武汉鹦鹉洲长江大桥主桥基础工程施工技术

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为(200+2×850+200)m三塔悬索桥,该桥北锚碇为"带孔圆环+十字隔墙"重力式沉井基础,沉井外径66m,高43m;1号塔基础为44根φ2.0m钻孔灌注桩,2号塔基础为39根φ2.8m钻孔桩;3号塔基础为20根φ2.8m钻孔桩;南锚碇为"圆形嵌岩地下连续墙+内衬"结构形式,地下连续墙为钢筋混凝土结构,外径68m,壁厚1.5m。根据该桥基础特点,北锚碇沉井采用3轮接高、3次下沉施工;1号塔基础采用筑岛、双排防护桩施工方案;2号塔基础采用先钢围堰后平台的施工方案,钢围堰采用气囊法整体下河;3号塔基础采用先平台后围堰、单排钻孔防护桩施工方案;南锚碇采用液压铣槽机配合冲击钻施工地下连续墙的施工方案。     

长江大桥基础的应用与发展

针对现有的132座长江干流大桥从桥型、跨度及基础形式进行统计分析,对每种基础形式选取代表工程进行说明,并预测了长江大桥的未来发展趋势。统计分析结果表明:斜拉桥及悬索桥是长江大桥的主要桥型;长江大桥跨度多集中在400～600 m;长江大桥主墩基础目前有6种形式:桩基础、沉井基础、管柱基础、沉井+管柱复合基础、沉井+桩复合基础及扩大基础,其中桩基础为最常用的基础形式;悬索桥锚碇基础目前有3种形式:隧道锚碇、开挖重力锚碇及沉井重力锚碇,其中开挖重力锚运用最多。随着桥梁荷载的持续加大,单纯依靠增大基础不经济,可采用后压浆技术提高土体性质,进而提高基础承载力;由于深水基础恶劣的服役环境,耐久性更好的新型材料是未来的发展趋势。     

南京长江第四大桥北锚碇沉井地基加固施工技术

南京长江第四大桥北锚碇沉井规模庞大,浅表地基承载能力差,为确保下沉稳定,需对沉井地基加固,重点介绍了沉井地基砂桩复合地基加固施工技术。     

沪通长江大桥桥墩钢沉井900t边锚碇施工

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,桥墩均采用沉井基础,其中下部钢沉井采用船坞内制造,整体出坞、浮运至墩位处的施工方案。浮态钢沉井最大锚泊力为6 940kN,锚泊系统采用大直径钢桩锚碇系统,该锚碇系统由主锚碇、边锚碇、钢缆绳等组成。边锚碇为钢筋混凝土结构,单重约900t,在桥址附近的船厂内预制,用1 800t浮吊起吊装船,4 000t驳船运输。采用1 000t(1 300t)浮吊吊起边锚碇后,通过绞锚移船,调整浮吊船位和船身的扭角来使边锚碇锚位和棘爪方向满足要求,浮吊松主钩,将边锚碇放到河床上,150t浮吊在水面上摘钩。抛设8只边锚碇共用时7d。     

G3铜陵长江公铁大桥江北侧锚碇复合型地下连续墙设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m的斜拉-悬索协作体系桥。江北侧锚碇设计时对沉井基础和地下连续墙基础进行比选,综合考虑开挖范围、工程造价、施工工期等,最终采用基底深置的地下连续墙基础,以下伏基岩弱胶结泥质砂岩作为基础持力层,基础高49.5 m,地下连续墙墙底嵌入中等胶结泥质砂岩,地下连续墙高55.5 m。为减小锚碇基础的开挖量,采用大悬臂外挑锚块结构结合CFG桩复合地基加固技术的新型复合型地下连续墙基础,地下连续墙基础直径缩小至60 m,节省了工程造价。锚碇基础施工中基坑分层开挖,同时进行内衬砌施工。采用PLAIXS 3D软件对锚碇施工阶段及运营阶段进行有限元模拟分析,基坑开挖时地下连续墙结构受力安全,锚碇基础地基承载力、地基沉降结果均满足规范要求。     

马鞍山长江公路大桥左汊主桥悬索桥南锚碇基础比选

马鞍山长江公路大桥左汊主桥采用2×1 080 m三塔两跨悬索桥方案.南锚位于江心洲上,场区覆盖层厚,合理的持力层圆砾土层埋深约50 m.根据对地质的适应性,选择沉井基础方案和根式锚碇基础方案进行比选.沉井方案结合地质条件以及受力情况选择了合理的持力层,并考虑施工下沉的要求对结构进行了优化设计;根式基础方案为一种新型结构,通过现场的试验,提出了有效的简化计算方法及施工工艺.综合两个方案的优缺点,经比选,采用相对成熟的沉井基础作为南锚碇的最终实施方案.     

