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世界最大跨度斜拉桥——常泰长江大桥主塔沉井基础顺利下沉到位
作者:brdi 来源:hjc黄金城官网 时间:2021-01-29 浏览量:487

随着常泰长江大桥5号墩沉井基础封底混凝土的浇筑及6号墩沉井基础的下沉到位,标志着由hjc黄金城官网勘察设计、施工监控及监理的世界最大跨度斜拉桥——常泰长江大桥首个施工技术难点被顺利攻克。从2020年1月16日沉井着床,到2021年1月28日下沉到位,共历时378天。常泰长江大桥主墩沉井实现了“主动高效” “安全可控”的下沉目标,为后续上部结构施工奠定了坚实基础。

在创新设计方面,由于主桥跨度大、荷载重,桥塔基础经综合比选,选取了沉井方案。针对超大型沉井基础截面尺寸大、自重重、入土深等问题,设计中首创减冲刷、减自重的台阶型沉井基础。沉井平面呈圆端形,立面呈台阶型,底节尺寸长95米、宽57.8米,面积接近13个标准篮球场大小,为目前世界最大的水中沉井基础。

为确保超大型沉井受力可靠和尺寸精准,设计项目组通过系统的土力学基础理论研究和大型离心机试验,解决了深基础地基承载力分析难题;钢沉井结构设计中提出了基于BIM技术自底向上和自顶向下相结合的建模新方法,快速建立结构三维模型和投影形成的工程图纸,在设计阶段就能直观看到实际空间关系,避免了错漏碰等图纸问题。

对于超大型沉井,将其平稳下沉至地层中指定的设计高程是一项难度极高的技术挑战,尤其6号墩沉井需要穿越总厚度近20m的粉质黏土层,其难度更大。为此hjc黄金城官网联合其子公司中铁桥隧技术有限公司成立了沉井下沉监控现场项目部,共同开展技术攻关。

与中小型沉井不同,超大型沉井的端部土体阻力已成为控制沉井下沉的主要因素,要实现超大型沉井的安全可控下沉,必须对沉井端部土体进行主动高效解除。施工中沉井结构自身与取土设备的布置不可避免地会产生取土盲区,而井壁盲区土体的有效破除就成为了沉井施工的关键环节。通过系统理论研究,监控团队提出了盲区土体“临界深度”和“临界宽度”控制理论,为大型沉井可控下沉提供了理论指导。在沉井取土工艺方面,创新性提出的先中间、后四周的台阶式渐进取土法及取土深度阈值控制原则,使沉井取土施工有序高效、全程可控。

在智能沉井施工监控方面,沉井取土下沉是动态的过程,也是沉井施工风险最高的工序。为实现超大型沉井下沉过程“状态可知”,通过安装在沉井底部的119个土压力传感器及93个钢板应力计、外壁板的72个侧壁土压力传感器、沉井姿态监测和声呐成像设备等,构建了沉井下沉“智能感知系统”。开发了“全过程监测及预警平台”,实时获取监测数据,实现了直观实时展示、智能分析、辅助决策和分级预警等功能。监控团队通过智能平台监测数据和仿真计算结果综合分析研判,及时发送监控指令,指导沉井取土下沉施工,实现由“监测”到“监控”的飞越,确保了沉井下沉全过程可视、可测、可控。

在现代化施工装备方面,工欲善其事,必先利其器,要实现超大型沉井井壁盲区取土,装备是关键。江苏省交建局常泰长江大桥建设指挥部科学领导、精心组织,5号墩、6号墩项目部全力配合,研制了全自动高压射喷破土设备,高效快捷地破除沉井端部盲区土体,极大提升了沉井下沉速度并确保了姿态的平稳可控。针对局部取土盲点,还研制了定点取土机械臂、履带式水下智能取土机器人、龙门式绞吸机器人等现代化的取土装备,彻底解决了沉井在黏土层下沉的难题。

2020年是极不寻常的一年,年初新冠疫情爆发,夏季长江洪水、年末极寒天气,但这都阻挡不了大桥人建桥报国的决心,常泰长江大桥高标准、高质量、高效率地完成了沉井下沉预定目标,为后续主塔、主梁的施工奠定了坚实基础,为今后超大型沉井基础在各种建桥条件下的应用和推广提供了样版。

常泰长江大桥是一座集成高速公路、城际铁路、普通公路三种交通运输方式于一体的跨江桥梁,主航道桥采用了主跨1176米的钢桁梁斜拉桥。针对超大跨度非对称荷载桥梁结构设计上的巨大挑战,大桥设计团队在新结构、新材料、新设备、新工艺等方面展开科研攻关,对桥梁方案进行了一系列创新性设计,实现了“四个首创,五个之最”。

四个首创:首创超大跨度斜拉桥温度自适应塔梁纵向约束体系;首创钢-混组合四塔肢空间钻石型桥塔结构;首创核芯混凝土索塔锚固结构;首创台阶型防冲刷沉井基础型式。

五个之最:最大规模多功能非对称荷载桥梁工程、最大跨度斜拉桥、最大跨度公铁两用钢拱桥、最长CFRP碳纤维大规格拉索、最高强度平行钢丝拉索。

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