深水基础现状与展望培训课件内容

1、第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心深水基础深水基础现状与展望现状与展望汇报人：龚维第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心4 3基础现状 2深水基础瓶颈 4 4深水基础背景 1 1施工工艺对承载性能影响4 5基础分类：桩 组合基础46嵌岩桩展望第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心n舟山连岛跨海通道n大连湾跨海大桥n厦金大桥n深中跨海通道n琼州海峡跨海通道n渤海海峡跨海通道n国家桥梁建设提出了更高要求1、深水基础背景第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心非洲亚 洲中 国大

2、 洋 洲南 极 洲北 美 洲欧 洲白令海峡D直布罗陀海峡A津轻海峡E博斯普鲁斯海峡C费马恩海峡B印尼巽他海峡FG巴拿马运河 南美 洲马六甲海峡F世界各国更加宏伟的跨海通道工程世界各国更加宏伟的跨海通道工程1、深水基础背景第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心1、深水基础背景海上风电海上风电第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心6 桩基础水平承载力不足桩基础水平承载力不足 波流循环振动波流循环振动 冲刷桥毁加剧冲刷桥毁加剧 软土时变效应软土时变效应桥梁群桩基础台风后的冲刷裸露桥梁群桩基础台风后的冲刷裸露2、深水基础瓶颈 第九届国际桩峰会第九届国际桩

3、峰会东南大学海洋与深水基础研究中心 腐蚀腐蚀2、深水基础瓶颈 第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心沉井基础吸力式基础沉箱加桩复合基础分体式沉井碎石垫层沉箱基础常用的基础的型式管柱基础武汉长江大桥大鸣门桥伊唐岛大桥横滨港横断桥桩基础沉井基础组合基础沉箱基础俄罗斯岛大桥苏通大桥昂船洲大桥鄂东长江大桥沪通长江大桥沪通长江大桥五峰山大桥五峰山大桥泰州长江大桥泰州长江大桥瓯江北口大桥瓯江北口大桥马鞍山大桥马鞍山大桥南京四桥南京四桥名港中央大桥安提里翁大桥厄勒海峡大桥大贝尔特桥桩+沉井组合柱+沉井组合桩+垫层+沉井桩+垫层+沉箱3、基础现状 第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大

4、学海洋与深水基础研究中心A. 桩B.桩-垫层-沉井（沉箱）组合基础C.沉井加桩基础 4、基础分类：第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心 舟山港主通道：钢管桩直径2米，桩长110米。 鱼山大桥： 钻孔桩直径5-3.8米，桩长148米。A.桩基础(钢管桩)第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心A.桩基础（组合桩）大幅提高水平承载力 大芝大桥第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心大桥主桥基础采用大桥主桥基础采用36003600mm-mm-32003200mmmm钻孔桩。钻孔桩。马尔代夫大桥马尔代夫大桥效果图效果图A.桩基础（珊

5、瑚礁超大直径桩）第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心桩直径3.2-3.6米 承载力30000多吨A.桩基础（珊瑚礁超大直径桩）第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心现现场场加加工工双双荷荷载载箱箱 测试顺序下荷载箱测试上荷载箱测试A.桩基础（珊瑚礁超大直径桩）第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心Carquinez桥桥：加利福尼亚州瓦列霍悬索桥。：加利福尼亚州瓦列霍悬索桥。一个锚碇基础坐落于由一个锚碇基础坐落于由380380根嵌入软河床的钢管桩上。根嵌入软河床的钢管桩上。A.桩基础（锚碇基础） 第九届国际桩峰会第九届国际

6、桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心南锚碇基础（2002年加利福利亚三跨悬索桥）我国龙门大桥锚碇基础方案相似A.桩基础（锚碇基础） 第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心v韩国。Total 12 RCD piles with three inclined piles were designed and the diameter of each RCD pile is 3.0m.A.桩基础（锚碇基础） 第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心A.桩基础大直径单桩代替群桩基础，取消承台、取消围堰临时设施，减小阻水率。第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南

7、大学海洋与深水基础研究中心(1)钢管桩钢管桩：200+根，直径2m(2) 碎石垫层碎石垫层：厚3m(3)预制沉箱预制沉箱： 54 68 15mB.桩-垫层-沉井（沉箱）组合基础 (水深40m-70m)第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心陆地预制陆地预制开挖开挖打钢管桩打钢管桩抛石垫层抛石垫层浮运浮运下沉下沉浇筑承台浇筑承台冲刷防护冲刷防护B.桩-垫层-沉井（沉箱）组合基础施施工工过过程程第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心Tappan Bridge先施工沉箱，再打82米H型钢管桩，桩承担30%荷载，沉箱承担70%。合理利用地基土承载力，采用控

