大跨徑橋梁浮運(yùn)沉井基礎(chǔ)施工期局部沖刷研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，跨江、跨海的特大跨徑橋基礎(chǔ)經(jīng)常采用浮運(yùn)沉井基礎(chǔ)。沉井施工過(guò)程中，由于沉井、水流、泥沙三者的相互作用，將會(huì)產(chǎn)生浮運(yùn)沉井施工期沖刷，進(jìn)而影響沉井施工，因此準(zhǔn)確地了解沉井下沉過(guò)程中的局部沖刷深度對(duì)于沉井的設(shè)計(jì)與施工具有重要的工程意義和實(shí)用價(jià)值。泰州大橋采用2*1080m三塔懸索橋橋型，中塔采用了浮運(yùn)沉井基礎(chǔ)，本文在借鑒國(guó)內(nèi)已有的研究成果，采用河工模型試驗(yàn)對(duì)沉井基礎(chǔ)施工期沖刷進(jìn)行了深入研究。 根據(jù)橋位區(qū)域

2、已有的水文、地質(zhì)資料，建立了河工模型試驗(yàn)的流量、流速、泥沙中值粒徑等邊界條件，應(yīng)用正態(tài)系列模型的試驗(yàn)手段，研究了沉井施工期(下沉過(guò)程中)不同水流動(dòng)力條件下的局部沖刷問(wèn)題。 研究表明：沉井離床面較遠(yuǎn)時(shí)沉井底部有泥沙運(yùn)動(dòng)，但局部沖刷發(fā)展緩慢。隨著沉井下沉河床開(kāi)始沖刷，最大沖刷深點(diǎn)在沉井下方，沉井下游底部流速略大于上游側(cè)對(duì)應(yīng)位置的流速，起始沖刷坑的深度下游呈略大于上游狀態(tài)。再下沉?xí)r，沉井刃腳底部的流速逐漸減小，沉井前沿的繞流淘刷作用得

3、到加強(qiáng)，沖刷的最深點(diǎn)由沉井下方移至沉井前端兩側(cè)，此時(shí)的沖刷坑范圍較小，但深度較大，此后沖刷坑逐漸變大，并迅速向上游方向發(fā)展。下沉?xí)r井下垂向最大流速發(fā)生在中部偏下水層，河床發(fā)生沖刷強(qiáng)烈的時(shí)段主要在沉井下沉初始階段和接近形成最大沖刷坑的前期階段。沉井著床后，床面沖刷形態(tài)表現(xiàn)為沉井下方床面前沖后淤，局部沖刷時(shí)，沉井前端先趨于平衡，墩后的沖刷則持續(xù)緩慢進(jìn)行，沖刷坑流出的水流把墩后泥沙逐漸推向下游，墩后沖刷區(qū)長(zhǎng)度大于墩前和兩側(cè)。 如采用拋

4、石防護(hù)來(lái)保證沉井基礎(chǔ)周邊床面的穩(wěn)定，研究表明小粒徑石塊占多數(shù)的級(jí)配和中粒徑石塊占多數(shù)的級(jí)配的起動(dòng)流速增幅較明顯。受墩體分流作用，沉井迎水兩邊側(cè)處水流渦流作用力十分強(qiáng)勁，因此，確保沉井上游迎水面兩側(cè)角附近石塊的穩(wěn)定至關(guān)重要，只要石塊在該區(qū)域內(nèi)保持穩(wěn)定，其他區(qū)域的穩(wěn)定就有保證。根據(jù)級(jí)配石塊的起動(dòng)位置和位移狀態(tài)，對(duì)沉井周邊床面實(shí)施拋石防護(hù)時(shí)應(yīng)分區(qū)域、按配比進(jìn)行：迎水側(cè)角處以粗粒徑配比為主、其它區(qū)域以中粗粒徑為主，較遠(yuǎn)處和迎水緩流區(qū)、背水掩護(hù)區(qū)