桥梁特大型深水基础设计施工新技术

成果鉴定会汇报材料桥梁特大型深水基础设计施工新技术2005年1月18日报告提纲一、问题的提出二、项目的研究三、研究成果1、南京长江第三大桥的深水基础

南京长江第三大桥的建设遇到了深水基础问题。南京长江第三大桥的跨江主桥为双塔双索面、钢塔柱、钢箱梁斜拉桥，其桥跨对称地布置为63m+257m+648m+257m+63m。索塔采用“人”字造型。主桥桥位处床体断面呈不对称“V”形，深槽靠近南东岸，靠南岸的索塔即南塔处于水深流急的江中。南塔塔位区覆盖层由粉细砂、细中砂、砾砂、卵砾石等土层组成，基岩为泥岩。覆盖层总厚度为34.5m～39.7m。覆盖层中砂盘（俗称铁板砂）散布，所处深度在7m左右。铁板砂强度很大，对基础设计、施工非常不利。问题的提出南京三桥桥型图南京三桥“人”字型索塔铁板砂砂块问题的提出南主塔南临时墩问题的提出南塔基础是南京三桥设计、施工难度最大的深水急流基础。由于索塔采用“人”字形，所以索塔基础长度很大。南塔的基础平面尺寸达到了29m×84m，其承台高度亦达到了7.5m，为特别大型的流水中基础。南塔位洪水期自然水深最大可超过50m，设计垂线平均流速达到了2.5m/s，最大流速达到了2.9m/s。这种深水急流的程度在以往是很少遇到的，造成设计施工的很大难度。从基础规模、地质、水文条件可知，南京长江第三大桥南塔基础是特大型深水基础的典型代表。问题的提出2、桥梁深水基础的基本情况深水桥梁基础一般采用三种形式，即钢围堰、基桩、承台的组合基础，沉井基础，高桩承台基础；深水急流基础一般只采用前两种基础形式；深水急流基础一般采用下述方式施工：利用导向船及其锚碇系统建立初期平台下放钢围堰或沉井；当钢围堰、沉井进入土层足够深度后，则利用其作为施工平台完成其后全部基础施工。问题的提出3、桥梁深水基础存在的问题桥梁深水基础施工有四大问题需要解决：基础结构在水流中的精确定位问题；施工平台设施在水流冲击下安全、稳定问题；施工平台结构大自由高度问题；施工平台设施的冲刷问题。对于南京三桥南塔这样的特大型深水急流基础，如采用钢围堰、沉井基础，则结构过于庞大、结构阻水面积太大，因而施工难度大、施工造价高、施工工期长。项目的研究1、项目的确立由于南京长江第三大桥对交通、经济、社会起着重要作用，且南塔深水基础具有典型代表意义，交通部和南京市政府均有意愿对南塔深水基础技术进行探索和研究。专家、设计单位也建议进行南塔深水基础的技术研究和创新。南京长江第三大桥建设指挥部决定立项对南塔大型深水基础设计施工进行研究。

项目的研究2、研究的目的通过研究，解决南京三桥特大型深水基础所存在的问题，使基础施工质量好、工期短、造价低。项目的研究3、技术难点基础结构在水流中的精确定位问题的解决；施工平台设施在水流冲击下安全、稳定问题的解决；施工平台结构大自由高度问题的解决；施工平台设施冲刷问题的解决；基础施工造价高、工期长问题的解决。项目的研究4、研究的组织

在南京长江第三大桥建设指挥部的组织下，以南京长江第三大桥建设为依托，以湖南路桥建设集团公司、中交公路规划设计院为主进行研究，并委托哈尔滨工业大学配合进行相关监控、测试工作。研究成果1、南京三桥深水基础设计施工新技术方法

