深水基础技术交流
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一、深水基础应用背景
1.1 深水基础背景
直布罗陀海峡
A
非 洲
B 费马恩海峡 C 博斯普鲁斯海峡
亚
欧
洲
洲Leabharlann Baidu
中
D
白令海峡
国
E 津轻海峡
北美 洲
F
马六甲海峡
F
印尼巽他海峡
大洋 洲
G
巴拿马运河
南美 洲
南极洲
世界各国都在加快规划研究更加宏伟的跨海通道工程
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一、深水基础应用背景
1.2 深水基础瓶颈
一 深水基础应用背景 二 发 深水明基点础及研技究术现内状容 三 应 深用水和基经础济理社论会研效究益
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一、深水基础应用背景
1.1 深水基础背景
舟山连岛跨海通道 大连湾跨海大桥 厦金大桥 深中跨海通道 琼州海峡跨海通道 渤海海峡跨海通道 ……
国家重大发展战略对桥梁建设提出了更高要求
水深65m，软土、强震
水深45m，严酷海象、气 象条件
海峡环境、工期很短
钢管桩加固、沉箱基础 沉井加周边管柱基础 桥墩、基础、箱梁全部预制
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二、深水基础研究现状
2.2 基础分类
A：桩 B：沉井、沉箱 C：设置基础
D：桩-垫层-沉井（沉箱）组合基础 E：沉井加桩基础
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二、深水基础研究现状
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础 深中通道
跨海长度22.4公里。阻水率，低承台， 钢板桩围堰干施工现浇承台。
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础 厦门二通道
厦门第二东通道，跨海段长 约4km，双向八车道标准。 2019 年 7 月 开 工 建 设 ， 2022 年底建成通车。 预制墩、预制高承台。
课题名称
课题来源 课题名称
课题来源
复杂环境下深水基础承载行为演化与 长期性能设计（973计划） 多灾害作用下特大跨径桥梁适宜结构 体系、关键结构与原型设计研究 港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技 术研究与示范 强震条件下大跨桥梁桩箱复合隔震基 础研究 水深大于50米厚软基跨海桥梁逆作法 复合基础设计施工技术 地震—波浪—风共同作用下海上风电 场减灾控制研究
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
印尼苏拉马都大桥：压浆，120米缩短20米
23 /97
二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
马来西亚槟城二桥：主塔灌注桩，引桥钢管桩
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础：压浆桩
地表
桩侧泥皮
桩身
沉渣厚度
桩端沉渣
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二、深水基础研究现状
基于与土体相互作用的大型沉井下沉控制
江苏省科技厅
江苏省科技厅
研究
交通部
波流联合作用下大跨径桥桩涡振试验及减
灾控制研究
科技部
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一、深水基础应用背景
1.4 深水基础设计理念 优秀的深水基础应考虑以下几点：
方案：水文、地质、上部结构 施工：船机、设备、当地条件、经验 设计：承载机理、理论计算、构造
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一 深水基础应用背景 二 深水基础研究现状 三 深水基础理论研究
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二、深水基础研究现状
2.1 基础现状
管柱基础
武汉长江大桥 大鸣门桥 伊唐岛大桥
横滨港横断桥
常用的深水基础的型式
桩基础
沉井基础
沉箱基础
俄罗斯岛大桥 苏通大桥
昂船洲大桥 鄂东长江大桥
沪通长江大桥 五峰山大桥 泰州长江大桥 瓯江北口大桥 马鞍山大桥 南京四桥
2.3 桩基础：压浆桩
卵砾、粗中砂
粘性土、粉土、粉细砂
后注浆的固结和劈裂加固图
大量研究结果表明：单桩竖向承载力提高50%～120%，水平向承 载力提高约30%；桩基沉降及水平位移可减小30%左右
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础：压浆桩
后压浆单桩承载力特征值可按下式估算： [Ra]=u∑βsiqsikli+βpqpkAp
qsik、qpk分别是土层摩阻力值、端阻力值； βsi、βp分别是侧阻力增强系数、端阻力增强系数。
后压浆侧阻力增强系数βsi、端阻力增强系数βp
名港中央大桥 安提里翁大桥 厄勒海峡大桥
大贝尔特桥
组合基础
桩+沉井组合 柱+沉井组合 桩+垫层+沉井 桩+垫层+沉箱
沉井基础
分体式沉井
吸力式基础
沉箱加桩复合基础
碎石垫层沉箱基础
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二、深水基础研究现状
