鋼吊箱圍堰涌水原因分析及處理措施

第第頁鋼吊箱圍堰涌水原因分析及處理措施（1）事故概況某橋主塔墩位于長江中深水區(qū),基礎(chǔ)設(shè)計為22根直徑2.8m的鉆孔灌注樁。承臺為整體式承臺,尺寸為52.5mx30.75mx6m。根據(jù)自身的施工技術(shù)經(jīng)驗、設(shè)備及其他因素,施工單位采用了有底雙壁鋼吊箱圍堰方案,兼作鉆孔樁施工平臺及承臺,塔座施工的臨時擋水圍堰。鋼吊箱圍堰順利下沉至設(shè)計高程后,進行鋼護筒與底節(jié)鋼吊箱內(nèi)支架頂之間的拉壓桿焊接安裝、吊箱內(nèi)射水吸泥清淤、底板吸泥孔封堵、鋼護筒與底板間隙封堵,準備就緒后進行圍堰封底混凝土水下灌注。首次抽水至一定水位后發(fā)現(xiàn)圍堰內(nèi)水位無法繼續(xù)下降,停止抽水后發(fā)現(xiàn)圍堰內(nèi)水位回升,疑有漏水。潛水員水下探摸后發(fā)現(xiàn)3#、8#、11#三樁之間范圍內(nèi)吊桿附近有涌水點，對漏水位置進行了壓鋼板處理,回水至內(nèi)外持平后對漏水位置鉆4個110mm小孔進行了壓漿封閉,同時派潛水員對鋼吊箱底板外側(cè)進行了探摸,疑底板鋼板有撕裂。第二次抽水至最后1m時,2#樁與3#樁間底隔倉范圍內(nèi)出現(xiàn)一處較大涌水點,緊急用棉絮、砂袋、麻袋混凝土等壓堵,無效。停止抽水后根據(jù)回水速度初步估計涌水量在1000m3/h,較難封堵。再次回水后對整個底隔倉頂面進行射水吸泥清理及水下鑿除松散混凝土,頂面補澆約1.0m厚水下C40混凝土封閉。第三次抽水至前次大致相同水位時,11#樁側(cè)1.5m處出現(xiàn)涌水,采取加大排水能力進行強排,至底隔倉頂面露出,發(fā)現(xiàn)涌水來自第二次涌水的底隔倉,沿第二次澆筑的封閉混凝土與第一次封底混凝土之間的間隙四散涌出。期間一直維持強排抽水,對露出水面的部位進行清理。漏水點位置示意如2.4-12。圖2.4-12漏水點位置示意（2）事故原因1）鋼吊箱設(shè)計底節(jié)鋼吊箱在細部設(shè)計方面存在一定的欠缺。吊桿與底板(10mm)及底板下方龍骨(606mm)之間連接形式不夠明確,底板可能存在局部漏焊導(dǎo)致出現(xiàn)開裂。縱橫向底隔倉寬度分別為3m和2m,而深度為4.5m,呈深槽狀，且內(nèi)部加強角鋼斜撐較多，導(dǎo)致封底混凝土灌注前圍堰內(nèi)水下清淤難度較大,局部可能存在淤泥堆積于底隔倉角落無法清除干凈的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致封底混凝土夾泥,形成孔洞及滲水通道。2）鋼吊箱加工制造該建設(shè)項目鋼吊箱為建設(shè)單位委托第三方加工制造(無制造監(jiān)理)。由于工期緊迫,長江水位下降等各種因素，底節(jié)鋼吊箱在陸上制作基本完成后即匆忙下水浮運，可能在制作方面存在局部漏焊甚至未焊的問題。采用“氣囊+滑道”方案下水時，未嚴格對滑道坡度、強度、平整度等方面進行控制，下滑時尾端反拉卷揚系統(tǒng)鋼絲繩被拉斷,導(dǎo)致鋼吊箱以較快速度沖人江中，可能導(dǎo)致底板局部出現(xiàn)損傷或撕裂。3）鋼吊箱使用及封底混凝土施工鉆孔灌注樁施工完畢后,由于處于長江枯水位,鋼吊箱與鋼護筒之間的固結(jié)無法直接解除,采用在鋼拼筒頂設(shè)置扁擔梁及千斤頂進行“提升一下沉"。在第一次“提升一下沉”過程中,由于一根扁擔梁出現(xiàn)失穩(wěn),導(dǎo)致鋼吊箱發(fā)生較大偏斜扭轉(zhuǎn)。較大的沖擊荷載和扭轉(zhuǎn)變形,可能導(dǎo)致底板局部出現(xiàn)開裂等問題。封底混凝土澆筑前的各項準備工作不充分。鋼吊箱底板吸泥孔采用鋼板覆蓋及砂袋反壓,而未進行焊接固定,可能在封底混凝土澆筑時被沖開,形成孔洞。鋼護筒與底板間隙未采用成熟工藝一一使用鋼板封閉,而是簡單的用堆碼砂袋封堵,且無法檢查堆碼封堵效果,可能存在較大隱患。圍堰內(nèi)采用空氣吸泥清淤及清理鋼護簡和鋼圍堰內(nèi)壁，未采用成熟工藝一一潛水員用鋼刷類工具對鋼護筒及鋼圍堰內(nèi)壁板進行徹底清理,可能存在較大隱患。