基础设计采用承台、基桩的高桩承台形式。基础施工采用钢护筒、钢套箱自身刚构平台体系的施工方法；即：基础的水下承台采用钢套箱方式施工。钢套箱既是承台施工的围水及抽水后的挡水结构，又是承台混凝土浇筑的模板结构。钢套箱采用设舱壁及设开孔底板的可自浮的形式。利用钢套箱和进入土层的钢护筒形成刚构平台，作为深水基础的施工平台。然后利用该施工平台完成全部基础施工。这里的钢护筒就是基桩施工所用钢护筒。钢护筒在振动锤的振动下进入土层。由于钢套箱、钢护筒本来就是承台、基桩所需要的结构物，而不是另外设置的结构，故上述刚构平台称之为钢护筒、钢套箱自身刚构平台。研究葡成果在刚踩构平捷台形论成以挨前，毒利用卫导向嘉船平拣台及趟其锚行碇系刺统作肾为平碰台，旱以在段水流且中进饮行刚蜡构平公台的凉安装视施工赏。刚构婶平台瓶中的向钢护逢筒只柏要必寨要数壶量就柱可以坟了。悦由于粥对钢纱套箱吴及整遵个系锁统起州定位稳作用副，故背称之关为定忽位钢泥护筒左。南煤京长然江第补三大葡桥采赚用了8根定尖位钢旱护筒态。基础愈施工景的时胖间选刻在洪促水期禽内开害始，识首先岛进行寒导向拿船平压台及婚其锚常碇系狠统布问设，的然后估进行练钢套搁箱的踩浮运语就位廊施工离。全那部基暴础施喉工可钥在洪饼水期飘过后许的一宗个枯酱水季功节内角完成填。8根誉定位磨钢护律筒8根自定位惧钢护滥筒研究嗓成果导向堪船平胆台及碗其锚碇臣系统全布设导向台船浮筹运就帖位定位网船就桌位导向枯船拼踪蝶装及沙锚体嫩、锚曲缆、级定位碎船准僻备钢套铺箱底凝节浮凤运就搅位钢套雄箱底翁节下令水钢套截箱底嫩节制画作、报钢套筝箱块军件制画作锚碇稠系统葱布设而完成阁及调槽整钢套仍箱拼哨接接带高钢套药箱块指件运推输钢套睛箱精丛确定悟位定位很钢护肃筒下映放、尚受振鲜下沉火、定便位钢护废筒、康钢套马箱自傻身刚妻构平勇台体术系的在形成基础沟施工艰全面苏开展鹅并最针终结激束南京脸长江孟第三意大桥脆南塔申深水壳基础种施工迅流程牺、步浸骤：研究做成果2、附基础差方案舅设计根据溜南京呆长江拆第三宅大桥杠的具颤体情惕况，较结合腾本研址究，惊在钢舌壳混塌凝土俘沉井地、钢胆围堰迈加钻搁孔桩倚、高快桩承忘台三熔种基颈础方陡案中围选择均了高达桩承颠台基垫础方挣案为丛南塔遭基础宝设计赌方案浸。承台观为哑赴铃形冠，平披面尺喷寸为84福m×搂29葬m。厚赢度为7.种5m，圆罢形部抛分基并桩，愤即主肉承力只基桩针的直句径为3.堤0m，矩驱形即咐系梁唇部分拥基桩孤直径泽为2.朗5m。研究待成果3、防钢套寒箱的剪主要姓结构蜘设计钢套侄箱根扎据承母台形点状，盲同样让采用阿哑铃则形状疫，平饺面尺旁寸为84币m×泛29猜m，总态高度拆为24庙.1临m。钢套秀箱采吊用有哥底、请底板杠预留助护筒收孔、徒双壁扔自浮怀式结意构。在钢资套箱膛底板第护筒团位置伸，设临置了猛定位连钢护须筒的团下层扩导向尘装置荐。钢套寄箱的从设计腰考虑州了其锯在定妇位钢枝护筒水上支里承的捞悬挂什构造岁。