2.1 基础现状
基础型式 设置基础
钟形基础 多柱式基础 自控式气压沉箱 地基加固隔震 沉箱基础 沉井管柱复合基础
2.3 桩基础
苏通大桥：世界最大群桩131根，后压浆、组合桩，国家奖
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
东海大桥：主塔灌注桩压浆、引桥钢管桩（原大管桩）、 预制墩台，国家奖
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
杭州湾大桥：主塔、南滩涂灌注桩压浆、引桥钢管桩、国家奖
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二、深水基础研究现状
冲刷和船撞过程跨海桥梁桩基础动力 特性与承载性能演化研究
科技部 交通部 科技部 交通部
千米级斜拉桥结构体系及设计、施工控制 科技部
关键技术
珊瑚礁地质钢管桩贯入机理与承载特性研 究
国家基金委
深水软土地基大跨桥梁逆作法复合基础设 计施工技术研究
交通部
桥梁新型基础方案设计与计算分析
交通部
科技部
新型桥梁吸力式沉箱基础关键技术研究 交通部
2.3 桩基础
胶州湾大桥：水下浇捣承台 国家奖
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
港珠澳大桥：阻水率， 低承台（三种工法） 组合桩
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
台州湾、乐清湾大桥：压浆
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
舟山港主通道：钢管桩直径2米，桩长110米，试验后2640根缩短 鱼山大桥：钻孔桩直径5-3.8米，桩长148米，单桩单墩
预制基础
桥名
建设条件
基础特点
明石海峡大桥
深水45m、流速3.5m/s
工厂预制、浮运下沉
俄勒冈大桥 日本大鸣门桥
深水，软土地基 海洋大浪、急流
薄壳套箱、H型钢桩，套箱整 体下放
直径4m和7m管柱
日本鹤见航道桥
40m水深、洪积砂
砂桩处理、钢制沉箱
希腊里翁-安蒂里翁大 桥
明石海峡大桥比较方 案
加拿大诺森伯兰海峡 大桥
自升式平台：基础承载力不足导致倾倒事故
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一、深水基础应用背景
1.2 深水基础瓶颈
波流循环作用
软土时变效应
冲刷桥毁加剧
桩基础水平承载力不足
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一、深水基础应用背景
1.2 深水基础瓶颈
桥梁钢管桩基础
海上风机钢管桩基础
深水基础腐蚀严重
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一、深水基础应用背景
1.3 已承担深水基础纵向课题
一、深水基础应用背景
1.1 深水基础背景
直布罗陀海峡
A
非 洲
B 费马恩海峡 C 博斯普鲁斯海峡
亚
欧
洲
洲Leabharlann Baidu
中
D
白令海峡
国
E 津轻海峡
北美 洲
F
马六甲海峡
F
印尼巽他海峡
大洋 洲
G
巴拿马运河
南美 洲
南极洲
世界各国都在加快规划研究更加宏伟的跨海通道工程
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一、深水基础应用背景
1.2 深水基础瓶颈
一 深水基础应用背景 二 发 深水明基点础及研技究术现内状容 三 应 深用水和基经础济理社论会研效究益
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一、深水基础应用背景
1.1 深水基础背景
舟山连岛跨海通道 大连湾跨海大桥 厦金大桥 深中跨海通道 琼州海峡跨海通道 渤海海峡跨海通道 ……
国家重大发展战略对桥梁建设提出了更高要求
水深65m，软土、强震
水深45m，严酷海象、气 象条件
海峡环境、工期很短
钢管桩加固、沉箱基础 沉井加周边管柱基础 桥墩、基础、箱梁全部预制
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二、深水基础研究现状
2.2 基础分类
A：桩 B：沉井、沉箱 C：设置基础
D：桩-垫层-沉井（沉箱）组合基础 E：沉井加桩基础
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二、深水基础研究现状
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础 深中通道
跨海长度22.4公里。阻水率，低承台， 钢板桩围堰干施工现浇承台。
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础 厦门二通道
厦门第二东通道，跨海段长 约4km，双向八车道标准。 2019 年 7 月 开 工 建 设 ， 2022 年底建成通车。 预制墩、预制高承台。
课题名称
课题来源 课题名称
课题来源
复杂环境下深水基础承载行为演化与 长期性能设计（973计划） 多灾害作用下特大跨径桥梁适宜结构 体系、关键结构与原型设计研究 港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技 术研究与示范 强震条件下大跨桥梁桩箱复合隔震基 础研究 水深大于50米厚软基跨海桥梁逆作法 复合基础设计施工技术 地震—波浪—风共同作用下海上风电 场减灾控制研究
