大型陆上沉井首次下沉砂袋变形特性模型试验研究

以五峰山大桥北锚碇基础、瓯江北口大桥南锚碇基础等大型陆上沉井首次下沉为工程背景,开展砂袋变形特性模型试验,得到沉井荷载、划破砂袋以及拉槽砂袋部分去除工况下沉井隔墙模型(加载梁)的竖向位移和下部砂袋水平位移,分析砂袋支撑承载力和上部砂袋部分去除后下部砂袋的破坏模式。结果表明:沉井荷载施加后加载梁竖向位移和砂袋水平位移较小,未发生砂袋挤压破坏情况;划破砂袋后,砂袋中粗砂未被挤出,加载梁竖向位移与砂袋水平位移均无明显增加;上部局部砂袋去除后,下方砂袋水平向位移明显增加,若采用逐层划出砂袋使沉井过渡到土层支撑的方法,会导致砂袋支撑突然破坏。为了确保沉井平稳地由砂袋支撑转换为土层支撑,预先在沉井节点位置用素混凝土垫块进行置换,避免了大型沉井由砂袋支撑转换为土层支撑过程中沉井结构开裂。

大型沉井基础首次下沉高度选择探讨

为保证大型沉井施工的安全和可行性,从水流引起的冲刷深度、沉井入土稳定性、水上整体浮运安全等方面,对沉井首次下沉高度的选择进行探讨。

超大型沉井首次下沉关键问题研究

结合目前世界上平面尺寸最大的矩形沉井的建设,采用有限元分析和现场监控等手段,对沉井下沉方式、开挖方案、接高高度、地基承载力、下沉和稳定性间的关系进行了研究。排水下沉在施工效率和开挖可控性等方面优于不排水下沉,当有充足降水能力和对周边重要建筑物影响不大时优先采用。在结构受力方面,开挖形成的锅底越大隔墙墙底所受拉力越大;采取措施阻止刃脚外挠时墙底拉力减小;沉井接高越大墙底拉力越小。地基处理方案应根据接高对承载力的要求、保证结构安全的开挖方式、首次下沉期间沉井的稳定性来控制设计;超大型沉井首次下沉阶段一般不会出现下沉困难的情况,考虑重点是沉井接高稳定性和防止突沉和偏沉。研究成果在南京长江四桥北锚碇沉井中得到了成功应用。

巨型沉井首次排水下沉开挖方式研究

五峰山长江特大桥为世界首座跨度超过千米的公铁两用悬索桥,其北锚碇沉井平面尺寸远超以往施工沉井,居世界第一。为防止沉井首次下沉时底部混凝土拉应力过大,提出全断面开挖取土、保持沉井多点支撑的下沉理念,各个隔仓采用"十字开槽"的方式控制开挖量,并结合实时挠度及应力监测,及时对各个隔仓开挖量进行调整,对沉井应力及姿态进行了有效控制。