明石海峡大桥大直径钢沉箱基础的施工Word文档格式.docx

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建桥附近地质剖面如图1所示,在基岩（花岗岩）上面卧有”神户层”,其上为明石层或上部洪积层,冲积层.神户层为第三纪中新世地层（软沉积岩）;

明石层主要为第四纪更新世地层（洪积砂砾石层）.2号墩（2P）和3号墩（3P）沉箱分别座落在明石层和神户层上.持力层面位于海平面以下约55~70m.气象与海况该地区平均风速5m/s以下的风约占70,20m/s以上风不到l.历史上最大风速发生在1965年9月10日,当23号台风袭来时,达到65m/s（SsE瞬间最大风速高达80m/s）.一般阵风最大风速约为40m/s.设计风速采用150年一遏的海面上平均风速46m/s.最大潮流流速:

在海峡中心附近为4.5m/s（9节）,2P处为3.5m/s,3P处为4m/s.水深在2P处约为45m,3P处为35~40m.吕麓:

矗骂:

口H■田■圈1槊桥附近的地质断面圈（上接第44页）用粉煤灰,可以促使基层板结密实,坚硬和稳定,保证面层铺设砼小方块或砼联锁块的质量,从而提高堆场的使用效果.从工程成本考虑,大面积的使用工业废料粉煤灰,明显地降低了工程成本.采用粉煤灰后,基层的容重明显降低,就经软基加固后的超软基码头而言,对减小沉降无疑是有益的.采用二灰石基层,对码头堆场今后的管理和维修也是有利的.总之,天津港软基码头堆场基层,仓库地坪垫层,道路基层中大量地使用粉煤灰是适宜的,粉煤灰在软基码头的陆域施工中有着广阔的前景.?

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港口工程1991年第3期2.主塔基础结构主塔基础（,3P）处在大水深,强潮流环境中,其形式通过开El式沉井,穹顶式沉井,沉放式沉箱,钢管连续墙式基础等四个方案进行比较后,最终选定沉放式沉箱基础.这种基础,与其它方案比较,所涉及的工种少且简单,完全可甩现有设备进行箍工,其尺寸也与其它方案差不多,以抛石护底层完全可解决施工期局部冲刷和使用期长期冲刷问题.这种基础也有在濑户大桥上应用的经验.经稳定计算结果表明,桥轴向和横向的尺寸差不多,所以采用园形沉箱.其外径2P为80m,3P为78ra,高度分别为70m,67ra.园形沉箱具有在拖航,系泊及沉放时不需要调整方向,容易操作,稳定性好,不易受经常变化着的流向,流速,波浪等的影响,且易根部抗冲刷性能好等特点.主塔基础如图2所示.图2主塔基础的一般图主塔基础结构,如图3,4所示,是根据体由于沉箱底部刀13内部有许多加强肋,不强度计算和构造上要求采用的具有双层壁的易把水下砼浇筑密实,所以在并装时先浇筑园筒形结构,内外壁间距为121’n,外壁板厚50err,厚的底板砼.20mm,内壁板厚1Omm.根据拖运,沉放时稳定后顶整图3沉箱骨架园沉箱是在工厂内分段制造的,即沿高度方向分为7～8层,在平面上则分为16段（一个舱一段）,然后在造船坞内并装成～整其施工顺序:

①海底开挖（到持力层）②钢沉箱拖运,定位,系泊沉放;

③钢沉箱周围防冲刷（护底）层施工,④沉箱内浇筑水下砼.整个工程数量如表1所示.蘑,腿固一一～一要钢呐州嬲蠹在浇.枰港133-程1991年第3期?

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主塔基础工程量表1～～\3P船开挖（m）32O000220000沉箱钢重（t）l5DDO14000护底层（石料）（ms）27D000117000水下砼）254000228000普通砼（m0）88000g30003.1海底开挖用大型抓斗式挖泥船,将海底开挖到持力层,其形状为倒园锥台形,底面直径要比沉箱直径大15m;

开挖坡度,砂砾石层取1:

3,明石层取1:

2,神户层取1:

1.所用的抓斗的容量与重量,根据开挖条件而改变+即粗挖时使用容量大的抓斗.找平底碗时采用重量大的抓斗,底面找平精度为土50cm.3.2沉箱的沉放3.2.1作业时间:

沉箱的定位,系泊和沉放是在自天平潮时进行的,所以各需一天.系泊和沉放作业分别在日最大流速小于2.6m,/s和2.1m,s的时候进行,再加上1天富裕时间.因此,作业时间定为至少低潮天数连续三天的时间.3.2.2沉箱的系泊和沉放设备根据本大桥流速快,流向变化大,平潮时间短,沉箱尺寸很大等特点,考虑大型化,高速化及可靠性等因素,选定了各种配套设备.

（1）沉箱系泊系统系缆索是根据能作业的最大直径定为120mm的.考虑到沉箱系泊的控制性和最大拉力情况采用8点系泊方式（见图5）,一点的系泊系统工作拉力取392×

10.N（400tf）,屈服时拉力取9.8×

10N（1000tf）.系泊系统如图6所示.卷扬机的卷入力和速度,在系缆索连续作业时需要1.96×

105N（20tf）×

30m/rain;

在系泊作业时则需要3.92×

10N（40O旺）×

2mlmin.对前者采用鼓筒式卷扬机,对后者采用直线式卷扬机（收缆装置）.其工作原理见图7.々}f…/…o一.图5沉箱系泊要领（2P）（单位m图6系泊系境/—立L4吣L撰块气赶盲l后气缸反爱瞢伸螭图7直线孟卷抒机工怍原理?