8、制沉降原则进行设计。理利用n T合理aE.沉井加桩基础Tappan Bridge第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心 明石大桥比较方案：u 将沉井设置在海底一定深度u 沉井预留孔下沉钢管柱至岩盘u 避开严酷海象和气象条件u 刚度比设置基础小u 竖向荷载由桩承担，水平由沉井承担E.沉井加桩基础第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心南京长江大桥沉井-管柱基础：u 浮式钢沉井代替钢板桩围堰u 采用管柱代替部分沉井，嵌入岩层u 发挥二者的优点u 需要在结构形式、受力机理上进行研究，考虑共同作用南京长江大桥2、3号墩沉井加管柱基础E.沉井加桩基础第九届国

9、际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心沉箱沉箱加桩加桩基础基础施工施工流程流程陆地预制开挖浮云下沉上部施工腔内抽水打钢管桩施工完成E.沉井加桩基础第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心沉箱加桩复合基础沉箱加桩复合基础竖向承载分析竖向承载分析引入桩引入桩- -沉井相互影响系数，建立复合基础沉井刚度、群桩刚度与位移矩阵式：沉井相互影响系数，建立复合基础沉井刚度、群桩刚度与位移矩阵式：计计 算算 图图 示示应用布辛奈斯克公式进行求解：p 沉井刚度计算沉井刚度计算p 群桩刚度计算群桩刚度计算剪切位移法计算单桩刚度：群桩刚度：p 带桩沉箱复合基础的整体刚度计算带桩

10、沉箱复合基础的整体刚度计算第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心沉箱加桩复合基础沉箱加桩复合基础类似带承台的群桩基础，将群桩基础简化为超类似带承台的群桩基础，将群桩基础简化为超大等效直径单桩，建立计算模型，分析复合基础的水平承载性能大等效直径单桩，建立计算模型，分析复合基础的水平承载性能单桩单桩p-yp-y曲线曲线群桩效应群桩效应p-yp-y曲线曲线群桩基础扭转刚度群桩基础扭转刚度沉箱沉箱p-yp-y等效单桩抗弯刚度计算等效单桩抗弯刚度计算程序求解程序求解计算步骤：计算步骤：沉箱加桩复合基础水平沉箱加桩复合基础水平承载分析承载分析等效墩法平衡方程：第九届国际桩峰会第九届

11、国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心5 施工工艺对承载性能影响研究施 工 设 备钢管桩打入施工设备：冲击锤工程应用：江苏如东第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心不同下沉方式的影响冲击锤与振动锤对承载力影响冲 击冲 击锤锤振动锤振动锤冲击锤：影响小，土体强度回复快；振动锤：采用液化土体方式沉桩，影响大，土体强度回复慢。5 施工工艺对承载性能影响研究第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心i和分别为振动沉桩对摩擦力和桩端力影响系数。影响系数是多年前的成果。随着时间的增长，振动锤下沉的桩承载力开始回复，折减系数应重新考虑。5 施工工艺对承载性能影响

12、研究第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会东南大学海洋与深水基础研究中心6 嵌岩桩展望水平计算方法缺少，参考土体进行计算？施工三种类型，施工直径达8米？东南大学海洋与深水基础研究中心第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会Px= 桩轴向荷载， (F)； y = 深度x处桩的水平变形，(L)； p= 沿桩长单位长度的土侧摩阻力；EI= 弯曲刚度， (F - L2);W = 沿桩长分布荷载，(F/L)。p-y 曲线法分析曲线法分析Reese 1997 COM624P 1993 or LPILE 2004东南大学海洋与深水基础研究中心第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会p-y 曲线法关键参数曲线法关键参数1、p-y曲

13、线计算模型曲线计算模型2、初始斜率、初始斜率Ki确定确定3、岩石极限承载力确定、岩石极限承载力确定一、p-y曲线法参数选择东南大学海洋与深水基础研究中心第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会Eir= 岩石初始模量；kir= 无量纲常数；qur = 岩石抗压强度；r=强度折减系数；b =桩直径；xr= 岩面以下深度；krm= 常数，范围0.00050.00005岩石p-y曲线图p-y 曲线法分析曲线法分析东南大学海洋与深水基础研究中心第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会p-y 曲线法分析曲线法分析接近地面岩石破坏接近地面岩石破坏模式模式接近地面岩石破坏模式接近地面岩石破坏模式东南大学海洋与深水基础研究中心第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会p-y 曲线法分析曲线法分析深部岩石破坏深部岩石破坏模式模式深部岩石破坏模式深部岩石破坏模式初始斜率初始斜率Ki确定确定（经验公式）（经验公式）东南大学海洋与深水基础研究中心第九届国际桩峰会第九届国际桩峰会p-y 曲线法关键参数曲线法关键参数3、岩石极限承载力确定、岩石极限承载力确定GSI参数根据参数根据RMR指指标确定标确定RMR系统：系统：1、完整岩石强度2、岩芯质量标RQD3、节理间距4、节理条件5、地下水条件6、节理走向或倾向东南