长大桥梁深水超大型沉井基础施工成套关键技术研究

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。