沪通长江大桥主墩钢沉井浮运施工技术

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1、沪通长江大桥主墩钢沉井浮运施工技术　　【摘要】沪通长江大桥主航道桥设计为双塔五跨斜拉桥，矩形沉井基础，底部为钢壳混凝土结构，顶部采用钢筋混凝土结构。主航道桥主墩钢沉井采用工厂分节段制造、接高拼装成整体，钢沉井出坞后采用拖轮拖带，并采取一系列安全保障措施，保证钢沉井安全浮运至墩位处的施工方案。本文详细介绍了钢沉井的浮运稳性分析、拖轮配置方案及浮运作业等施工技术。　　【关键词】主墩基础钢沉井浮运施工　　1工程概况　　沪通长江大桥是新建沪通铁路的控制性工程，大桥位于江阴长江公路大桥下游45km，苏通长江公路大桥上游40km，全长

2、11km。其中主航道桥（26#墩～31#墩）采用双塔五跨连续钢桁梁斜拉桥，孔跨布置为（142+462+1092+462+142）m。主梁为三主桁结构，主塔为钻石型塔，塔高325m。六个桥墩均采用沉井基础。主航道桥桥式布置见图1。　　主墩采用倒圆角的矩形沉井基础，28#墩沉井总高105m，钢沉井高50m；29#墩沉井总高115m，钢沉井高56m。主墩沉井基础结构见图2。　　钢沉井平面尺寸为86.9m×58.7m，四周倒圆角半径为7.45m，沉井平面布置24个12.8m×512.8m井孔。钢沉井井壁采用双壁板隔仓结构，沉井外壁

3、板厚1.8m，内壁板厚1.3m，井壁间通过隔仓板将井壁分为35个独立隔仓。28#墩钢沉井竖向分八层，高50m，重约13500t。29#墩钢沉井竖向分九层，高56m，重约15000t。　　经过对多个方案比选论证，结合桥址区气象水文条件特点，主航道桥主墩钢沉井采用在工厂干船坞内制造、拼装成整体，浮运出厂，拖轮拖带浮运至墩位的方案施工。　　2钢沉井浮运可行性分析　　2.1浮运稳性分析　　稳性定义：指船舶在外力矩作用下偏离其初始平衡位置而倾斜，当外力矩消失后能够自行恢复到初始平衡状态的能力。　　（1）按船舶倾斜方向分类。可分为横稳

4、性和纵稳性。横稳性指船舶绕纵向轴（x轴）横倾时的稳性，纵稳性指船舶绕横向轴（y轴）纵倾时的稳性。由于纵稳性力矩远大于横稳性力矩，故实际营运中不可能因纵稳性不足而导致船舶倾覆。　　（2）按倾角大小分类。可分为初稳性和大倾角稳性。初稳性（小倾角稳性）指船舶微倾时所具有的稳性，微倾在实际营运中将倾斜角扩大至10°～15°；大倾角稳性指当倾角大于10°～15°时的稳性。　　（3）沉井浮运稳性计算。沉井浮运过程中（沉入河床前）须验算横向稳定性。沉井浮体稳定倾角φ按下式计算[1]。　　沉井稳性计算以主航道桥29#墩钢沉井为例，沉井浮运

5、稳性计算结果见表1。　　沉井在浮运时稳定性满足要求。　　2.2拖带阻力计算[2]5　　（1）阻力分类。浮体运动时，其总阻力Rt可以分为摩擦阻力Rf、黏压阻力Rpv和兴波阻力Rw，其表达式可以写为：　　由于常规船舶黏压阻力一般所占比重不大，且实际上亦难以同兴波阻力分开，故通常把黏压阻力与兴波阻力合并在一起称为剩余阻力Rr。这样船体总阻力又可分为摩擦阻力Rf和剩余阻力Rr两部分。　　（2）沉井拖航阻力计算。根据《海上拖航指南》附件2，沉井正常气象条件下（风力3～4级）的拖航水阻力公式列表计算：　　考虑了被拖物的方形系数δ，浸水

6、部分的船中横剖面积A2和拖航速度V。对《海上拖航指南》剩余阻力计算的形状修正，剩余阻力按下式计算：　　按《海上拖航指南》在对水速度3.0m/s，拖航总阻力为2699.97　　KkN，按经首尾形状修正后的《海上拖航指南》方法计算结果为3117.82KN。　　3拖轮配置方案　　拖航阻力计算是近似的估算，拖航受气象、潮流、被拖物的吃水差、是否产生偏荡等因素影响。实际拖轮使用的过程中还需考虑拖轮的船龄、功率发挥状况、拖缆的强度及实际主机功率等。　　沉井拖带浮运作业配置8艘Z型（全回转）大马力拖轮，主拖合计34000Hp，备拖400

7、0Hp，总计38000Hp。沉井浮运前进方向左右舷各配置两艘帮拖轮（6000Hp、4000Hp），沉井后方配置3艘顶推拖轮（1×6000Hp+2×4000Hp），1艘4000Hp拖轮作为备拖。拖轮配置见图3。　　4钢沉井浮运施工　　4.1拖航路线5　　钢沉井在桥址上游约5.6海里的江苏如皋境内某船厂制造，在该船厂4#干船坞内拼装成整体。拖轮拖带钢沉井从该船厂4#干船坞出发，沿着长江航道向下游移动，拖航路线为：出4#船坞→穿越福姜沙水道→进入浏海沙水道→沿长江38#、37#、36-1#、36#、35#红浮顺江下行→预计到达2

8、9#墩位处→向右转向到达墩位。　　拖航路线见图4。　　4.2航道信息　　（1）福姜沙北水道概况。福姜沙北水道水域范围为长江FB#15浮到长江FB#1浮之间，FB#1至FB#7浮航道弯曲狭窄、水流湍急，FB#7浮至FB#15浮航道相对顺直，本航道航行区域为FB#1-FB#6浮。　　（2）浏海沙水道概况。浏