深水基礎(chǔ)現(xiàn)狀與展望培訓(xùn)課件內(nèi)容

1、第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心深水基礎(chǔ)深水基礎(chǔ)現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀與展望匯報(bào)人：龔維第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心4 3基礎(chǔ)現(xiàn)狀 2深水基礎(chǔ)瓶頸 4 4深水基礎(chǔ)背景 1 1施工工藝對(duì)承載性能影響4 5基礎(chǔ)分類(lèi)：樁 組合基礎(chǔ)46嵌巖樁展望第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心n舟山連島跨海通道n大連灣跨海大橋n廈金大橋n深中跨海通道n瓊州海峽跨海通道n渤海海峽跨海通道n國(guó)家橋梁建設(shè)提出了更高要求1、深水基礎(chǔ)背景第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心非洲亞 洲中 國(guó)大

2、 洋 洲南 極 洲北 美 洲歐 洲白令海峽D直布羅陀海峽A津輕海峽E博斯普魯斯海峽C費(fèi)馬恩海峽B印尼巽他海峽FG巴拿馬運(yùn)河 南美 洲馬六甲海峽F世界各國(guó)更加宏偉的跨海通道工程世界各國(guó)更加宏偉的跨海通道工程1、深水基礎(chǔ)背景第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心1、深水基礎(chǔ)背景海上風(fēng)電海上風(fēng)電第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心6 樁基礎(chǔ)水平承載力不足樁基礎(chǔ)水平承載力不足 波流循環(huán)振動(dòng)波流循環(huán)振動(dòng) 沖刷橋毀加劇沖刷橋毀加劇 軟土?xí)r變效應(yīng)軟土?xí)r變效應(yīng)橋梁群樁基礎(chǔ)臺(tái)風(fēng)后的沖刷裸露橋梁群樁基礎(chǔ)臺(tái)風(fēng)后的沖刷裸露2、深水基礎(chǔ)瓶頸 第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁

3、峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心 腐蝕腐蝕2、深水基礎(chǔ)瓶頸 第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心沉井基礎(chǔ)吸力式基礎(chǔ)沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)分體式沉井碎石墊層沉箱基礎(chǔ)常用的基礎(chǔ)的型式管柱基礎(chǔ)武漢長(zhǎng)江大橋大鳴門(mén)橋伊唐島大橋橫濱港橫斷橋樁基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)組合基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)俄羅斯島大橋蘇通大橋昂船洲大橋鄂東長(zhǎng)江大橋滬通長(zhǎng)江大橋滬通長(zhǎng)江大橋五峰山大橋五峰山大橋泰州長(zhǎng)江大橋泰州長(zhǎng)江大橋甌江北口大橋甌江北口大橋馬鞍山大橋馬鞍山大橋南京四橋南京四橋名港中央大橋安提里翁大橋厄勒海峽大橋大貝爾特橋樁+沉井組合柱+沉井組合樁+墊層+沉井樁+墊層+沉箱3、基礎(chǔ)現(xiàn)狀 第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大

4、學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心A. 樁B.樁-墊層-沉井（沉箱）組合基礎(chǔ)C.沉井加樁基礎(chǔ) 4、基礎(chǔ)分類(lèi)：第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心 舟山港主通道：鋼管樁直徑2米，樁長(zhǎng)110米。 魚(yú)山大橋： 鉆孔樁直徑5-3.8米，樁長(zhǎng)148米。A.樁基礎(chǔ)(鋼管樁)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心A.樁基礎(chǔ)（組合樁）大幅提高水平承載力 大芝大橋第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心大橋主橋基礎(chǔ)采用大橋主橋基礎(chǔ)采用36003600mm-mm-32003200mmmm鉆孔樁。鉆孔樁。馬爾代夫大橋馬爾代夫大橋效果圖效果圖A.樁基礎(chǔ)（珊

5、瑚礁超大直徑樁）第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心樁直徑3.2-3.6米 承載力30000多噸A.樁基礎(chǔ)（珊瑚礁超大直徑樁）第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)加加工工雙雙荷荷載載箱箱 測(cè)試順序下荷載箱測(cè)試上荷載箱測(cè)試A.樁基礎(chǔ)（珊瑚礁超大直徑樁）第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心Carquinez橋橋：加利福尼亞州瓦列霍懸索橋。：加利福尼亞州瓦列霍懸索橋。一個(gè)錨碇基礎(chǔ)坐落于由一個(gè)錨碇基礎(chǔ)坐落于由380380根嵌入軟河床的鋼管樁上。根嵌入軟河床的鋼管樁上。A.樁基礎(chǔ)（錨碇基礎(chǔ)） 第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際

