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常泰長江大橋是一座位于江蘇省連接常州市新北區(qū)與泰州市泰興兩地的跨長江大橋，是世界上首座集高速公路、城際鐵路、一級公路為一體的過江通道，其主航道為主跨1176米的斜拉橋，刷新了公鐵兩用斜拉橋的世界紀錄。主塔基礎采用超大臺階型沉井基礎方案，其尺寸為：橫橋向長95米，順橋向?qū)?7.8米，平面面積相當于13個籃球場大小；高72米，相當于24層樓高度，是目前世界上在建的最大水中鋼沉井基礎。沉井終沉設計標高為-65m，超大型沉井基礎的安全下沉與運營期沉降評估是大橋建設的關(guān)鍵技術(shù)難題。
中國科學院武漢巖土力學研究所受江蘇省交通建設局和中鐵大橋勘測設計院集團有限公司委托，系統(tǒng)開展了相關(guān)研究工作：（1）建立了不同土層刃腳土體臨界寬度和臨界深度取土計算公式，現(xiàn)場實施了臺階型取土施工方法，實現(xiàn)了超大型沉井基礎的可控下沉；（2）揭示了超深超大基礎地基土體破壞機理，提出了超深超大基礎三維地基承載力理論公式，提高了地基承載力計算的可靠性；（3）研發(fā)了沉井施工期深層平板載荷試驗關(guān)鍵技術(shù)與裝備，實施了超大沉井施工期水下-56m深層平板載荷試驗，論證了承載力公式的合理性；（4）開展了主塔沉井大型室內(nèi)離心機模型試驗，揭示了沉井基礎終沉到位后在橋梁建設及運營期的變形規(guī)律。
研究成果在常泰長江大橋超大型沉井基礎施工下沉過程中得到了驗證，為上部結(jié)構(gòu)施工及長期安全運營提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，得到了江蘇省交通建設局和中鐵大橋勘測設計院集團有限公司等單位的充分認可，主墩沉井已于2020年底順利終沉到位，目前正在進行上部橋梁結(jié)構(gòu)的建設。
相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于Ocean engineering，《巖石力學與工程學報》和《巖土力學》等本領(lǐng)域權(quán)威期刊上。第一作者為博士生董學超，通訊作者為郭明偉副研究員。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801822010393
https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/CSCD:6987326
https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=YSLX2021S1041&DbName=DKFX2021
圖1 主橋總體布置與臺階式沉井尺寸
圖2 沉井現(xiàn)場施工圖
圖3 沉井施工期現(xiàn)場深層載荷試驗
圖4 沉井離心機模型
圖5 離心機模型試驗結(jié)果
圖6 下沉過程中刃腳土壓力典型分布圖
（文/圖 計算巖石力學組）