润扬长江公路大桥南锚碇设计施工监测
大体积混凝土的配合比设计及其工程应用
Ｏ ０ ２ ４ ４ ８ ７ ２ ９ ｉ０ １４ １８ ６ ２ ４ ６
时问 （ ｈ）
不好的情况下 ， 水泥的水化热将 在混凝土内部 积蓄 ， 从而引
起混凝 土内部温度上升 。 如果内外混凝 ｔ温差过大 ， 产生的
Ｍ ｉ ｓ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ａ ｓＣｏ ｃ ｅｅ ｘ Ｄｅｉ ｎ ｐｉ ｔ ｆＭ ｓ ｎ ｒ ｔ ｇ ｃ ｏ
ＨＵ ＮＧ Ｙ ｎ—ｂｏ Ａ ｕ ａ ＬＵ Ｊａ Ｉ ｉｎ—ｚｏ ｇ ｈ ｎ ＭＡＯ Ｙｏ ｇｉ ． ｎｌ ｎ
前 言
日本建筑学会标准 （Ａ Ｓ ）对大体积混凝土的定 义是 Ｊ Ｓ５
度 的均匀性是非常有利的 。
３ ５
３ Ｏ
２ ５
２ Ｏ
ｌ ５
ｌ ０
时间 （） ｈ
利 于减少大体积混凝土 内部温度的上升。
但 由于中热水泥的资料相当有限 ， 了水利工程外 ， 除 在
桥梁、 建筑等工程 ， 大体积混凝土所采用的水泥更 多的是矿
图 ２ 不 同 粉 煤 灰 掺 量 时 水 泥 的 水 化 热
【 日 ２ｏ＿ ＿ 收稿 期］ｏ５７ ２ ０１ 【 作者简介］魅 ，１ －， 工 ， ｆ 技推 工 黄 ￣９ ）珲撕 从 术广 作 （７ 助 ０ 事划．
化放热曲线和混凝土的绝热温升 曲线 ， 不掺粉煤灰 、 ３ ％ 掺 ０
大体积混凝 土配合 比设计 中主要考 虑降低 水化热 ，减 小混凝土的绝热 温升 ， 同时结合工程实际情况 ， 从原材料优
粉煤灰和掺 ４ ％粉煤从 时水 泥的 ７ 水 化热分别为 ３０／ 、 ５ ｄ ０Ｊ ｇ
２ １／ 和 ２５／ ， ４ ％粉煤厌 和掺 ４ ％粉煤灰时混凝 土 ６Ｊ ｇ ２Ｊ ｇ 掺 ０ ５ 的 １ｄ的绝热温升相差 ３ ０ ℃左右。 试验表 明粉煤灰可 以很 明
深厚覆盖层释水变形理论与工程应用-河海大学科技处
饱和非饱和软土渗流变形模型
庄超
10
博士研究生
河海大学
河海大学
多层含水系统水文地质参数确定方法
主要完成单位及创新推广贡献
河海大学作为本项目的独立完成单位，在项目的立项、研究、成果凝练和工程应用方面作出了重要贡献，在项目中起到总体方案策划和技术路线制定的关键作用，并负责项目执行过程中的组织、协调、科研工作落实、成果整理、评审鉴定等工作。
河海大学深厚覆盖层释水-变形特性与基础施工安全控制课题组长期从事覆盖层变形特性及其工程应用领域的科研和教学工作。为满足深厚覆盖层地下水资源、地质环境及大型工程安全需求，十多年来围绕深厚覆盖层变形机理、水文地质参数获取技术、大型工程地层变形控制及监测测试技术等进行了大量的科学研究工作，在软土释水-变形规律及参数确定方法、控制沉井基础安全施工的注水助沉技术、基础外水压力控制技术和周边地层变形安全控制技术、基础与地基相互作用监测技术等方面取得了一系列成果，丰富了水文地质学理论和方法。研究成果已直接应用于解决深厚覆盖层大型基础施工及控制问题，先后在江阴长江公路大桥、润扬长江公路大桥、苏通大桥、泰州长江公路大桥、南京市地铁工程、南京市过江隧道等工程中得到了成功应用，相关监测测试技术和方法已推广应用于水利水电、电力、矿山等行业中，取得了巨大的社会经济效益。
申请发明专利
(1)周志芳，赵燕容，王锦国，王仲夏。一种智能控制钻孔地质参数测量装置，发明专利，申请号：CN201410391692.7
(2)刘国庆，周志芳，吴蓉，王锦国。多孔介质含水层水-热耦合砂槽物理模型试验系统，发明专利，申请号：CN201320092133.7
实用新型专利
(1)周志芳，杨建，余钟波，吴蓉，黄勇。钻孔振荡式渗透系数取值试验气压式水头激发装置，实用新型，ZL200820030982.9
润扬大桥工程案例分析分析解析
（4）锚碇