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
印尼苏拉马都大桥：压浆，120米缩短20米
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
马来西亚槟城二桥：主塔灌注桩，引桥钢管桩
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础：压浆桩
地表
桩侧泥皮
桩身
沉渣厚度
桩端沉渣
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二、深水基础研究现状
基于与土体相互作用的大型沉井下沉控制
江苏省科技厅
江苏省科技厅
研究
交通部
波流联合作用下大跨径桥桩涡振试验及减
灾控制研究
科技部
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一、深水基础应用背景
1.4 深水基础设计理念 优秀的深水基础应考虑以下几点：
方案：水文、地质、上部结构 施工：船机、设备、当地条件、经验 设计：承载机理、理论计算、构造
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一 深水基础应用背景 二 深水基础研究现状 三 深水基础理论研究
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二、深水基础研究现状
2.1 基础现状
管柱基础
武汉长江大桥 大鸣门桥 伊唐岛大桥
横滨港横断桥
常用的深水基础的型式
桩基础
沉井基础
沉箱基础
俄罗斯岛大桥 苏通大桥
昂船洲大桥 鄂东长江大桥
沪通长江大桥 五峰山大桥 泰州长江大桥 瓯江北口大桥 马鞍山大桥 南京四桥
2.3 桩基础：压浆桩
卵砾、粗中砂
粘性土、粉土、粉细砂
后注浆的固结和劈裂加固图
大量研究结果表明：单桩竖向承载力提高50%～120%，水平向承 载力提高约30%；桩基沉降及水平位移可减小30%左右
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础：压浆桩
后压浆单桩承载力特征值可按下式估算： [Ra]=u∑βsiqsikli+βpqpkAp
qsik、qpk分别是土层摩阻力值、端阻力值； βsi、βp分别是侧阻力增强系数、端阻力增强系数。
后压浆侧阻力增强系数βsi、端阻力增强系数βp
名港中央大桥 安提里翁大桥 厄勒海峡大桥
大贝尔特桥
组合基础
桩+沉井组合 柱+沉井组合 桩+垫层+沉井 桩+垫层+沉箱
沉井基础
分体式沉井
吸力式基础
沉箱加桩复合基础
碎石垫层沉箱基础
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二、深水基础研究现状
2.1 基础现状
基础型式 设置基础
钟形基础 多柱式基础 自控式气压沉箱 地基加固隔震 沉箱基础 沉井管柱复合基础
2.3 桩基础
苏通大桥：世界最大群桩131根，后压浆、组合桩，国家奖
14 /97
二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
东海大桥：主塔灌注桩压浆、引桥钢管桩（原大管桩）、 预制墩台，国家奖
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二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
杭州湾大桥：主塔、南滩涂灌注桩压浆、引桥钢管桩、国家奖
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二、深水基础研究现状
冲刷和船撞过程跨海桥梁桩基础动力 特性与承载性能演化研究
科技部 交通部 科技部 交通部
千米级斜拉桥结构体系及设计、施工控制 科技部
关键技术
珊瑚礁地质钢管桩贯入机理与承载特性研 究
国家基金委
深水软土地基大跨桥梁逆作法复合基础设 计施工技术研究
交通部
桥梁新型基础方案设计与计算分析
交通部
科技部
新型桥梁吸力式沉箱基础关键技术研究 交通部
2.3 桩基础
胶州湾大桥：水下浇捣承台 国家奖
17 /97
二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
港珠澳大桥：阻水率， 低承台（三种工法） 组合桩
18 /97
二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
台州湾、乐清湾大桥：压浆
19 /97
二、深水基础研究现状
2.3 桩基础
舟山港主通道：钢管桩直径2米，桩长110米，试验后2640根缩短 鱼山大桥：钻孔桩直径5-3.8米，桩长148米，单桩单墩
预制基础
桥名
建设条件
基础特点
明石海峡大桥
深水45m、流速3.5m/s
工厂预制、浮运下沉
俄勒冈大桥 日本大鸣门桥
深水，软土地基 海洋大浪、急流
薄壳套箱、H型钢桩，套箱整 体下放
直径4m和7m管柱
日本鹤见航道桥
40m水深、洪积砂
砂桩处理、钢制沉箱
希腊里翁-安蒂里翁大 桥
明石海峡大桥比较方 案
加拿大诺森伯兰海峡 大桥
自升式平台：基础承载力不足导致倾倒事故
05 /97
一、深水基础应用背景
1.2 深水基础瓶颈
波流循环作用
软土时变效应
冲刷桥毁加剧
桩基础水平承载力不足
06 /97
一、深水基础应用背景
1.2 深水基础瓶颈
桥梁钢管桩基础
海上风机钢管桩基础
深水基础腐蚀严重
07 /97
一、深水基础应用背景
1.3 已承担深水基础纵向课题