钢吊箱围堰涌水原因分析及处理措施.docx

钢吊箱围堰涌水原因分析及处理措施(1)事故概况某桥主塔墩位于长江中深水区,基础设计为22根直径2.8m的钻孔灌注桩。承台为整体式承台,尺寸为52.5mx30.75m×6mo根据自身的施工技术经验、设备及其他因素,施工单位采用了有底双壁钢吊箱围堰方案,兼作钻孔桩施工平台及承台,塔座施工的临时挡水围堰。钢吊箱围堰顺利下沉至设计高程后,进行钢护筒与底节钢吊箱内支架顶之间的拉压杆焊接安装、吊箱内射水吸泥清淤、底板吸泥孔封堵、钢护筒与底板间隙封堵,准备就绪后进行围堰封底混凝土水下灌注。首次抽水至一定水位后发现围堰内水位无法继续下降,停止抽水后发现围堰内水位回升，疑有漏水。潜水员水下探摸后发现3#、8#、11#三桩之间范围内吊杆附近有涌水点，对漏水位置进行了压钢板处理，回水至内外持平后对漏水位置钻4个HOmm小孔进行了压浆封闭，同时派潜水员对钢吊箱底板外侧进行了探摸,疑底板钢板有撕裂。第二次抽水至最后Im时，2#桩与3#桩间底隔仓范围内出现一处较大涌水点,紧急用棉絮、砂袋、麻袋混凝土等压堵,无效。停止抽水后根据回水速度初步估计涌水量在Ie)Oe)m3h,较难封堵。再次回水后对整个底隔仓顶面进行射水吸泥清理及水下凿除松散混凝土,顶面补浇约1.0m厚水下C40混凝土封闭。第三次抽水至前次大致相同水位时，11#桩侧1.5m处出现涌水，采取加大排水能力进行强排,至底隔仓顶面露出,发现涌水来自第二次涌水的底隔仓,沿第二次浇筑的封闭混凝土与第一次封底混凝土之间的间隙四散涌出。期间一直维持强排抽水,对露出水面的部位进行清理。漏水点位置示意如2412。图2412漏水点位置示意(2)事故原因1)钢吊箱设计底节钢吊箱在细部设计方面存在一定的欠缺。吊杆与底板(10mm)及底板下方龙骨(606mm)之间连接形式不够明确,底板可能存在局部漏焊导致出现开裂。纵横向底隔仓宽度分别为3m和2m,而深度为4.5m,呈深槽状，且内部加强角钢斜撑较多，导致封底混凝土灌注前围堰内水下清淤难度较大,局部可能存在淤泥堆积于底隔仓角落无法清除干净的现象，从而导致封底混凝土夹泥,形成孔洞及渗水通道。2)钢吊箱加工制造该建设项目钢吊箱为建设单位委托第三方加工制造(无制造监理)。由于工期紧迫,长江水位下降等各种因素，底节钢吊箱在陆上制作基本完成后即匆忙下水浮运，可能在制作方面存在局部漏焊甚至未焊的问题。采用"气囊+滑道”方案下水时，未严格对滑道坡度、强度、平整度等方面进行控制，下滑时尾端反拉卷扬系统钢丝绳被拉断,导致钢吊箱以较快速度冲人江中，可能导致底板局部出现损伤或撕裂。3）钢吊箱使用及封底混凝土施工钻孔灌注桩施工完毕后，由于处于长江枯水位,钢吊箱与钢护筒之间的固结无法直接解除，采用在钢拼筒顶设置扁担梁及千斤顶进行"提升一下沉"。在第一次“提升一下沉过程中，由于一根扁担梁出现失稳,导致钢吊箱发生较大偏斜扭转。较大的冲击荷载和扭转变形,可能导致底板局部出现开裂等问题。封底混凝土浇筑前的各项准备工作不充分。钢吊箱底板吸泥孔采用钢板覆盖及砂袋反压,而未进行焊接固定,可能在封底混凝土浇筑时被冲开,形成孔洞。钢护筒与底板间隙未采用成熟工艺一一使用钢板封闭,而是曾单的用堆码砂袋封堵,且无法检查堆码封堵效果,可能存在较大隐患。围堰内采用空气吸泥清淤及清理钢护曾和钢围堰内壁，未采用成熟工艺潜水员用钢刷类工具对钢护筒及钢围堰内壁板进行彻底清理,可能存在较大隐患。