采用重力式锚体、预应力锚固系统。锚体长64.272m、宽53.7m、高 42.59m，主要由锚块、散索鞍墩、鞍部后浇段、后锚块侧墙及预应力 锚固部分组成。初步设计、技术设计阶段对锚碇基础分别采用冻结法、 地下连续墙、沉井等方案进行技术经济比较，为稳妥起见，最后采用带 案投标方案。 南锚碇位于镇江市润州区大伍西村，距江边大堤540m，距达标大堤 270m。南锚碇基础围护结构采用冻结排桩方案，基础平面尺寸为 70.5×52.5m矩形结构。共布置140根φ1.5m的钻孔灌注桩，桩中心 距1.70m，桩底平均标高-32m。在排桩外侧利用冻结工法形成冻结止 水帷幕，冻结深度-37m，冻结壁厚1.3m，冻结帷幕底脚注浆保护。围 护结构形成后，共分7次开挖土体，分层设置支撑，支撑采用对撑加角撑 结构形式，直至开挖至基岩▽-26m。开挖完成后，分层分块浇注底板、 填芯砼、顶板。 北锚碇位于镇江市丹徒县世业洲尾部南侧，是润扬大桥控制性工程，采 用钢筋砼结构，砼方量达16万方，建成后将承受6.8万吨的主缆拉力。 北锚碇基础外包主体尺寸为69m（长）×50m（宽）×48m（深）， 基坑围护结构采用1.2m厚的地下连续墙，墙体平均深度约53.0m。
润扬大桥工程案例分析
一、项目背景及工程概况
• 润扬长江公路大桥(以下简称润扬大桥)是江苏省“四纵四横四联”公 路主骨架和跨长江公路通道规划的重要组成部分，北联同江至三亚、 北京至上海国道主干线（沂淮江高速公路），南接上海至成都国道主 干线（沪宁高速公路）。建设润扬大桥对于京沪、沪蓉两条国道主干 线的联接畅通，完善我国和我省公路网总体布局，缓解过江交通难的 矛盾，更好地发挥长江黄金水道的作用，加强镇江与扬州两市联系， 扩大内需，拉动经济增长，实现江苏省乃至长江三角洲区域的经济共 同繁荣都具有十分重要的意义。 润扬大桥北自扬州南绕城公路起，跨经长江世业洲，南迄于312国道， 北联同江至三亚国道主干线，南接上海至成都国道主干线。工程全长 35.66公里，由北接线、北汊斜拉桥、世业洲高架桥、南汊悬索桥、 南接线和南接线延伸段6个部分组成 。其中南汊主桥为主跨长 1490m的单孔双铰钢箱梁悬索桥，目前位居 “中国第一、世界第 三”。北汊主桥采用（176+406+176）m的三跨双塔双索面钢箱 梁斜拉桥。从扬州南绕城公路至镇江312国道采用双向六车道高速公 路标准，设计车速100公里/小时；南接线延伸段采用双向四车道高速 公路标准，设计车速120公里/小时。工程概算总投资约57. 8亿元， 建设工期5年，于2000年10月开工，2005年5月1日提前建成通车。
润扬大桥养护手册
润扬大桥养护手册一、引言润扬大桥位于中国江苏省扬州市，是一座重要的交通枢纽，连接着长江两岸。
为了保证桥梁的安全运营和延长使用寿命，特编写此养护手册，给予桥梁维护人员详细的操作指南和养护流程。
二、桥梁概述润扬大桥是一座公铁两用的斜拉桥，全长3500米，主跨1200米，桥塔高度达到215.5米，设计寿命100年。
桥梁主要由桥面、斜拉索、塔柱和基础组成，其中斜拉索是支撑桥面荷载的关键部分。
三、养护原则1. 定期养护：进行常规巡检和维护，遵循预防维护的原则，提前发现和处理潜在问题，防止桥梁损坏扩大。
2. 及时响应：对于异常情况和突发事件，应立即响应和采取相应的紧急维护措施，确保桥梁安全。
3. 科学技术：采用先进的养护技术和设备，提高工作效率和质量，确保养护工作的可持续发展。
四、养护内容及频率1. 桥面养护：a) 清扫：每周清扫一次桥面，清除积水、杂物和泥沙。
b) 洗刷：每季度洗刷一次桥面，保持干净整洁。
c) 防水涂层：每年检查一次桥面防水涂层，并进行修补和更新。
2. 斜拉索养护：a) 定期巡检：每月对斜拉索进行一次巡检，主要检查张力、锚固和连接处是否正常，是否出现腐蚀和断丝等情况。
b) 清洁养护：每季度对斜拉索进行一次清洁，去除积尘和杂物，防止腐蚀。
3. 桥塔养护：a) 表面清洁：每年对桥塔进行一次清洁，去除污垢和沉积物。
b) 混凝土修补：每两年对桥塔混凝土进行一次检修和修补，防止腐蚀和裂缝扩大。
4. 基础养护：a) 监测：每周对桥梁基础进行一次监测，特别关注地基沉降和土壤腐蚀情况。
b) 维护：根据监测结果，及时采取相应的维护措施，如补强地基、修复腐蚀等。
五、养护工具和设备1. 清洁工具：高压水枪、扫帚、清洁车等。
