沉井下沉工程塌陷事故的原因分析及處理

1、沉井下沉工程塌陷事故的原因分析及處理摘要：本文主要針對沉井下沉工程塌陷事故的原因及處理展開了分析，結(jié)合具 體的工程實例，對沉井下沉塌陷事故的原因作了詳細(xì)的闡述，并給出了一系列的 處理措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。關(guān)鍵詞：沉井下沉；事故；原因；處理0引言沉井工程一般在施工大型橋墩的基坑，污水泵站，大型設(shè)備基礎(chǔ)，人防掩蔽 所，盾構(gòu)拼裝井，地下車道與車站水工基礎(chǔ)施工圍護(hù)裝置時使用。而在沉井下沉 的工程中，防止出現(xiàn)土方塌陷的事故，一直都是施工過程中最重要的部分之一。 因此，我們需要認(rèn)真分析好塌陷的原因，并制定有效的方案，及時做好處理，以 保障沉井下沉工程的施工質(zhì)量和施工安全。1工程實例1.

2、1工程概況某沉井規(guī)格為16mx10m，沉井深度15.0m，井壁厚1000mm ；地面標(biāo)高+7.30m，管內(nèi)底標(biāo)高（羅零標(biāo)高）為一0.754m。該沉井在施工中突發(fā)地面土體塌陷， 鑒于該情況，通過現(xiàn)場施工現(xiàn)狀及地質(zhì)勘查資料，詳細(xì)分析了土體塌陷產(chǎn)生的原 因，并針對該狀況制定了土體加固方案，保障該沉井繼續(xù)施工，為之后的頂管施 工創(chuàng)造作業(yè)條件。1.2場地的地質(zhì)、水文條件根據(jù)地質(zhì)勘查報告，巖土層主要由雜填土、粘土、淤泥質(zhì)土、粘土、殘積砂 質(zhì)粘性土和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等組成。各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1 所示。地下水初見水位埋深約0.602.50m，混合穩(wěn)定水位的埋設(shè)在0.602.50m之間（羅零標(biāo)

3、高5.558.38m）。地下水主要包括雜填土層中的上層滯水，殘積砂質(zhì)粘性土和砂土狀強(qiáng)風(fēng)化 花崗巖中的孔隙潛水，屬弱透水含水層，地下水水量較少。地下水受大氣降水及沿線居民生 活用水入滲影響。近35年最高地下水位高程為6.008.40m，歷史最高洪水位標(biāo)高為 8.22m（羅零高程，閩江歷年最高水位）。2沉井突發(fā)土方塌陷7#沉井在下沉至第12m時，其北側(cè)即靠西路那側(cè)井壁外側(cè)地面發(fā)生塌陷，并且整個井體 往北側(cè)傾斜。經(jīng)過實測，沉井南側(cè)墻體高程比北側(cè)墻體高400mm，為保障施工安全和防止地 面的進(jìn)一步塌陷，現(xiàn)場由施工單位臨時在沉井井壁里側(cè)施打一排鋼板樁進(jìn)行臨時防護(hù)。沉井內(nèi)側(cè)臨時鋼板樁加固完畢后，現(xiàn)場施工人

4、員按照常規(guī)沉井下沉作業(yè)方法，繼續(xù)在沉 井內(nèi)開挖下沉并擇時進(jìn)行沉井糾偏，但現(xiàn)場隨即出現(xiàn)另外一個問題沉井里面開挖多少土方， 沉井外面地面就向下塌多少土方?？紤]位于該沉井北側(cè)10m左右有一橋臺，沉井如果繼續(xù)下 沉，造成的土方塌陷勢必會影響到該橋臺及橋梁安全，施工單位暫停沉井下沉施工，并將該 情況報告給勘查、設(shè)計、監(jiān)理、建設(shè)等各參與單位。3沉井突發(fā)土體塌陷原因分析3.1現(xiàn)場施工工藝分析經(jīng)了解，施工單位在沉井施工前已完成沉井施工專項施工方案的編制工作，并經(jīng)監(jiān)理單 位審核確認(rèn)后，進(jìn)場施工。專項施工方案比較完整，審批手續(xù)完善。施工期間監(jiān)理單位嚴(yán)格 督促施工單位按照該專項方案進(jìn)行施工，并對鄰近道路、房屋、地面