6、樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心南錨碇基礎(chǔ)（2002年加利福利亞三跨懸索橋）我國(guó)龍門(mén)大橋錨碇基礎(chǔ)方案相似A.樁基礎(chǔ)（錨碇基礎(chǔ)） 第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心v韓國(guó)。Total 12 RCD piles with three inclined piles were designed and the diameter of each RCD pile is 3.0m.A.樁基礎(chǔ)（錨碇基礎(chǔ)） 第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心A.樁基礎(chǔ)大直徑單樁代替群樁基礎(chǔ)，取消承臺(tái)、取消圍堰臨時(shí)設(shè)施，減小阻水率。第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南

7、大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心(1)鋼管樁鋼管樁：200+根，直徑2m(2) 碎石墊層碎石墊層：厚3m(3)預(yù)制沉箱預(yù)制沉箱： 54 68 15mB.樁-墊層-沉井（沉箱）組合基礎(chǔ) (水深40m-70m)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心陸地預(yù)制陸地預(yù)制開(kāi)挖開(kāi)挖打鋼管樁打鋼管樁拋石墊層拋石墊層浮運(yùn)浮運(yùn)下沉下沉澆筑承臺(tái)澆筑承臺(tái)沖刷防護(hù)沖刷防護(hù)B.樁-墊層-沉井（沉箱）組合基礎(chǔ)施施工工過(guò)過(guò)程程第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心Tappan Bridge先施工沉箱，再打82米H型鋼管樁，樁承擔(dān)30%荷載，沉箱承擔(dān)70%。合理利用地基土承載力，采用控

8、制沉降原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。理利用n T合理aE.沉井加樁基礎(chǔ)Tappan Bridge第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心 明石大橋比較方案：u 將沉井設(shè)置在海底一定深度u 沉井預(yù)留孔下沉鋼管柱至巖盤(pán)u 避開(kāi)嚴(yán)酷海象和氣象條件u 剛度比設(shè)置基礎(chǔ)小u 豎向荷載由樁承擔(dān)，水平由沉井承擔(dān)E.沉井加樁基礎(chǔ)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心南京長(zhǎng)江大橋沉井-管柱基礎(chǔ)：u 浮式鋼沉井代替鋼板樁圍堰u 采用管柱代替部分沉井，嵌入巖層u 發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)u 需要在結(jié)構(gòu)形式、受力機(jī)理上進(jìn)行研究，考慮共同作用南京長(zhǎng)江大橋2、3號(hào)墩沉井加管柱基礎(chǔ)E.沉井加樁基礎(chǔ)第九屆國(guó)

9、際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心沉箱沉箱加樁加樁基礎(chǔ)基礎(chǔ)施工施工流程流程陸地預(yù)制開(kāi)挖浮云下沉上部施工腔內(nèi)抽水打鋼管樁施工完成E.沉井加樁基礎(chǔ)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)豎向承載分析豎向承載分析引入樁引入樁- -沉井相互影響系數(shù)，建立復(fù)合基礎(chǔ)沉井剛度、群樁剛度與位移矩陣式：沉井相互影響系數(shù)，建立復(fù)合基礎(chǔ)沉井剛度、群樁剛度與位移矩陣式：計(jì)計(jì) 算算 圖圖 示示應(yīng)用布辛奈斯克公式進(jìn)行求解：p 沉井剛度計(jì)算沉井剛度計(jì)算p 群樁剛度計(jì)算群樁剛度計(jì)算剪切位移法計(jì)算單樁剛度：群樁剛度：p 帶樁沉箱復(fù)合基礎(chǔ)的整體剛度計(jì)算帶樁