2. 检测仪器：张力计、超声波探伤仪、地基位移监测仪等。
3. 维护设备：混凝土修补设备、防腐涂层喷涂机等。
六、紧急事故应急预案1. 自然灾害：如台风、地震等，应立即关闭桥梁，并通知相关部门，进行安全评估和抢修。
润扬长江大桥
润扬长江大桥润扬长江大桥于2000年10月20日开工建设，她跨江连岛，北起扬州，南接镇江，全长35.66公里，主线采用双向6车道高速公路标准，设计时速100公里，工程总投资约53亿元，工期5年，2005年10月1日前建成通车。
润扬大桥连接京沪、宁沪、宁杭三条高速公路，并使这三条高速公路和312国道、同三国道主干线、上海至成都国道主干线互连互通，成为长三角地区又一重要的路网枢纽。
关键技术：1 超大规模地下连续墙工程润扬大桥悬索桥北锚碇位于长江中间的世业洲尾部，基础距长江大堤仅70m，锚区内断裂带、破碎带分布广泛，基岩风化程度极不均匀，局部裂隙发育，基岩面局部起伏大。
以淤泥质亚粘土和粉细砂为主的覆盖层厚度约50m，地下水位高，与长江的水力联系密切。
在此复杂的地质水文条件下，北锚碇要承受主缆传递的约6.8万吨的拉力，基础结构形式的选取是关键。
通过带案招标，由专家评审选取了有利于永久结构受力的基础形式——矩形地下连续墙支护结构。
基础平面尺寸69×50m，基础底标高-45m，开挖深度达50m，支承在弱、微风化岩顶面。
作为挡土及防渗结构的地下连续墙墙体厚仅1.2m，平均深度53m ，最大深度达56m，嵌入弱风化、微风化岩中。
如此规模的超深基坑被中科院孙钧院士称为国内第一、世界罕见。
2排桩冻结法的首次采用鉴于南锚锚区地质水文条件复杂，该项工程采取“带案招标”的方式，经过专家组对众多投标方案——沉井、地下连续墙、冻结、地下连续墙加冻结、排桩加冻结等方案的反复论证，最终确定采用排桩冻结基坑围护方案进行基坑施工。
排桩冻结法施工方案基本思路是以人工制冷冻结含水地层，形成冻结帷幕墙体作为基坑的封水防渗结构，以排桩及内支撑系统抵抗水土压力。
排桩冻结法是一种全新的基坑施工工法，应用于桥梁基础工程，在国内属于首次，尚未检索到国外使用该工法进行敞开式、大面积、深基坑施工的实例。
3 深基坑信息化施工技术润扬大桥悬索桥南北锚碇基坑均属超大深基坑，国内尚无类似设计和施工经验，在开挖过程中，全面采用了信息化施工方法，对结构的内力、位移、变形及水土压力、温度变化等情况进行全面系统的监测监控，并运用正、反演分析，对基坑施工及时提出有效的指导性意见，为施工中科学的决策提供了有力的支持，保证了基坑施工的快速安全。
润扬长江大桥南锚碇超深基坑围护冻结法施工温度场全过程模拟
（在 !/ 边界上 ） （- ）
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（在 !- 边界上 ） （4 ）
(! , (! , (! * （ 0 ） （: ） .% +& .& +’ .’ " ! !1 （在 !4 边界上 ） (% (& (’
指标。 -2 -2 : 假定拥有第三类边界的单元，其第三类边界只 在 T6 边上。 -2 4 计算模型 以地表面基坑长跨度中点作为坐标原点， 垂直向下取为 长跨度方向取为 O 轴。依据原型的对称性， 取一半 Q 轴正向， 作为计算模型。模型墙背侧取 /H-2 56， 依据计算假定， 地表 ::6 以下为新鲜花岗岩，故墙底方向取 4/6，取至地表以下 共 .76。计算域范围为 -7H U .76。采用三节点三角形单元， 划分单元 -H:: 个， 节点 /:.- 个； 计算模型如图 / 所示。 钻孔 灌注桩和土体的材料特性如表 /。
工程测量技术变形监测：后方交会法水平位移监测
等级
相邻基准点 的点位中误
差(mm)
平均边长 (m)
测角中 误差(″)
最弱边相对 中误差
一等
1.5
＜300 ＜150
0.7 ≤1/250 000 1.0 ≤1/120 000
二等
3.0
＜300 ＜150
1.0 ≤1/120 000 1.8 ≤1/70 000
三等
6.0
＜350 ＜200
