水中沉井下沉过程中井壁坍塌原因分析及处理措施.docx

水中沉井下沉过程中井壁坍塌原因分析及处理措施(1)事故概况某大桥采用倒圆角的矩形沉井基础，沉井井身顶面平面尺寸为86.9mX58.7m,布置为24个12.8mX12.8m井孔，沉井总高115mo沉井吸泥下沉与按高交替进行，沉井下沉采取空气吸泥机吸泥下沉。沉井设计终沉底标高为-107.011,事发时已下沉至-102.5m。晚18时，项目部安排白班与夜班进行交接班。根据当时的泥面数据和沉井姿态，技术部安排夜班对J3-2、J4-1、J4-2、J4-3、J4-4五个井孔吸泥；晚23时左右，J3-2、J4-1、J4-4停止吸泥，J42、J4-3继续吸泥作业。次日凌晨2时左右，井孔水面突然迅速上涌，水位急剧上涨至距离沉井顶面2.6m处，井孔内外水头差达10.5m,北侧井壁瞬间坍塌，连同附着在北侧井壁内的三台塔吊坠入江中。(2)事故原因1)地质条件复杂，具有形成流砂的土层条件。根据工程地质勘探报告揭示的情况来看，刃脚至102m标高时，出现有4粗砂层、3细砂层和2粉砂层。地勘报告的地震波勘探资料揭示墩位处有物探异常，推测为砂层中夹有薄层粘土层。3细砂层和2粉砂层含有细颗粒的比例较高，粒径小于0.25mm的细颗粒成分比例超过80%,这两层土的不均匀系数均小于5,极易形成流砂，施工也极易出现翻砂。2）沉井超深导致井内外存在较大的土压力差。由于沉井内外土层标高有60余米的落差，形成较大的土压力差。沉井的刃脚高度通常较小，不同于基坑工程，基坑施工周边排桩设有一定的插入深度控制压力平衡和水力梯度，而沉井刃脚施工过程中埋深较浅，在控制压力平衡和水力梯度方面作用较弱，一旦平衡打破，其底部的细砂层极易涌入沉井内部，形成翻砂。3 ）难以预见因素导致突发事件。墩位地质条件复杂，沉井施工作业面积巨大，施工当日刃脚底平面标高约-102m,同一标高出现承载能力差异较大的土层，密实的4粗砂层起伏变化，3细砂层和2粉砂层细颗粒丰富，不同层位土层的交界面出现局部陡倾,沉井深度超过100nl,沉井内外土压力差大，大直径420mm吸泥机不停吸泥，当大直径的吸泥机将4粗砂层吸穿后，又难以及时发现沉井标高已进入3细砂层和2粉砂层，粗砂层与粉细砂交界面吸泥后可能形成通道，细颗粒土借势形成流砂，诸多因素联合作用打破了原有的应力平衡，导致涌砂涌水突发事件。4 ）沉井内水位突升导致江心侧井壁坍塌。沉井外的水和砂瞬间涌入井内，井内水位突涌上升，高出井外水位10.5m,在高水压的异常工况下，沉井结构承受异常荷载，导致江心侧井壁撕裂坍塌。（3）事故处理措施1 ）原沉井停止下沉；2 ）原沉井结构破坏，不再作为桥梁基础；3）在原沉井每个隔舱内设置一根管柱基础，沉井隔舱内水下灌注一定厚度的水下混凝；4 ）沉井底部注浆加固土体；5 ）修复垮塌的井壁，以保证管柱质量和沉井外观；