科技月立异效果展（1）| 水中超大台阶型沉井基础要害手艺研究与应用

一、项目简介

常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、一级公路“三位一体”的过江通道，，，，，，，主桥为1176m斜拉桥，，，，，，，是天下上跨度最大的斜拉桥，，，，，，，主塔接纳沉井基础结构型式。。。。。。。

依托常泰长江大桥水中沉井基础建设，，，，，，，针对深水超大台阶型沉井基础制作历程中所面临的手艺难题，，，，，，，本项目举行了如下研究：（1）提出超洪流中沉井基础性能提升与设计理论要领，，，，，，，研发新型沉井基础结构和设计要领，，，，，，，解决水中超大沉井基础设计难题；；；；；（2）研究超大超深沉井下沉机理与细腻化取土控制要领，，，，，，，提高了下沉阻力盘算剖析精度，，，，，，，下沉端阻力可控扫除，，，，，，，解决了沉井易突沉与涌砂的难题；；；；；（3）研发沉井下沉焦点取土装备与智能监控手艺，，，，，，，解决盲区取土难题，，，，，，，并举行高效、准确、自动化取土，，，，，，，建设“感知-剖析-决议-执行”的智能化闭环监控系统，，，，，，，实现沉井可视、可测、可控的高精度平稳下沉。。。。。。。

二、手艺特点及立异点

1.手艺特点

本项目围绕水中超大台阶型沉井基础建设需求，，，，，，，开展了超洪流中沉井基础性能提升与设计要领、超大超深沉井下沉机理与施工手艺及装备、沉井基础下沉施工智能化控制手艺等三方面的研究，，，，，，，形成了包括新结构及设计要领、施工手艺、专业装备、智能控制在内的焦点手艺，，，，，，，解决了大型水中沉井面临的设计、施工与控制方面的难题。。。。。。。

2.立异点

立异点1：首创了圆端台阶型沉井基础结构型式，，，，，，，展现了其水动力特征及减冲洗机理，，，，，，，提出了沉井减冲洗要害结构，，，，，，，镌汰了入土深度约20%；；；；；展现了运营期沉井基础地基土体局部剪切破损机理，，，，，，，提出了思量基础埋深和结构全尺寸效应的三维地基承载力修正盘算要领，，，，，，，减小了基础结构规模。。。。。。。

立异点2：展现了多隔舱沉井可控下沉与舱内土体开挖深度、支持宽度相关性，，，，，，，提出了基于沉井刃脚结构与开挖土体三维效应的下沉端阻力细腻化盘算要领，，，，，，，研发了基于“极限宽度”的台阶渐进式取土控制要领，，，，，，，实现了下沉端阻力可控扫除，，，，，，，解决了沉井突沉与涌砂的难题；；；；；提出了基于井侧土体应力松懈的下沉侧阻力细腻化盘算要领，，，，，，，提高了下沉阻力盘算剖析精度。。。。。。。

立异点3：研制了机械臂水下定点取土机械人、智能气举取土装备等系列焦点取土装备与集群控制系统，，，，，，，实现了台阶渐进式（盲区）准确取土与控制；；；；；构建了基于数字孪生的智能监控系统，，，，，，，研发了下沉状态高精度感知及泥面三维形态数据快速处置惩罚手艺，，，，，，，开发了基于刷新CART—MLKNN算法的沉井施工智能决议算法及监控系统，，，，，，，实现了“感知-剖析-决议-执行”的智能化闭环控制。。。。。。。下沉历程中笔直度优于1/150，，，，，，，终沉平面偏位小于8cm，，，，，，，笔直度抵达1/2000，，，，，，，下沉效率提升50%，，，，，，，减人60%，，，，，，，实现了沉井可视、可测、可控的高精度平稳下沉。。。。。。。

三、推广应用情形

首创台阶型减冲洗减自重沉井，，，，，，，提出超深超大沉井基础地基承载力理论盘算公式，，，，，，，实现了沉井设计优化，，，，，，，应用于天下最大跨度斜桥梁——常泰长江大桥沉井基础制作中，，，，，，，大大降低了施工危害及建设本钱。。。。。。。

提出沉井下沉阻力细腻化盘算要领及“台阶渐进式”取土施工手艺，，，，，，，研制焦点取土装备，，，，，，，构建沉井下沉智能监控系统，，，，，，，已乐成应用于常泰长江大桥沉井基础施工。。。。。。。

四、评价、专利和获奖情形

1.评价情形

该项目2022年3月通过湖北手艺生意所评价，，，，，，，科技效果整体抵达国际领先水平。。。。。。。

2.专利情形

研究效果获授权发明专利10项，，，，，，，适用新型专利17项，，，，，，，申请受剃头现专利19项，，，，，，，获批软件著作权6项。。。。。。。

3.获奖情形

2022年荣获优德88官网网站集团科学手艺前进奖一等奖。。。。。。。

泉源：水工环保手艺部

作者：张磊