1.8 ≤1/70 000 2.5 ≤1/40 000
xp
xB
xBp
xB
a Kb 1 K2
y p yB yBp yB K xBp
a (xA xB ) ( yA yB ) cot
b ( yA yB ) (xA xB ) cot
c (xC xB ) ( yC yB ) cot
d ( yC yB ) (xC xB ) cot
四等 12.0
＜400 2.5 ≤1/40 000
作业要求
按国家一等三角要求施测 按国家二等三角要求施测 按国家二等三角要求施测 按国家三等三角要求施测 按国家三等三角要求施测 按国家四等三角要求施测 按国家四等三角要求施测
测角后方交会
• 基准点：A、B与C
• 观测量：角度a与β • 求点P的平面坐标
后方交会法水平位移监测
武汉长江大桥
1957
南京长江大桥
1968
九江长江大桥 润扬长江大桥
芜湖长江大桥
安徽省芜湖市的芜湖长江大桥，全长10616米，是 目前中国最长的公铁两用桥。跨江主桥长2193米， 大桥主跨312米，是我国迄今为止公铁两用桥中跨 度最大的桥梁
铜陵长江大桥
安庆长江大桥
水平位移监测网的主要技术要求
润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础基坑围护设计_裴捷
第28卷 增刊 岩 土 工 程 学 报 Vol.28 Supp. 2006年 11月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Nov., 2006 润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础基坑围护设计裴 捷，梁志荣，王卫东（上海申元岩土工程有限公司，上海 200011）摘 要：润扬长江公路大桥是目前国内跨度最长的悬索桥，它的锚碇基础也是目前国内最大的。
南锚碇基础深基坑支护采用了钻孔灌注桩排桩加多道支撑挡土，2 m厚冻土薄壁隔水的新型设计和施工工艺，称为排桩冻结法。
这种方法是国际首创，必然面临许多未知问题和挑战。
其中主要是冻胀和冻胀力，开挖后产生的温度应力和锚体混凝土的设计等问题。
通过一系列的研究和工程实测，得到了若干初步结论。
关键词：排桩冻结法；冻胀；冻胀力；温度应力中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2006)S0–1541–05作者简介：裴 捷(1945–)，男，上海人，工学博士，教授级高级工程师，主要从事岩土工程地基基础理论研究。
Enclosing construction design of south anchor cushion foundation pit in Run-YangChangjiang River Road Suspension BridgePEI Jie, LIANG Zhi-rong, WANG Wei-dong(Shenyuan Geotechnical Engineering Co., Ltd., Shanghai 200011, China)Abstract: Run-Yang Changjiang River Road Bridge is the longest suspension bridge and its anchor foundation is also the largest in China at present. Filling piles and multilayer support and new design and execution technique of 2-m thick frozen soil thin wall water gushing are adopted in South Anchor Cushion Foundation Pit, namely the freezing method of row piles. The method is first brought forward internationally, so