研究秧成果4、午技术育难点田的解道决方役法对于宪本研银究项陕目中脆的上麦述五源项技懂术难巾点，桐采用艘下述气方法拢一一历解决法：基础喜结构暗在水馒流中社的定旧位问沙题选择制在无浇波浪宰或波艺浪很占小的巧时机逆，利广用锚槽碇系出统的厨调整炉，首屈先定室位钢乘套箱锐，然森后利须用钢说套箱偿的夹膨持下拥放钢绵护筒故，通粗过进吐入土明层的缺钢护贞筒反荣过来芝又使嫌钢套梯箱固躺定，法从而态达到肝钢套犹箱、士钢护抖筒均丑精确惑定位糟的效蛙果。施工牲平台傲设施母在水甩流中塞的安钞全稳横定问浑题在钢似护筒握、钢萌套箱哗自身养刚构春平台策形成阁以前状，利窜用导同向船刺平台属及其愚锚碇员系统城稳定逆施工跃设施引；在璃刚构雕平台傲形成烧后，揭刚构忍平台拳作为慕施工恢平台乘具有训足够抹的安弱全、壁稳定享性。施工董平台民结构触的大岁自由脊高度程问题以大态直径忙的钢认护筒从作为团支承安桩，缝保证短了平缓台支彼承桩茎的刚吩度；减钢套顷箱沉智入水冶下，猜对钢锡护筒牵形成周夹持奋，使难钢护舅筒从柴水面敬开始粗的自横由高慌度变唇成了炒从钢蛾套箱吊底开蜂始的档自由奏高度蜻，则溉自由宁高度秒很大射程度秘地减卫少，蠢从而进解决始了大承自由宽高度步问题洁。研究挂成果施工洒平台栽的冲拍刷问梅题由于盐本施肺工平读台阻渣水面队积小凭，因练而所呆受到洽的冲揉刷不小大，付特别膜是基琴础施蒜工能辜在一捞个枯王水期迈结束需，钢固护筒秃所受闭的冲金刷更他小，布故该秀平台凝施工她方法童能自榆然解阅决冲岭刷问钱题。基础毯施工扫造价孕高、赤工期敏长问所题的悼解决由于财钢套派箱结迷构不锦象钢款围堰殖、沉绕井结遥构一赠样庞仁大，辜以及京不存华在钢脆围堰喜、沉卷井一左类结良构在愉土层竹中的除下沉刮嵌固宵施工哲，本葛新技雹术的施基础双施工碌工期原很大便程度疮地减齿少，苍造价蒸也很掩大程农度地顺降低擦。研究反成果5、导向拿船平牵台及掌其锚锐碇系怖统的些布置崭、分数析、渴计算采用鹿多船辫组拼踪蝶方式送布置减导向俘船平县台，悠及相够应布参置锚赶碇系膜统，萍以适杂应84令m大长总度的奏基础包情况馆。通过爪分析方、计杏算以焰使导搅向船版平台束及其筋锚碇辨系统映布置晓合理异、安负全。研究柄成果6、济钢护抚筒、正钢套言箱自损身刚注构平鸭台施桶工过今程力衔学分赶析考虑摩冲刷钩后的市刚构劫平台粪在水袖流的桑冲击抚下，再受力葵是安敌全的崇。在刚叉构平唤台的既形成撒过程殖中，皇结构渡受水汤流作螺用也锄是安毒全的言。8.4946.51m8.4914.363.64m5.79m28.21m16.43FFFFFFFFqqqq18.46PPPP套箱搞－护丛筒－间土体拍纵、肾横向撤计算杠简图研究抓成果7、粥导向办船平卡台及完其锚步碇系丙统平代面位均置变卵化状鼓况的透分析撒、计葬算分析鹿、计鱼算得煎出的鼓结论绝：导向叨船平晚台及票其锚个碇系姿统平洞面位铺置的畏变化授是影银响结简构精旬确定务位的独主要老因素具；平面课位置撒变化猎是由臂波浪线引起剑的；平面胁位置绵变化趁大小蕉与波扯高有查关；为保誓证结迟构的过精确咽定位隆，定穷位施症工时骗机应循选择滋在无云波浪胳或波坑浪很这小的关时机箭。研究泡成果8、敌基于药光纤棋