封底混凝土施工过程中的问题。水下封底混凝土按照钢吊箱结构特点,进行分仓浇筑（9个底板仓、8个底隔仓）,采用"中央集料斗溜槽导管法”进行封底混凝土水下灌注施工。混凝土采用"商品混疑土+水上拌合船联合供应方案。浇筑期间,操作人员的水平及现场技术管理人员的水平明显不足:从现场记录看,有溜槽失稳导致混凝土直接落人吊箱内的情况,有浇筑点首封不成功,重新首封的情况,有灌注过程堵管,上下提升导管的情况。这些都可能导致封底混凝土过水,混凝土离析从而形成疏松、破裂区域T最终造成涌水事故。封底混凝土浇筑厚度问题。原设计封底厚度为4.5m,后施工单位根据实际水位进行重新计算,将封底厚度变更为3.5mo浇筑过程凭手感探测混凝土面,存在较大误差。原探测封底混凝土厚度3542m,抽水后发现实际厚度在304.0m;另外首日及次日灌注的几个区城,灌注完成后重新在上面补灌,两层封底混凝土之间估计无法形成整体,可能存在软弱交接面或夹泥等问题。(3)事故处理措施鉴于前三次抽水过程中已采取了相应的措施进行处理,均未取得理想的效果,经多次分析讨论,并对典型部位进行钻芯确认有效封底厚度,在维持强排抽水期间结构安全的状况下，以不改变桥墩基础主体结构为原则,采取"钢板封闭+引流”的方案进行处理。1)结构安全确认。对几个底板仓的封底混凝土进行钻芯取样,确认有效封底厚度,在此基础上核算强排抽水期间钢吊箱结构安全系数,确保漏水处理及底层承台施工期间的安全。并在钢护筒周边设置一定数量的加劲板和反压牛腿钢结构，以增强整体抗浮能力。2)钢板封闭。对涌水量较大的上游侧底隔仓进行加盖钢板封闭,并在封闭钢板上设置工字钢进行加强。钢板顶面和侧面设置一定数量的水阀和引流钢管,利于封闭钢板期间的减压。底板仓范围内的涌水点,开橹引流后设角钢与周边壁板焊接加强,后加盖钢板封团。3）引流。对底板仓范围内的涌水点,采取在封底混凝土顶面开槽引流,并在承台底面高程以下设置钢板封闭。纵向底隔仓涌水点涌水量较大,在侧板上开引流管至横向底隔仓,井在封闭钢板上设置独立的引流钢管（在承台底面高程范围内）,以进一步减压.全都涌水集中引流至下游根向底隔仓内,再开孔最终引流至双壁夹仓内,集中抽排。4）承台浇筑方案变更。原钢吊箱设计建议承台浇筑高度为3m+3m。后经核算,为稳妥起见,变更为2m+4m,以尽量减少第一次承台浇筑对封底混凝土及钢吊箱的受力影响。（4）经验教训经过近2个月,最终成功处理封底混凝土涌水事故,保证了承台的干施工作业环境和施工期间的安全。作为大型桥梁基础施工的重要临时结构,有底双壁钢吊箱施工已经是一种较为成熟的施工技术,任何一个环节的疏忽均可能导致后期出现严重的事故。特提出建议如下：1）从钢吊箱设计阶段就应该针对加工制造、施工使用等环节进行优化设计,尽量减少因设计原因导致后期施工不便并留下安全隐Qj>O2）钢吊箱围堰封底混凝土水下灌注前的围堰内部清淤,孔洞封堵,钢护筒壁板的清理等各项准备工作，均应严格按照相关施工规范办理,井进行严格检查确认。封底混凝土厚度,除了按照实际工况进行理论计算外，尚应考虑各种施工不确定因索带来的影响,适当留有一定的富余量。3）目前国内一些建设项目,存在一定程度的重进度轻安全和质量的倾向，施工组织安排常受到较强烈的人为因素干扰,在盲目追求进度的过程中,极易发生质量和安全事故,应予以充分重视。4）对于钢吊箱围堰封底漏水事故,在确保围堰结构安全的前提下,"钢板封闭+引流"方案为一种可行的处理措施。