自锚式悬索桥“先缆后梁”施工临时锚碇方案研究

东莞东江南支流港湾大桥为主跨320 m的自锚式钢梁悬索桥,采用"先缆后梁"的方法施工。在上部结构安装过程中,主缆拉力通过临时拉索传递至临时锚碇,对临时锚碇的力学性能要求较高。为确保施工过程中桥梁结构受力安全、选取合适的临时锚碇方案,采用TDV RM2006软件建立施工阶段全桥模型进行力学性能分析,并采用MIDAS Civil 2017软件对独立锚碇、不增加桩径及桩数的结合锚碇、增加桩径及桩数的结合锚碇3种临时锚碇结构进行比选。结果表明:采用"先缆后梁"的总体施工方案可以满足上部结构安装要求,施工期间塔、梁、缆的强度、刚度均满足设计要求,临时拉索最大拉力24 720 kN。增加桩径及桩数的结合锚碇桩基最大弯矩3 394.6 kN·m,为3种方案中最小值,结构安全性较好;最大水平位移14.1 mm,比不增加桩径和桩数的结合锚碇刚度有较大提升,与独立锚碇相差不大。综合比较可知增加桩径及桩数的结合锚碇方案具有较好的安全性、经济性及施工便利性,且工期较短,因此最终选定该方案。     

五峰山长江特大桥超大型沉井地基处理技术

五峰山长江特大桥桥北锚碇采用重力式沉井基础。锚碇区地质土层松软,地基承载力差,为保证地基承载力满足沉井拼装及接高浇筑要求,避免沉井下沉初期出现突沉现象,采用吹填砂施工、砂桩挤密加固、换填砂垫层及铺设素混凝土垫块等方法对地基进行加固。通过多种地基处理工艺相结合,至钢壳沉井隔舱混凝土浇筑完成,沉井累计均匀下沉101mm,地基承载力满足设计和施工需要。     

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。     

沪通长江大桥主航道桥桥塔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,28号桥塔墩沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m,钢沉井高50m。为解决钢沉井快速定位、精确着床的难题,采用"锚桩+重力锚"相结合的锚桩锚碇系统进行钢沉井定位施工。锚桩锚碇系统由锚桩、蛙式重力锚、钢丝绳、液压连续千斤顶及张拉控制系统组成,锚桩采用长53m钢管桩,锚固点位于河床面;收缆系统由大直径钢丝绳+钢绞线组成,设置在沉井顶面;主锚绳采用3.5 m的钢桩下端套入110mm的钢丝绳套进行锚固,并设置限位框架防止上滑;采用ANSYS有限元软件建立锚桩锚碇系统模型,得到结构受力及安全满足要求。施工时,采用2台联动APE400振动锤插打锚桩,锚碇抛锚定位后,采用锚桩锚碇系统进行钢沉井过缆、定位及着床施工。实践表明,沉井平面位置和姿态满足设计要求。     

根式沉井基础在水平荷载作用下对周围土体影响的试验研究

根式沉井基础是在普通沉井周围增加根键,利用根键带动基础周围更大范围内的土体承担荷载,使基础的承载力得以提高,是一种创新型的基础形式。根式锚碇基础是根式沉井基础的拓展,是通过承台把数根根式沉井群连接成群井基础,而形成的一种悬索桥锚碇基础。通过现场试验,分析根式沉井基础在水平荷载作用下对基础周围土体的影响范围和影响程度,为根式群井和根式锚碇基础的设计提供参考。研究发现:在水平设计荷载作用下,根式沉井基础对距基础中心2.5倍基础直径范围内的位置点,随着水平力作用方向的不同,影响程度也不同,多个根式沉井基础成梅花状布置时,基础间相互影响较小,2.5倍基础直径范围之外的土体所受影响较小。     

江阴大桥北锚沉井基础变位过程实测研究

根据江阴大桥北锚沉井基础变位41次的观测资料，揭示长江下游软土地基上大距径悬索桥锚碇沉井基础在施工及营运阶段的变位规律。实测结果表明：特大型沉井分区封底对沉井沉降特征具有重要影响；不同施工阶段，锚碇沉井基础变位呈现出不同的特征，沉降及不均匀沉降是最根本的变位。     

悬索桥锚碇桩式基础位移及受力分析

悬索桥锚碇可以采用群桩基础替代常用的重力式基础,通过分析已建成工程实例锚碇桩基础的布置方式、直径、土体效应对桥梁位移的影响,证明大直径群桩比小直径群桩及斜桩刚度大,抵抗水平荷载能力强.采用考虑摩擦滑动的桩土单元的有限元法,分析马鞍山长江公路大桥管柱基础锚碇方案的水平位移、竖向位移和桩侧土体应力所处的力学状态,结果表明:管柱基础锚碇的水平位移可以满足大跨悬索桥正常工作需要,桩侧土体应力在弹性范围之内,不至于产生蠕变导致锚碇后期水平位移的增加.     

