特大超深沉井下沉技术.doc

word完美格式 PAGE 精心整理 学习帮手 特大超深沉井的下沉施工技术 －－江阴长江公路大桥北锚沉井施工实践 刘加峰 上海基础工程公司 【摘要】江阴长江公路大桥北锚沉井是世界第一大沉井，本文根据施工流程，分排水下沉施工与不排水下沉施工两个阶段详细介绍了该沉井的下沉施工工艺及效果，其中重点介绍了深井降水与空气幕在下沉施工中的应用。 前言 江阴长江公路大桥位于江苏省江阴市西山与靖江市十圩村之间，该桥是国家规划2000年前建成“两纵两横”公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江“咽喉”工程。大桥采用一跨过江，大跨径钢悬索桥型，主跨1385m，目前为“中国第一，世界第四”。大桥南北锚采用重力式锚方案。其中北锚锭采用大型深沉井（下称北锚沉井）基础方案。作为吊桥四大件之一的北锚沉井主要功能是将大桥主缆6.4万吨的拉力传给地基，并使北锚锭的竖直沉降和水平位移限制在允许值以内，确保120年“岿然不动，稳如泰山”，是整个大桥工程的关键和核心。 北锚沉井为矩形多孔（格）沉井，长69m、宽51m，制作高度及下沉深度均为58m，内设纵横各五道隔墙，把沉井分为36个格仓，井壁厚度为2m，隔墙厚度为1m。整体规模目前属世界第一，该沉井工艺复杂，难度大，技术含量高，工期紧，自一九九五年九月开工至一九九七年十月竣工，共经历了地基处理、钢壳沉井制作、钢砼沉井制作、排水下沉、不排水下沉以及封底回填等工序过程，其中的下沉施工由于深度深、地质情况复杂且邻近长江大堤等原因给施工带来了很大的难度和风险。 工程概况 沉井共分十一节，第一节高8m（亦即最下面一节），为钢壳砼沉井，其余十节每节高5m，均为钢筋砼结构（见图1）。钢壳沉井是在现场制作现场安装的，钢壳沉井的主要作用是在下沉时克服正面阻力，保证沉井安全顺利地穿越58m土层，下沉到设计标高。按照 图1 沉井平、立面图 原设计要求，沉井按节分为十一次制作，十次下沉。即制作13m后进行第一次排水下沉，然后每制作接高一次（5m），下沉一次， 并要求排水下沉15m后，井内灌水，改为不排水下沉。其理由是：a、排水下沉15m后沉井进入粉细砂层，继续进行排水下沉，易产生流砂现象，使沉井失稳并扰动沉井周边土体，这对作为锚锭基础的沉井是不利的；b、配合排水下沉进行的深井点降水，由于深度深，影响面积大，它所引起的土体沉降，对周边民房、桥墩，特别是直线距离只有240m的大堤稳定造成威胁；c. 每接高5m下沉一次，沉井重心比较低，容易控制偏差。 施工中，在对原设计方案进行研究分析后认为，如按上述方案施工，工期将大大延长，施工成本也将大大提高，为此基础公司根据北锚沉井所处地质条件和以往在长江边沉井下沉施工的经验，经过多次的专家会议论证，提出并确定了如下方案：排水下沉29m（结构极限允许排水下沉30m），不排水下沉29m，分十一次制作，四次下沉的施工方案。即制作至13m，排水下沉12.5m，制作至18m，排水下沉至17.5m；制作至33m，排水下沉至29m；制作至53m，不排水下沉至58m（最后一节5m是在第四次下沉过程中进行的）。这一方案不但可以加快施工进度，而且能大大降低施工成本，但它给下沉施工也带来了较多的难题，具体表现在以下几个方面： a、 大型沉井排水下沉30m史无前例，与其相配合的大面积深坑疏干是排水下沉成功的关键，也是施工中有待研究的课题。 b、.国内现有的常规水力机械吸泥设备多是针对淤泥质土设计的，砂质土的高磨损性对其是个考验，而且在30m高度上能否正常工作也是个问题。 c、如何控制深井降水引起的土体沉降，以保证邻边特别是大堤的安全。 d、超深度的排水下沉，如何满足设计要求的沉井下沉过程中的12点支撑受力工况，从而保证沉井结构的安全。 2 水文地质概况 北锚沉井设计位置距长江大堤约240m，地貌上属长江三角洲冲积平原，地面高程2.25~2.69m，地形平坦，地下水埋深约1.60~2.20m，所处地层均为第四系松散沉积层，主要为亚粘土、亚砂土、粉砂、粉细砂、含砾中粗砂等（见表1）。 表 1 单元 代号 主要岩性 层顶高程m 内聚力 KPa 内摩擦角 摩阻力 KPa 容许承载力KPa 极限承载力KPa 1 亚粘土与亚砂土 互层 +2.4 7 25.6 15 110 277 2 亚粘土与粉砂互层 -2.74 10 30.1 40 175 518 3 粉细砂 -17.54 -27.60 12 33.4 50 215 880 699 4 亚粘土 -41.64 28 24.4 45 225 626 5 含砾中粗砂 -51.64 16 34.7 115 37