many problems and challenges would be met, such as frost boiling and frost boiling force, temperature stress after excavation and concrete design of anchor cushion. Some primary conclusions are drawn through a series of researches and actual measurement.Key words: freezing method of row piles; frost boiling; frost boiling force; temperature stress1 设计特点和难点润扬长江公路大桥由南汊悬索桥和北汊斜拉桥组成。
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2002-1-24（第2层土方完成） 2002-3-20（第3道支撑完成） 2002-5-20（底板浇筑始） 2002-6-13（ 基坑填芯）
I 2 - I 1 4 冻胀历时曲线图
-200 -150 -100
-50
0 0
50
100
150
200
1
250
300 mm
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
基坑长边 0.35MPa 0.40MPa 0.40MPa 0.30MPa 0.10MPa 0.50MPa 0.75MPa 0.50MPa
基坑短边 0.40MPa 0.45MPa 0.40MPa 0.30MPa 0.20MPa 0.55MPa 0.70MPa 0.40MPa
1200 1000
800 600 400 200
# 380个温度传感器 # 389个各类应力应变传感器
24 根35~40米测斜管 44 个水平垂直位移测量观测点 30 个地下水位监测点 所有传感器测读一遍就达2779个数据 整个监测期间共测读了50多万个数据
J
P134
P126
I
P121
P118
A
B
P12
P21
C
P30
*
*
*
* *
P100
H
P91
冻涨率 %
6。45
4。80 3。26
现代设计集团据实测反算的冻涨力
工况 0~3米 3~13米 13~24米 24米以下 一 0.18MPa 0.18MPa 0.18MPa 0.00MPa
二 0.18MPa 0.78MPa 0.58MPa 0.00MPa
河海大学据实测反算冻涨力
工况 一
二
深度范围 0.0~3.0M 3.0~13.0M 13.0~24.0M 24.0~29.0M 0.0~3.0M 3.0~13.0M 13.0~24.0M 24.0~29.0M
-26.000
φ1500钻孔灌注桩
坑底
-25.000
-30.000 -32.000 -35.000
I-I剖面图
22
温度（℃）
20 10
0 -10 -20
20 10 0 -10 -20
20 10 0 -10 -20
20 10 0 -10 -20
20 10
0 -10 -20
20 10 0 -10 -20
3732
测点二
14941 18604 20638 17489 15064
8353 2424
测点三
14941 18604 20638 17489 15064
冻土的生 成与地下 水的流动 有关
冻土的温 度控制不 变，但冻 涨还不断 增加
I2-I14实测位移曲线图
-200 -150 -100
-50
0
0
1
50
100 150 200 250 300
mm
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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14
15
16
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18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