5、沉降等進(jìn)行觀測。該沉 井下沉至12m時，沉井北側(cè)即靠西路那側(cè)井壁外側(cè)地面發(fā)生塌陷，屬于突發(fā)現(xiàn)象，現(xiàn)場施工 工藝符合規(guī)范及設(shè)計要求。3.2水文、地質(zhì)情況分析據(jù)地質(zhì)勘查報告，該處地段地下水主要包括雜填土層中的上層滯水，殘積砂質(zhì)粘性土和 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中的孔隙潛水，屬弱透水含水層，地下水水量較少。經(jīng)調(diào)取由勘查單位提供的臨近該處的原地質(zhì)勘查報告(注:原設(shè)計方案此處為5#沉井，直 徑12m，井底埋深為10m，對應(yīng)的鉆孔編號為ZK19)，該處沉井位于公園內(nèi)，由于占道審批 手續(xù)繁瑣且時間較長，勘查單位為配合建設(shè)工期要求，在原設(shè)計沉井的邊緣、無苗木的位置 布置ZK19鉆孔，并完成該孔的鉆探。ZK19揭示的

6、地層情況為:02.3m雜填土，2.311.7m 粘土，11.714.6m殘積砂質(zhì)粘性土。因設(shè)計單位將整個工程方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，該處沉井方案已調(diào)整為7#沉井，16x10m矩 形沉井，井底埋深為15m，平面位置向河邊移動了約10m，因優(yōu)化設(shè)計前后兩處沉井位置變 動距離小，考慮地質(zhì)情況不會有較大變動，設(shè)計單位還是按原先的地質(zhì)勘查報告進(jìn)行該處沉 井設(shè)計。鑒于實際施工中，現(xiàn)場該處沉井北側(cè)出現(xiàn)的狀況，初步探明該處實際地質(zhì)狀況與勘查單 位提供的地質(zhì)報告不符。為此，建設(shè)單位委托原勘查單位對該處地質(zhì)進(jìn)行了補(bǔ)勘工作，在7# 沉井的4個角點布置ZK1、ZK2、ZK4、ZK5孔；另據(jù)施工現(xiàn)場反饋，在7#成井北側(cè)疑存在

7、空 洞，另補(bǔ)設(shè)ZK3鉆孔，鉆探時受場地條件限制，鉆孔略作移位施工。補(bǔ)勘的地質(zhì)情況為:ZK4地層:03.7m雜填土，3.710.6m粘土，10.618.8m殘積砂質(zhì) 粘性土，該孔與原ZK19孔距離約11m，地層相符。其余4孔均揭示了 2.13.1m厚的淤泥或 淤泥質(zhì)圖層，補(bǔ)勘剖面圖。3.3 土方塌陷原因分析結(jié)合現(xiàn)場施工情況、水文情況以及補(bǔ)勘的地質(zhì)資料，7#沉井下沉突發(fā)土體塌陷的原因可 以明確:補(bǔ)勘的ZK4地層與原ZK19地層相符外，沉井四周的新補(bǔ)勘的鉆孔ZK1、ZK2、ZK3、 ZK5孔均揭示此處沉井下方有2.13.1m的淤泥或淤泥質(zhì)土層，地質(zhì)情況發(fā)生變化。沉井在 開挖下沉過程中，淤泥質(zhì)土滑溜到

8、沉井內(nèi)，導(dǎo)致沉井北側(cè)地面突發(fā)土體塌陷。4處理方案一一沉井外側(cè)土體加固4.1 土體加固方案根據(jù)7#沉井現(xiàn)場已經(jīng)發(fā)生的實際情況，并依據(jù)補(bǔ)勘的地質(zhì)資料，經(jīng)參建各方充分討論研 究決定:采用簡易工法樁或鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁的加固方案對該沉井傾斜的一側(cè)地面進(jìn)行 土體加固，加固后再進(jìn)行沉井后續(xù)施工?？紤]到工期及現(xiàn)場施工條件，在沉井北側(cè)和東西兩 側(cè)采用小型灌注樁(即樹根樁)+高壓旋噴樁對土體進(jìn)行加固，現(xiàn)場試驗確定可行有效，并經(jīng)參 建各方認(rèn)可。鑒于沉井北側(cè)目前處于一定程度的傾斜塌陷狀態(tài)，因此場地需先平整后再打樁，并在土 體加固實施過程中，加強(qiáng)對井體、道路、駁岸以及周邊建筑物的監(jiān)測，待樁體達(dá)到要求強(qiáng)度 后，再繼

9、續(xù)實施沉井下沉和沉井糾偏工作。樹根樁+高壓旋噴樁平面布置及旋噴樁剖面圖如 圖1所示，樹根樁配筋圖如圖2所示。4.2 土體加固方法采用400400樹根樁+高壓旋噴樁加固，并設(shè)置500 x400的鋼筋砼冠梁。主要材料混凝土:采用42.5R普通硅酸鹽水泥，添加0.08%三乙醇胺和0.5%氯化鈉(與水泥重量比)外 摻劑?；炷翉?qiáng)度:冠梁:強(qiáng)度等級C30；主體結(jié)構(gòu):強(qiáng)度等級C30，抗?jié)B強(qiáng)度等級0.6MPa；樹 根樁:強(qiáng)度等級C30；墊層:強(qiáng)度等級C15；鋼筋:采用I級鋼和皿級鋼，主筋凈保護(hù)層厚度:除樹根樁為20mm，其余均為30mm。樹根樁+高壓旋噴樁施工技術(shù)要求樹根樁施工中執(zhí)行建筑地基處理技術(shù)規(guī)范，認(rèn)

