水中沉井下沉過程中井壁坍塌原因分析及處理措施

第第頁水中沉井下沉過程中井壁坍塌原因分析及處理措施（1）事故概況某大橋采用倒圓角的矩形沉井基礎(chǔ)，沉井井身頂面平面尺寸為86.9m×58.7m，布置為24個12.8m×12.8m井孔，沉井總高115m。沉井吸泥下沉與接高交替進行,沉井下沉采取空氣吸泥機吸泥下沉。沉井設(shè)計終沉底標(biāo)高為-107.0m，事發(fā)時已下沉至-102.5m。晚18時，項目部安排白班與夜班進行交接班。根據(jù)當(dāng)時的泥面數(shù)據(jù)和沉井姿態(tài)，技術(shù)部安排夜班對J3-2、J4-1、J4-2、J4-3、J4-4五個井孔吸泥；晚23時左右，J3-2、J4-1、J4-4停止吸泥，J42、J4-3繼續(xù)吸泥作業(yè)。次日凌晨2時左右，井孔水面突然迅速上涌，水位急劇上漲至距離沉井頂面2.6m處，井孔內(nèi)外水頭差達10.5m，北側(cè)井壁瞬間坍塌，連同附著在北側(cè)井壁內(nèi)的三臺塔吊墜入江中。（2）事故原因1）地質(zhì)條件復(fù)雜，具有形成流砂的土層條件。根據(jù)工程地質(zhì)勘探報告揭示的情況來看，刃腳至102m標(biāo)高時，出現(xiàn)有④4粗砂層、⑤3細砂層和⑤2粉砂層。地勘報告的地震波勘探資料揭示墩位處有物探異常，推測為砂層中夾有薄層粘土層。⑤3細砂層和⑤2粉砂層含有細顆粒的比例較高，粒徑小于0.25mm的細顆粒成分比例超過80%，這兩層土的不均勻系數(shù)均小于5，極易形成流砂，施工也極易出現(xiàn)翻砂。2）沉井超深導(dǎo)致井內(nèi)外存在較大的土壓力差。由于沉井內(nèi)外土層標(biāo)高有60余米的落差，形成較大的土壓力差。沉井的刃腳高度通常較小，不同于基坑工程，基坑施工周邊排樁設(shè)有一定的插入深度控制壓力平衡和水力梯度，而沉井刃腳施工過程中埋深較淺，在控制壓力平衡和水力梯度方面作用較弱，一旦平衡打破，其底部的細砂層極易涌入沉井內(nèi)部，形成翻砂。3）難以預(yù)見因素導(dǎo)致突發(fā)事件。墩位地質(zhì)條件復(fù)雜，沉井施工作業(yè)面積巨大，施工當(dāng)日刃腳底平面標(biāo)高約-102m，同一標(biāo)高出現(xiàn)承載能力差異較大的土層，密實的④4粗砂層起伏變化，⑤3細砂層和⑤2粉砂層細顆粒豐富，不同層位土層的交界面出現(xiàn)局部陡傾，沉井深度超過100m，沉井內(nèi)外土壓力差大，大直徑420mm吸泥機不停吸泥，當(dāng)大直徑的吸泥機將④4粗砂層吸穿后，又難以及時發(fā)現(xiàn)沉井標(biāo)高已進入⑤3細砂層和⑤2粉砂層，粗砂層與粉細砂交界面吸泥后可能形成通道，細顆粒土借勢形成流砂，諸多因素聯(lián)合作用打破了原有的應(yīng)力平衡，導(dǎo)致涌砂涌水突發(fā)事件。4）沉井內(nèi)水位突升導(dǎo)致江心側(cè)井壁坍塌。沉井外的水和砂瞬間涌入井內(nèi)，井內(nèi)水位突涌上升，高出井外水位10.5m，在高水壓的異常工況下，沉井結(jié)構(gòu)承受異常荷載，導(dǎo)致江心側(cè)井壁撕裂坍塌。（3）事故處理措施1）原沉井停止下沉；2）原沉井結(jié)構(gòu)破壞，不再作為橋梁基礎(chǔ)；3）在原沉井每個隔艙內(nèi)