随着大跨径桥梁的不断发展,桥梁沉井基础同样不断增大。在沉井下沉施工过程中,由于沉井平面尺寸大、下沉深度深,主体结构自重大,覆盖的地基土不均匀性显著,沉井姿态、结构安全、沉降均对施工工艺及控制提较高要求,一旦控制不慎容易造成几何姿态超出标准、甚至沉井开裂,将造成不可挽回的经济损失。本文依托“中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题”《超大型沉井基础施工全过程受力与变形特性研究》(2017G006-A),以五峰山长江大桥北锚碇沉井基础为研究对象,通过数值模拟分析沉井下沉全过程结构受力特性,并结合现场实测数据系统研究沉井基础的摩阻力特性,研究沉井下沉中后期滞沉、突沉机理,为沉井安全、顺利下沉提出理论依据及控制对策。主要研究内容及成果如下:(1)采用Ansys有限元软件建立五峰山长江大桥北锚碇沉井基础的空间有限元模型,分别对不同的开挖方式进行模拟。主要分析了大锅底开挖,四区开挖,八区开挖,保留核心土开挖,角点支撑均匀开挖等。结果表明,沉井初沉阶段沉井底部支撑面积越大对结构受力越有利,传统的大锅底开挖,沉井存在开裂的风险;第二三次下沉可以采用较大的开挖面积以减小沉井底部阻力来提高下沉速度。(2)分析了大型沉井基础在下沉期间的端阻力、刃脚埋深摩阻力、侧壁摩阻力等,在受力组成的研究基础上,进一步提出了大型沉井基础下沉期间的静摩阻系数和动摩阻系数的理论计算公式。(3)大型沉井基础下沉中后期,侧摩阻力是引起滞沉的主要因素,其值约为总阻力的70%。(4)基于实测数据与理论计算结果的对比分析,进一步研究了大型沉井基础在下沉中后期的受力特征及突沉机理。通过分析下沉期间四个不同的突沉位置,得出同一深度下动摩阻系数分别为静摩阻系数的0.77、0.62、0.56、0.57倍,分别产生了294.817MN、494.132 MN、585.754 MN、626.754 MN的不平衡下沉力,此不平衡下沉力是引起突沉的关键因素。(5)沉井下沉深度超过45 m,空气幕助沉措施可以将下沉系数平均提高约24%,在下沉后期复合助沉措施可以将下沉系数提升至1.10～1.13,相较于没有助沉措施时提高了约47%,相较于单一助沉措施提高了约28%。助沉措施可以有效提高沉井下沉后期下沉系数,降低发生滞沉的风险,进而降低发生突沉的风险。