悬索桥分体组合式沉井锚碇基础的设想与模型试验

为降低传统沉井的下沉难度,同时保持传统大型沉井锚碇基础良好的承载性能,提出了一种下沉期分开设置、运营期组合共同承载的分体组合式沉井锚碇基础,并进行多组模型试验验证。基于大型锚碇基础的受力特点和相同下沉体积的原则,选取长、宽、高分别为400,200,800mm的分体沉井,对钢制模型沉井在相同密实度的砂体中开展水平加载模型试验,以确定分体式沉井的合理间距;对比分析在相同水平荷载下传统沉井和分体组合式沉井在承载能力、位移方面的异同;测试并分析分体式沉井周边的土体抗力分布、位移变化以及在短期及长期加载情况下的发展趋势。结果表明:分体组合式沉井是一种可能替代传统大型沉井锚碇的基础形式,分体式沉井比传统沉井具有更好的水平承载性能;模型试验中前井承担的水平荷载比例为65%,远高于后井承担比例;在长期水平荷载作用下,与普通沉井破坏阶段的变形以转动为主不同,分体式沉井平动产生的位移比例约为60%;沉井变形达到稳定所需时间是土压力达到稳定时间的2倍左右,沉井前方土体的最终位移约为初始位移的3倍,且其参与程度随离开沉井的距离而衰减;研究结果为分体式沉井的实际工程应用提供了初步依据。     

南京长江第四大桥北锚碇沉井施工技术方案综述

南京长江第四大桥北锚碇基础为超大陆上沉井,结构规模庞大,其平面规模为目前世界桥梁陆地沉井之首,详细介绍了沉井施工中的地基加固、钢壳拼装、出土下沉、沉井封底等技术方案。     

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇新型沉井基础设计

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为三塔四跨悬索桥。该桥北锚碇基础经多方案比选采用多圆孔环形截面新型沉井结构。沉井中间大圆孔内设置十字形隔墙,圆环内沿圆周均布有小直径井孔。沉井总高43 m,共分8节,第1节为钢壳混凝土沉井,第2~8节均为钢筋混凝土沉井。北锚碇施工中采用不排水下沉、井壁增加空气幕等措施减小施工难度及风险。采用软件FLAC3D对沉井施工过程进行数值模拟分析,评估施工安全性能、施工引起的环境效应及运营加载后锚碇基础的变形等。计算结果表明,沉井分节下沉施工过程中其结构、地面变形均满足规范要求,施工可有效避免对周围建筑物和长江大堤的不利影响。     

马鞍山长江公路大桥南锚碇沉井下沉分析

马鞍山长江公路大桥南锚碇沉井下沉采取“3次接高,3次下沉”的方案.为保证该方案的施工安全,对沉井下沉可行性指标进行验算,并对沉井首次接高期间的沉降量进行预估.计算结果表明,该方案能够满足沉井下沉初期结构本身的安全,保证首次接高期间的沉降量尤其是不均匀沉降量在允许的范围内.南锚碇沉井下沉时,土体采用分区对称的开挖方式,当沉井下沉至标高-34 m左右时启动空气幕助沉,通过对沉井降排水下沉和不排水下沉的过程进行实时监控和分析,有效地确保了该沉井下沉的安全、平稳.     

温州瓯江北口大桥主桥总体设计及结构选型

温州瓯江北口大桥为高速公路和普通国道合建的通道,结合建桥条件对该桥主桥进行总体设计及结构选型。受通航孔位置、净空尺度控制,综合考虑防洪影响、结构受力和施工难度等因素,主桥采用主跨2×800m的三塔悬索桥。南边缆跨跨径为348m,北边缆跨设置6根背索,跨径为230m,两边跨均采用悬吊结构。选取平层合建和双层合建两种加劲梁方案进行比选,最终采用结构受力合理、建设难度较低的双层钢桁梁方案。为解决中塔主缆抗滑移的技术难题,该桥中塔选取整体结构刚度大、抗风稳定性好的纵向A形混凝土塔,并采用设置竖向摩擦板的中主索鞍。中塔基础采用整体性和稳定性好、能承受船舶直接撞击作用的沉井基础。边塔采用H形混凝土塔,钻孔灌注桩基础。南、北锚碇均采用安全可靠的重力式锚碇,北锚采用扩大基础,南锚采用大型沉井基础。     

特大圆形锚碇沉井下沉系数和稳定系数研究

为了解特大圆形锚碇沉井下沉施工中下沉系数和稳定系数变化规律,以武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇高43m、外径66m的沉井基础为背景,运用太沙基理论对3次接高与3次下沉的不排水沉井施工方案各工况进行稳定性验算。结果表明:在前2次沉井下沉过程中,其下沉系数较大,下沉较容易;第3次下沉过程中,其下沉系数减小,下沉较困难,须采取相应助沉措施。沉井的正面阻力和侧摩阻力在各下沉工况下均随着沉井的下沉深度呈线性增加,且正面阻力在沉井节段接高稳定工况下增幅达到最大,在刃脚踏面支承工况下增幅最小,稳定性均满足要求。     

沉井下沉施工过程中的关键技术

沉井基础施工的核心是沉井的下沉,合理的设计是沉井能够顺利下沉的关键。对南京长江第四大桥北锚碇及泰州长江大桥南、北锚碇等几个大型沉井施工中遇到的困难及解决方法进行了研究。结果表明:在沉井的设计中,适当增加其重率以及合理的设置助沉措施是决定沉井能够顺利下沉的关键因素。