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泰州长江公路大桥中塔深水大型沉井基础施工技术

作　者: 高纪兵
导　师: 张雪松；肖文福
学　校: 重庆交通大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 沉井基础河床冲淤预防对策沉井浮运沉井定位沉井下沉技术沉井监测
分类号: U445.557
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国桥梁建设向宽阔水域、外海发展,一座座跨江河跨海的特大型桥梁应运而生,而沉井基础作为大跨度桥梁中较为常用的基础形式之一,有着广泛的应用前景。目前特大型深水沉井基础施工技术面临很多世界性难题,且在国内还没有设计、施工实践提供参考,这方面的研究也少见报道,国外已有的深水基础施工技术能否满足国内深水沉井施工要求,还需结合我国实情和具体桥梁工程进行认真研究。因此依托在建的泰州大桥中塔沉井基础工程,对特大型深水沉井的关键技术进行研究具有非常重要的理论及实际意义。结合现场试验、模型试验、数值模拟和理论分析研究了沉井浮运、沉井位区的河床冲淤变化、下沉定位系统、混凝土浇筑及封底施工工艺、摆振运动形态、施工安全监控系统和施工风险。探讨了沉井浮运时在不同水流速、风速、不同吃水深度工况下的水流阻力及空气阻力情况,分析了沉井位区河床的冲淤变化对沉井精确定位的影响,对不同的碎石粒径保护沉井位区河床底部后的冲刷特征进行了研究。利用数值模拟和规范公式对“钢锚墩+锚系”的半刚性体系进行了计算分析,提出了一些具体的定位措施。考虑沉井侧壁摩阻力作用,对沉井的混凝土施工工艺及封底方案进行了比选分析,并结合数值模拟结果,分析了沉井混凝土施工对河床的影响。探讨了沉井不同风速、流速和锚缆作用下的沉井摆振运动情况。分析了沉井施工全过程的监测情况,对沉井施工的各个风险因素进行定性分析,提出了沉井施工的一些新技术和新方法。研究结果表明,在沉井浮运中沉井迎风面的空气阻力和井孔内壁面的空气阻力不可忽略,随着浮运速度的增大,圆角矩形沉井内壁挡水作用发挥较明显;沉井的河床冲淤变化与沉井的定位、水流力的大小、方向存在着相应关系,利用局部偏位吸泥、冲刷后补抛整平等措施对河床护底有较好的效果,能满足沉井施工期度汛安全,并可增加沉井的整体稳定性;沉井定位采用“钢锚墩+锚系”的半刚性体系时,定位比较精确,操作方便,但应注意河床冲刷和扰动的影响;沉井的封底混凝土施工工艺采用先中间、后四角、最后周边井孔的浇筑顺序较为适宜;由于沉井质量大、且处于深水中、加之水流作用力的影响,沉井出现摆振,并提出了相应的抑振措施;在沉井全过程的安全监控系统中,研发了基于GPS-RTK技术的实时几何姿态监控系统,提出了安全评价和安全警戒模型,对沉井施工的安全性进行预测预报;对沉井施工的各个影响因素进行了定性分析,并提出了相应的规避风险的防治措施。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 深水沉井基础施工国内外发展现状  10-12
  1.2 本文研究的目的  12
  1.3 本文主要研究内容  12-13
  1.4 本文研究依托的背景工程  13-20
    1.4.1 工程概况  13-15
    1.4.2 桥区水文气象、地质条件  15-19
    1.4.3 工程特点及难点  19-20
第二章沉井施工期河床的冲淤变化及预防对策研究  20-36
  2.1 概述  20
  2.2 沉井下沉施工期水文条件的确定研究  20-23
  2.3 沉井着床前对墩位处的冲淤变化研究  23-27
    2.3.1 模型设计  23
    2.3.2 悬浮状态时的局部冲刷  23-27
  2.4 沉井着床后河床的冲淤变化研究  27-31
  2.5 河床稳定措施研究  31-32
    2.5.1 河床稳定措施  31-32
    2.5.2 推荐河床防护稳定措施  32
  2.6 工程验证  32-35
    2.6.1 沉井着床前的实际冲淤变化情况与验证  32-33
    2.6.2 沉井着床后的实际冲淤变化情况与验证  33-35
  2.7 本章小结  35-36
第三章钢沉井的浮运高度及浮运技术研究  36-69
  3.1 钢沉井首次下沉高度及接高位置确定  36-50
    3.1.1 钢沉井首次下沉高度确定的原则和影响因素  36-37
    3.1.2 各主要参数的选定及其计算  37-40
    3.1.3 首次下沉钢沉井高度的确定  40-45
    3.1.4 钢沉井接高位置比选  45-50
  3.2 钢沉井浮运方案及浮运稳定性研究  50-64
    3.2.1 钢沉井浮运阻力计算  50-56
    3.2.2 浮运方案设计  56-58
    3.2.3 钢沉井浮运稳性研究  58-64
  3.3 工程验证  64-68
  3.4 本章小结  68-69
第四章沉井定位系统研究  69-100
  4.1 定位系统概述  69-79
    4.1.1 沉井下沉定位施工方案比较分析  70-78
    4.1.2 结论  78-79
  4.2 沉井锚墩定位系统设计  79-96
    4.2.1 沉井锚墩定位系统布置  79-81
    4.2.2 沉井定位阻力计算  81-89
    4.2.3 沉井定位拉缆设计  89-96
  4.3 工程验证  96-99
  4.4 本章小结  99-100
第五章沉井下沉关键施工技术研究  100-136
  5.1 下沉系数与接高稳定系数研究  100-112
    5.1.1 沉井侧摩阻力计算参数研究  101-104
    5.1.2 沉井下沉端阻力计算参数研究  104-105
    5.1.3 沉井下沉系数与接高稳定系数的计算  105-112
  5.2 沉井下沉关键施工工艺研究  112-121
    5.2.1 沉井取土吸泥方案研究  112-117
    5.2.2 取土吸泥起重设备选择  117-120
    5.2.3 沉井吸泥下沉弃渣方案  120-121
  5.3 沉井下沉及终沉控制技术研究  121-129
    5.3.1 沉井下沉控制技术研究  121-126
    5.3.2 沉井终沉控制技术研究  126-129
  5.4 工程验证  129-135
  5.5 本章小结  135-136
第六章超大型沉井下沉施工监控系统研究  136-143
  6.1 沉井施工监控系统的研究  136-138
    6.1.1 监控系统总体构成  136-137
    6.1.2 沉井几何姿态调控决策系统的研究  137-138
  6.2 工程验证  138-142
  6.3 本章小结  142-143
第七章总结和展望  143-145
致谢  145-146
参考文献  146-155
在学期间发表的论著及取得的科研成果  155

泰州长江公路大桥中塔深水大型沉井基础施工技术

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