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原文传递深厚淤泥层大型陆上沉井施工控制技术研究

论文题名：	深厚淤泥层大型陆上沉井施工控制技术研究
关键词：	跨江跨海桥梁;陆上沉井;深厚淤泥层;施工控制
摘要：	随着中国基础设施建设迅猛发展，一座座跨江跨海特大型桥梁应运而生，先后建成连镇铁路五峰山长江大桥、沪通长江大桥等在世界上具有技术领先地位的超级工程。大型桥梁工程的主塔及锚碇基础对承载及稳定性等要求较高，沉井基础因其承载力高、经济性好等优点，广泛得到应用。由于桥梁跨度越来越大，沉井尺寸也不断突破，超大型沉井在结构受力、施工控制等方面与小型沉井有较大区别，目前沉井设计与施工规范主要是针对小型给排水工程等，在南京长江四桥、马鞍山大桥等工程实践中，发现了较多工艺控制、安全风险等方面的问题。因此提升施工工艺水平，有效控制施工风险，是大型沉井施工亟需解决的问题。　　论文依托连镇铁路五峰山长江大桥北锚碇沉井、瓯江北口大桥南锚碇沉井，针对超大型沉井工程施工方面的技术难题，采用理论分析、数值模拟、现场模型试验、室内模型试验等手段，系统研究了考虑固结效应的砂桩加固技术、沉井支撑转换、沉井开挖取土设备、终沉技术、施工风险控制等，主要研究成果包括：　　（1）基于理论计算与现场试验，揭示了大型沉井地基附加应力分布规律，揭示了36%高置换率砂桩复合地基固结周期，提出考虑涂抹区重叠影响的固结周期计算方法，提出基于含水率变化的砂桩复合地基置换率计算方法，解决了大型沉井临时地基处理难题。　　（2）针对大型沉井结构安全控制难题，提出了大型沉井挠度控制理念及方法，实现大型沉井相对变形精确测量、结构安全定量化控制，通过沉井挠曲协调变形分析及调节，可快速实现复杂支撑条件下沉井姿态和应力调整。　　（3）开展了理论分析、数值仿真及室内试验，通过分析砂袋支撑稳定性情况，提出半刚性砂袋支撑转换为砂层柔性支撑的控制方法，通过采用多节点柔性混凝土支撑，确保沉井前期入土深度较小时，弱包裹条件下的结构安全。针对目前传统“大锅底”开挖方法容易造成大型沉井开裂的难题，开展数值仿真分析，提出多点支撑、预留核心土开挖下沉方法，解决了大型沉井施工下沉结构安全控制难题。　　（4）针对大型沉井在倾斜持力层进行终沉时，存在涌沙、倾斜等施工风险，开展数值仿真分析，提出沉降协调的软弱地层单侧加固、沉井分舱小锅底终沉方法。　　（5）研发了“四绞刀”高效取土设备，解决了高黏地层沉井取土难题。　　（6）针对沉井施工风险，基于理论分析、数值仿真及室内试验，提出了弱侧限条件下沉井纠偏方法、“W型”防涌土开挖技术、拉槽减阻助沉技术及突沉预警方法等。　　研发成果成功应用于连镇铁路五峰山北锚碇沉井（世界最大）和瓯江北口大桥南锚碇沉井（世界第一深厚淤泥覆盖层大型陆上沉井）施工中，填补了多项大型陆上沉井施工技术空白，大力提升了中国建造影响力。
作者：	陈培帅
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	杨晓华
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2021