10、沉箱復(fù)合基礎(chǔ)的整體剛度計(jì)算第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)類(lèi)似帶承臺(tái)的群樁基礎(chǔ)，將群樁基礎(chǔ)簡(jiǎn)化為超類(lèi)似帶承臺(tái)的群樁基礎(chǔ)，將群樁基礎(chǔ)簡(jiǎn)化為超大等效直徑單樁，建立計(jì)算模型，分析復(fù)合基礎(chǔ)的水平承載性能大等效直徑單樁，建立計(jì)算模型，分析復(fù)合基礎(chǔ)的水平承載性能單樁單樁p-yp-y曲線曲線群樁效應(yīng)群樁效應(yīng)p-yp-y曲線曲線群樁基礎(chǔ)扭轉(zhuǎn)剛度群樁基礎(chǔ)扭轉(zhuǎn)剛度沉箱沉箱p-yp-y等效單樁抗彎剛度計(jì)算等效單樁抗彎剛度計(jì)算程序求解程序求解計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)水平沉箱加樁復(fù)合基礎(chǔ)水平承載分析承載分析等效墩法平衡方程：第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆

11、國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心5 施工工藝對(duì)承載性能影響研究施 工 設(shè) 備鋼管樁打入施工設(shè)備：沖擊錘工程應(yīng)用：江蘇如東第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心不同下沉方式的影響沖擊錘與振動(dòng)錘對(duì)承載力影響沖 擊沖 擊錘錘振動(dòng)錘振動(dòng)錘沖擊錘：影響小，土體強(qiáng)度回復(fù)快；振動(dòng)錘：采用液化土體方式沉樁，影響大，土體強(qiáng)度回復(fù)慢。5 施工工藝對(duì)承載性能影響研究第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心i和分別為振動(dòng)沉樁對(duì)摩擦力和樁端力影響系數(shù)。影響系數(shù)是多年前的成果。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，振動(dòng)錘下沉的樁承載力開(kāi)始回復(fù)，折減系數(shù)應(yīng)重新考慮。5 施工工藝對(duì)承載性能影響

12、研究第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心6 嵌巖樁展望水平計(jì)算方法缺少，參考土體進(jìn)行計(jì)算？施工三種類(lèi)型，施工直徑達(dá)8米？東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)Px= 樁軸向荷載， (F)； y = 深度x處樁的水平變形，(L)； p= 沿樁長(zhǎng)單位長(zhǎng)度的土側(cè)摩阻力；EI= 彎曲剛度， (F - L2);W = 沿樁長(zhǎng)分布荷載，(F/L)。p-y 曲線法分析曲線法分析Reese 1997 COM624P 1993 or LPILE 2004東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)p-y 曲線法關(guān)鍵參數(shù)曲線法關(guān)鍵參數(shù)1、p-y曲

13、線計(jì)算模型曲線計(jì)算模型2、初始斜率、初始斜率Ki確定確定3、巖石極限承載力確定、巖石極限承載力確定一、p-y曲線法參數(shù)選擇東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)Eir= 巖石初始模量；kir= 無(wú)量綱常數(shù)；qur = 巖石抗壓強(qiáng)度；r=強(qiáng)度折減系數(shù)；b =樁直徑；xr= 巖面以下深度；krm= 常數(shù)，范圍0.00050.00005巖石p-y曲線圖p-y 曲線法分析曲線法分析東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)p-y 曲線法分析曲線法分析接近地面巖石破壞接近地面巖石破壞模式模式接近地面巖石破壞模式接近地面巖石破壞模式東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)p-y 曲線法分析曲線法分析深部巖石破壞深部巖石破壞模式模式深部巖石破壞模式深部巖石破壞模式初始斜率初始斜率Ki確定確定（經(jīng)驗(yàn)公式）（經(jīng)驗(yàn)公式）東南大學(xué)海洋與深水基礎(chǔ)研究中心第九屆國(guó)際樁峰會(huì)第九屆國(guó)際樁峰會(huì)p-y 曲線法關(guān)鍵參數(shù)曲線法關(guān)鍵參數(shù)3、巖石極限承載力確定、巖石極限承載力確定GSI參數(shù)根據(jù)參數(shù)根據(jù)RMR指指標(biāo)確定標(biāo)確定RMR系統(tǒng)：系統(tǒng)：1、完整巖石強(qiáng)度2、巖芯質(zhì)量標(biāo)RQD3、節(jié)理間距4、節(jié)理?xiàng)l件5、地下水條件6、節(jié)理走向或傾向東南