深度 m
0 -200 -400
12月27日 1月28日 2月15日 3月1日 3月7日 3月16日 3月23日 3月26日 3月30日 4月2日 4月8日 4月15日 4月22日 4月28日 5月4日 5月11日 5月17日 5月26日 6月1日 6月7日 6月13日 6月19日 6月25日 7月1日 7月10日 7月24日 8月4日
冻结管
-5.000
I
冻胀力测孔及冻土壁温测孔截面展开图 (截面号：A、B、C、F、G、H、J) I
图例： 测斜孔 测温孔
水平土压力测孔
φ1500钻孔灌注桩
冻结管
冻土壁（设计值）
-10.000
图例： 温度传感器
水平土压力计
-15.000
-20.000
I
冻胀力测孔及冻土壁温测孔截面展开图 (截面号：D、E、I)
土体测斜管
-25.000
φ1500钻孔灌注桩
FT4-7
-30.000
-32.000
图例： 温度传感器
-35.000
温度
FT3温度变化历时曲线图
18
FT3-1
FT3-2
13
FT3-3
FT3-4
8
FT3-5
FT3-6
FT3-7
3
FT3-8
-2
-7
-12
深
液
-17
井
氮
降
补
冻
底 板
基坑填
结 停
-22
水
强
第3~7层土方开挖
3
9
10
设计和施工中的要点和难点
基坑围护设计和施工：
冻土与结构的相互作用 冻涨力的控制和温度应力
隔水，降水设计和施工：
冻土封闭的判断 基岩涌水大于土体中疏干能抽出的水
锚碇基础混凝土块体：
是否要配筋，怎样配？ 基坑维护结构的影响
严密的监测是保证工程实施的关键
监测的重点是冻土的生成和对结构的影响 布置了数量众多的各类传感器
16
17
18
19
20
21
22
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24
25
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28
29
30 深度 m
2 0 0 2 - 3 - 2 0 （第3 道支撑完成） 2 0 0 2 - 5 - 2 0 （底板浇筑始）
2002-6-13（ 基坑填芯）
冻土冻涨力，冻涨率试验结果
土层名称
亚粘土
亚粘土粉砂互层
粉砂层
冻涨力 MPa 0。52
0。63 0。69
20 10 0 -10 -20
温度 （℃）
30
FT1-6(-25m)
25
FT2-6(-25m)
FT3-6(-25m)
20
FT4-7(-30m)
15
10
5
0 11月5日 -5
11月25日 12月15日
1月4日 时间
测斜管
1月24日 支撑2围月檩13日 3月5日
FT1-6
-26.000
FT2-6
坑底
FT3-6
G
*
P82
F
P49
D
P56
P61
E
P64
A 表示监测剖面
图
监控排桩（监 压顶水平位移 土体测斜(共1 W 水位观测孔( 支撑内力
* 立柱沉降、位 冻胀力测点及 冻土区 坑外地表垂直位移 按10m等间距布置
I
冻土壁（设计值） φ1500钻孔灌注桩
冻结管
测斜管 支撑围檩
3.000 自然地面
土体测斜管
0.000
单位：吨
芯
筑
Z1-3 Z2-3 ZJ-3 Z4-3 Z5-3 Z6-3 Z7-3
填
浇
第3~第7层土方开挖
坑
板
结补 强 冻
基
底
Z-3轴力测点轴力随时间变化曲线
在不变的实测冻涨力作用下的 计算轴向力支撑道数Biblioteka 一 二 三 四 五 六 七
测点一
23002 28969 33232 28161 24256 13474
浇
芯
止
筑
-27 11月 11月 12月 12月 1月9 1月 2月8 2月 3月 3月 4月9 4月 5月9 5月 6月8 6月 7月8 7月 8月7 8月 10日 25日 10日 25日 日 24日 日 23日 10日 25日 日 24日 日 24日 日 23日 日 23日 日 22日
冻涨与土 层性质有 关