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(chǔ)采用超大臺階型沉井基礎(chǔ)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??；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(chǔ)。沉井終沉設(shè)計標高為-65m，超大型沉井基礎(chǔ)的安全下沉與運營期沉降評估是大橋建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)難題。

　　中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所受江蘇省交通建設(shè)局和中鐵大橋勘測設(shè)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(chǔ)的可控下沉；（2）揭示了超深超大基礎(chǔ)地基土體破壞機理，提出了超深超大基礎(chǔ)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(chǔ)終沉到位后在橋梁建設(shè)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(chǔ)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(shè)局和中鐵大橋勘測設(shè)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(shè)。

　　相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于Ocean engineering，《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》和《巖土力學(xué)》等本領(lǐng)域權(quán)威期刊上。第一作者為博士生董學(xué)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(xué)組）