封底混凝土施工過程中的問題。水下封底混凝土按照鋼吊箱結(jié)構(gòu)特點,進行分倉澆筑(9個底板倉、8個底隔倉),采用“中央集料斗溜槽導(dǎo)管法”進行封底混凝土水下灌注施工?；炷敛捎谩吧唐坊煲赏?水上拌合船”聯(lián)合供應(yīng)方案。澆筑期間,操作人員的水平及現(xiàn)場技術(shù)管理人員的水平明顯不足:從現(xiàn)場記錄看,有溜槽失穩(wěn)導(dǎo)致混凝土直接落人吊箱內(nèi)的情況,有澆筑點首封不成功,重新首封的情況,有灌注過程堵管,上下提升導(dǎo)管的情況。這些都可能導(dǎo)致封底混凝土過水,混凝土離析從而形成疏松、破裂區(qū)域“",最終造成涌水事故。封底混凝土澆筑厚度問題。原設(shè)計封底厚度為4.5m,后施工單位根據(jù)實際水位進行重新計算,將封底厚度變更為3.5m。澆筑過程憑手感探測混凝土面,存在較大誤差。原探測封底混凝土厚度3.5-4.2m,抽水后發(fā)現(xiàn)實際厚度在3.0~4.0m;另外首日及次日灌注的幾個區(qū)城,灌注完成后重新在上面補灌,兩層封底混凝土之間估計無法形成整體,可能存在軟弱交接面或夾泥等問題。（3）事故處理措施鑒于前三次抽水過程中已采取了相應(yīng)的措施進行處理,均未取得理想的效果,經(jīng)多次分析討論,并對典型部位進行鉆芯確認有效封底厚度,在維持強排抽水期間結(jié)構(gòu)安全的狀況下,以不改變橋墩基礎(chǔ)主體結(jié)構(gòu)為原則,采取“鋼板封閉+引流”的方案進行處理。1)結(jié)構(gòu)安全確認。對幾個底板倉的封底混凝土進行鉆芯取樣,確認有效封底厚度,在此基礎(chǔ)上核算強排抽水期間鋼吊箱結(jié)構(gòu)安全系數(shù),確保漏水處理及底層承臺施工期間的安全。并在鋼護筒周邊設(shè)置一定數(shù)量的加勁板和反壓牛腿鋼結(jié)構(gòu),以增強整體抗浮能力。2)鋼板封閉。對涌水量較大的上游側(cè)底隔倉進行加蓋鋼板封閉,并在封閉鋼板上設(shè)置工字鋼進行加強。鋼板頂面和側(cè)面設(shè)置一定數(shù)量的水閥和引流鋼管,利于封閉鋼板期間的減壓。底板倉范圍內(nèi)的涌水點,開櫓引流后設(shè)角鋼與周邊壁板焊接加強,后加蓋鋼板封團。3)引流。對底板倉范圍內(nèi)的涌水點,采取在封底混凝土頂面開槽引流,并在承臺底面高程以下設(shè)置鋼板封閉?？v向底隔倉涌水點涌水量較大,在側(cè)板上開引流管至橫向底隔倉,井在封閉鋼板上設(shè)置獨立的引流鋼管(在承臺底面高程范圍內(nèi)),以進一步減壓.全都涌水集中引流至下游樅向底隔倉內(nèi),再開孔最終引流至雙壁夾倉內(nèi),集中抽排。4)承臺澆筑方案變更。原鋼吊箱設(shè)計建議承臺澆筑高度為3m+3m。后經(jīng)核算,為穩(wěn)妥起見,變更為2m+4m,以盡量減少第一次承臺澆筑對封底混凝土及鋼吊箱的受力影響。（4）經(jīng)驗教訓(xùn)經(jīng)過近2個月,最終成功處理封底混凝土涌水事故,保證了承臺的干施工作業(yè)環(huán)境和施工期間的安全。作為大型橋梁基礎(chǔ)施工的重要臨時結(jié)構(gòu),有底雙壁鋼吊箱施工已經(jīng)是一種較為成熟的施工技術(shù),任何一個環(huán)節(jié)的疏忽均可能導(dǎo)致后期出現(xiàn)嚴重的事故。特提出建議如下:1）從鋼吊箱設(shè)計階段就應(yīng)該針對加工制造、施工使用等環(huán)節(jié)進行優(yōu)化設(shè)計,盡量減少因設(shè)計原因?qū)е潞笃谑┕げ槐悴⒘粝掳踩[患。2）鋼吊箱圍堰封底混凝土水下灌注前的圍堰內(nèi)部清淤,孔洞封堵,鋼護筒壁板的清理等各項準備工作，均應(yīng)嚴格按照相關(guān)施工規(guī)范辦理,井進行嚴格檢查確認。封底混凝土厚度,除了按照實際工況進行理論計算外,尚應(yīng)考慮各種施工不確定因索帶來的影響,適當