10、真做好清底工作，嚴(yán)格控制樁的垂直 精度，在澆筑帽梁前鑿除樁頂疏軟部分混凝土，樁內(nèi)主筋伸入帽梁長度為35d。高壓旋噴樁在注漿后28d，加固體靜力觸探比貫入阻Ps1.4MPa，滲透參數(shù)1x10-7cm/so施工工藝高壓旋噴樁工藝參數(shù)符合表2規(guī)定，施工中嚴(yán)格按照標(biāo)中規(guī)定參數(shù)來控制泥漿的質(zhì)量。鉆機(jī)成孔采用天然泥漿護(hù)壁。灌注施工時，為防止相鄰樁孔移位和竄孔，采取間隔施工。樁長采取平面圖標(biāo)注長度及以進(jìn)入全風(fēng)化花崗巖1.0m雙控。4.2檢測及驗收土體加固施工完成后，經(jīng)勘查、設(shè)計、施工、監(jiān)理、業(yè)主單位人員到場檢測、驗收確 認(rèn)，樁孔達(dá)到設(shè)計要求的持力層。每36根樁留置一組試塊，經(jīng)過抗壓強(qiáng)度檢測，樁身強(qiáng)度均符合設(shè)

11、計要求。采用動測法檢驗樁身質(zhì)量，經(jīng)過檢測，符合要求。旋噴樁防滲效果，按照規(guī)范要求，經(jīng)過壓水試驗，檢測合格。5沉井下沉、糾偏、封底樹根樁+高壓旋噴樁施工完成并檢測合格后，即可對沉井進(jìn)行后續(xù)施工。根據(jù)該處沉井存在的情況，后續(xù)沉井下沉取土分兩部分取土，把井內(nèi)分割成兩個三角 形，先在三角形I的A角往B、C方向取土，取土過程沉井產(chǎn)生些許下沉，待穩(wěn)定后繼續(xù)挖 至刃腳以下，再挖三角形口，把沉井慢慢糾正回來。根據(jù)該處沉井的實際傾斜情況，該處沉井采用偏心壓重法進(jìn)行糾偏，在沉井較高一側(cè) (即南側(cè))加偏心壓重，并同時在較高一側(cè)多挖土，使沉井逐漸下沉恢復(fù)水平后，再進(jìn)行均勻 挖土，使沉井順利下沉，如圖3所示。沉井挖土下

12、沉采用機(jī)械配合人工挖土，用一臺25t汽車吊吊運出土。由于場地限制， 挖土施工存在困難，綜合考慮挖土、吊運的施工能力，沉井下沉速度控制為1m/24h。在坑邊 堆放棄土、材料和移動施工機(jī)械時，與坑邊保持一定的距離，距坑邊3m以外，堆放高度不 超過1.5m。在沉井沉至設(shè)計標(biāo)高1.0m以上時，適當(dāng)減少下沉速度，特別是刃腳下掏土的速度， 防止突沉或超沉事故產(chǎn)生。周邊開挖深度小于10cm，避免發(fā)生傾斜，保持正確的平面位置與 垂直度，在離設(shè)計深度20cm左右停止取土，依靠自重下沉至設(shè)計標(biāo)高。沉井挖土?xí)r隨時觀測垂直度，下沉過程中，每班至少觀測兩次，并在每次下沉后進(jìn)行 檢查，做好記錄，發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時，及時進(jìn)行糾正操作，使偏差控制在允許范圍以 內(nèi)。沉井在下沉過程中，最大沉降差均控制在250mm以內(nèi)。當(dāng)沉至離設(shè)計標(biāo)高2m時，對下 沉與挖土情況加強(qiáng)觀測，以防超沉。當(dāng)沉井沉到設(shè)計標(biāo)高，經(jīng)23d，下沉穩(wěn)定，經(jīng)過檢測，8h內(nèi)累計沉降量10mm， 經(jīng)勘查、設(shè)計、監(jiān)理、建設(shè)單位人員驗槽并符合要求后，對該處沉井進(jìn)行封底施工。本沉井 既作為頂管工作井，日后又是作為提升泵井使用，對封底質(zhì)量要求嚴(yán)格，不允許出現(xiàn)滲漏， 鑒于實際施工中涌水量不大，井底土質(zhì)較密實，采取排水封