技术进行连续跟踪拍摄,得到桩身侧摩阻力、桩顶刺入量、砂石流动趋势及垫层孔隙率等变化规律,利用图像处理技术获取了土体颗粒位移场,并采用颗粒流程序PFC~(2D)对该复合基础应力传递方式和孔隙率等细观特性进行补充分析。研究结果表明:砂石垫层颗粒级配对桩顶刺入量有较大影响,由粗集料和良好级配骨料砂石构成的垫层可有效减小桩顶刺入量;沉箱下沉时,桩身中性点位置从0.4L处下移到0.7L处,同时桩顶区域孔隙率由29.2%降低至11.2%,下降幅度较为明显,表明其颗粒被挤压密实形成核心区,与数字图像处理得出的土体位移场形态相吻合;PFC~(2D)程序分析结果与室内模拟的规律较为一致,沉箱刃脚处土体孔隙率经历了先下降后升高的过程,表现出土体的剪胀特性,而桩顶处土体孔隙率值持续降低,形成桩顶核心压密区。研究成果可为深水桥梁桩箱基础设计提供参考。     

逆作复合基础钢管桩与沉箱连接处握裹力分析

逆作复合桩箱基础通过桩与沉箱共同承担上部荷载,其中钢管桩采取逆作法施工,即先设置沉箱,然后将钢管桩打入沉箱的预留孔中并入土一定的深度。沉箱与钢管桩之间通过混凝土粘结在一起,二者之间的握裹效果决定结构施工的成败。利用有限元软件An-sys进行二者之间的握裹力分析,同时进行模型试验。通过理论计算与试验相结合的方式,探讨钢管桩与沉箱之间的结合特性,为类似结构设计施工提供参考。