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港r-r-I-程1991年第3期系缆索的连接,可以说是在沉箱安放中一个重大的问题因为在本工程情况下平潮时间很短,要求缩短作业时间,然而如果采用常用的销子连接方式,则销子重量大,作业不便且延长连接时间.因此开发了由公,母金属件构成的缆索装,脱装置（快速连接器）,其动作原理见图8.砟簧图8快砸连接器工作原理

（2）沉放系统沉箱的下沉是通过舱内注水来实现的.注水设备采用潜水泵,按6小时内注完水考虑,需要32台10m./rain潜水泵（一个舱布置2台）.另外,设置了2台备用泵和环形水管（以便备用泵能把水注到各舱内）.此外,为了兰竺_1三皇兰竺船坞内船坞内3P况箱制造船坞内在沉放训练或安放精度不满足需要而浮起沉箱时的需要,在每个舱内布置了1台排水泵（共16台）,其规格为扬程30m,流量3m./rain（3）操作管理系统在钢沉箱沉放时,需要迅速而准确地了解其平面位置,倾斜,距海底的距离,吃水,平衡水箱的水位,潮流大小和方向,各系缆索的长度和拉力,卷扬机和水泵的工作状态等情况.为此在各处布置了传感器,将所反映的信息传递到电子计算机,经处理后显示在监控室内的萤光屏上沉箱系泊和沉放所需的工作台,是在坞内单独制造,用起重船一次吊装在沉籍顶上的.3.2.3钢沉箱的沉放从沉箱的制造到沉放顺序如图9所示.在现场正式安放沉箱之前在小豆岛海上进行了总试运转和练习,以便全面检查系泊系统,沉放系统,操作管理系统的工作状态,并使队伍得到训练这对在恶劣的环境下和在规定时间内准确地沉放沉箱,是完全必要的一个环节.拖堕叵巫小豆岛海上2PT匝作台安装一I试运转训练船坞内小豆岛海上工作古拆卸一—]一———————————————————]r———————————————————一况箱系?

泊沉放卜f工作台拆卸J.【.......【.......................................圜9钢沉箱的制进沉放步骤2P沉箱是1989年3月29日拖到现场于位最低的6月11日,按同样的顺序沉放的2天内顺利沉放的,其主要顺序是:

钢沉箱的2P,3P沉籍几乎都没有倾斜,平面误差也不定位系泊,第一次下沉（到TP一37m）,第二超过5cm.次下沉（约TP--59m）,最终定位,第三次下3.3护底（防冲刷）工程沉着底,超载注水3P沉箱是选择一年中潮3.3.1护底结构的探讨港D-r”程1991年第3期?

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主塔基础处于强潮流,大水探环境中,其周围海底发生冲刷的可能性很大,目此,进行了大量的室内外试验.

（1）实地观测:

1973～】974年间在3P海域上设置9m.高13.5m钢沉井进行了观测,其结果经102天后其周围海底最大局部冲刷深度约达5m.对沉放式沉箱施工来说,冲刷问题可分为以下三种情况:

即①海底开挖时的稳定性,②沉箱沉放时开挖面的稳定性,⑧沉箱安放后周围海底面的长期稳定性等.下面主要介绍后一种情况.

（2）室内模型试验在室内用1/100模型比进行了试验,其结果表明,在2P地质和海况条件下,安放沉箱后约经2周就形成lm左右的冲刷区,而且沉箱刀口下面发生长8m,深0.5m的空洞;

2个月后冲刷区发展到2～3m,刀口下部冲刷深度达l～2m.可见,须采取必要的防冲刷设施.为此,选择了五种护底方案进行比较试验.这些方案有:

海底全铺盖法,抛石护底法,柴捆护底法,柔性百页板式护底法等.根据试验结果与袍工方便情况,最后选定抛石护底法.通过试验得到了护底范围,石块重及层厚等基本数据,即:

①由沉箱周围局部旋涡l起的底流推移力较强的范围为一倍沉箱直径,因此,沉箱周围要环形抛石层保护;

②潮流3.6m/s来说,需要1t重块石;

③从石缝中不淘出底土,就需要四层1t重块石,但如果在底部做倒滤层,则二层块石就可以了根据以上试验结果抛石护面层结构具体采取如下:

①倒滤层,将fl0～80ram石块装入网袋中（其体积约为1.5m/袋,霞量约为1t/袋）,单层摆放;

②抛石层.为减少周围冲刷（在现海底面的抛石界面部位上发生）紧挨沉箱留有环形沟槽.（见图2）,并进行了长期试验,证明了基础是较稳定的.3.3.2现场试验通过大量的室内模型试验确定护底方案后.于J987年6月～l2月间在2P海域上进行了大规模的模拟试验,了解明石层的冲刷特性及考察倒滤层加抛石层的护面结构的有效性.模拟沉箱采用15m,高30m的预应力钢筋砼沉井.把它设置在2P海域明石层上,观察了有倒滤层和无倒滤层情况下其周围的冲刷现象,明确了以下几点:

①当没有护面层时,在一次2.57m/s流速潮时也发生冲刷现象,这说明沉箱设置初期也要有护面层i②有倒滤层（袋装小石）时.能防止冲刷和淘空,可作为初期护面层,效果较好;

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