武汉岩土所助力江苏常泰长江大桥建设—解决主墩超大型沉井基础设计及施工下沉关键问题

来源:计算岩石力学组 时间:2022-06-28

  常泰长江大桥是一座位于江苏省连接常州市新北区与泰州市泰兴两地的跨长江大桥,是世界上首座集高速公路、城际铁路、一级公路为一体的过江通道,其主航道为主跨1176米的斜拉桥,刷新了公铁两用斜拉桥的世界纪录。主塔基础采用超大台阶型沉井基础方案,其尺寸为:横桥向长95米,顺桥向宽57.8米,平面面积相当于13个篮球场大小;高72米,相当于24层楼高度,是目前世界上在建的最大水中钢沉井基础。沉井终沉设计标高为-65m,超大型沉井基础的安全下沉与运营期沉降评估是大桥建设的关键技术难题。

  中国科学院武汉岩土力学研究所受江苏省交通建设局和中铁大桥勘测设计院集团有限公司委托,系统开展了相关研究工作:(1)建立了不同土层刃脚土体临界宽度和临界深度取土计算公式,现场实施了台阶型取土施工方法,实现了超大型沉井基础的可控下沉;(2)揭示了超深超大基础地基土体破坏机理,提出了超深超大基础三维地基承载力理论公式,提高了地基承载力计算的可靠性;(3)研发了沉井施工期深层平板载荷试验关键技术与装备,实施了超大沉井施工期水下-56m深层平板载荷试验,论证了承载力公式的合理性;(4)开展了主塔沉井大型室内离心机模型试验,揭示了沉井基础终沉到位后在桥梁建设及运营期的变形规律。

  研究成果在常泰长江大桥超大型沉井基础施工下沉过程中得到了验证,为上部结构施工及长期安全运营提供了关键技术支撑,得到了江苏省交通建设局和中铁大桥勘测设计院集团有限公司等单位的充分认可,主墩沉井已于2020年底顺利终沉到位,目前正在进行上部桥梁结构的建设。

  相关研究成果已在线发表于Ocean engineering,《岩石力学与工程学报和《岩土力学等本领域权威期刊上。第一作者为博士生董学超,通讯作者为郭明伟副研究员。

  论文链接:

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801822010393

  https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/CSCD:6987326

  https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=YSLX2021S1041&DbName=DKFX2021

 

图1 主桥总体布置与台阶式沉井尺寸

 

图2 沉井现场施工图

 

图3 沉井施工期现场深层载荷试验

 

图4 沉井离心机模型

 

图5 离心机模型试验结果

 

图6 下沉过程中刃脚土压力典型分布图

(文/图 计算岩石力学组)

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