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陆上沉井下沉过程中结构裂缝控制及安全保障方案

一、工程概况

1.1项目基本信息

本项目为某公路桥梁工程关键分项工程，涉及一座大型陆上沉井基础施工。沉井设计为圆形结构，外径28m，内径25m，井壁厚度1.5m，总高度36m，分三节制作下沉，第一节高度8m，第二节高度14m，第三节高度14m。沉井采用C35混凝土浇筑，抗渗等级P8，纵向钢筋采用HRB400E级钢筋，箍筋采用HRB335级钢筋。沉井基础主要承担桥梁主墩竖向承载力及水平抗推作用，设计承载力要求达到12000kN。

施工场地位于长江中下游冲积平原区，地势平坦，地面标高为+3.2m。根据岩土工程勘察报告，场地土层自上而下依次为：①素填土，厚度1.2-2.0m，松散状态；②粉质黏土，厚度3.5-5.0m，可塑状态，承载力特征值fak=180kPa；③粉砂，厚度6.0-8.5m，中密状态，承载力特征值fak=220kPa；④细砂，厚度10.0-13.0m，密实状态，承载力特征值fak=280kPa；⑤卵石，厚度大于8.0m，密实状态，承载力特征值fak=600kPa，为沉井持力层。

场地地下水类型为潜水，地下水位标高为+1.5m，年变幅约1.0m，主要补给来源为大气降水及周边地下水径流，排泄方式为地下径流及蒸发。地下水对混凝土及钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。

1.2沉井施工进展

沉井施工于2025年3月15日正式启动，截至事故发生时（2025年5月28日），已完成第一节沉井制作及混凝土养护，混凝土强度达到设计强度的100%；第二节沉井已完成模板安装及钢筋绑扎，正在进行混凝土浇筑准备工作。沉井第一节下沉采用排水下沉法，已完成下沉深度3.8m，累计下沉时间42天，平均日下沉量约0.09m，施工过程中前期沉降均匀，各项监测指标处于正常范围。

1.3事故概况

2025年5月28日11:20，现场施工人员在沉井下游侧进行吸泥作业时，发现沉井外壁与土体之间出现局部涌砂现象，涌砂量约0.5m3/min，颜色呈黄褐色，含少量粉土颗粒。随后10分钟内，涌砂范围迅速扩大，沉井周边地面开始出现明显沉降，下沉速率达到0.5m/h。施工单位立即启动应急响应，停止所有吸泥作业，组织人员撤离危险区域，并启用备用排水设备进行排水。

至13:40，沉井周边塌方趋于稳定。经现场测量，塌方范围呈现不规则椭圆形，长轴方向75m，短轴方向35m，塌方区域最深处位于沉井下游侧刃脚位置，深度达12m，塌方总方量约7500m3。塌方导致沉井第一节井壁出现多条纵向及斜向裂缝，其中最长裂缝长度约8.2m，最大裂缝宽度0.8mm，裂缝主要分布在沉井下游侧2-6m高度范围内；沉井产生不均匀沉降，下游侧较上游侧沉降量大1.2m，沉井倾斜度达到1.5%，超出规范允许值（≤0.5%）。

事故未造成人员伤亡，但导致沉井施工中断，周边临时设施（如钢筋加工场、材料堆放场）部分损毁，直接经济损失约85万元。同时，塌方区域距离周边市政管线（DN500给水管）最近距离仅6m，管线已出现轻微沉降（沉降量3mm），需重点关注后续变形情况。

二、事故原因综合分析

2.1直接原因分析

2.1.1局部吸泥深度失控

根据现场施工记录及监理日志，事故发生前3小时，沉井下游侧第3、4号吸泥井正在进行高强度吸泥作业，现场操作人员为加快下沉速度，擅自将吸泥管深度从设计的1.2m调整至2.5m，导致该区域刃脚下方土体被过度掏空。沉井刃脚设计埋深要求不小于1.0m，而事故发生时，下游侧刃脚局部埋深仅为0.3m，刃脚失去土体支撑，无法承受沉井自重及上部施工荷载，导致刃脚处混凝土出现压裂，进而引发井壁裂缝。

进一步核查吸泥设备运行参数发现，吸泥机功率设定为15kW（设计值为10kW），吸泥流量达到80m3/h，远超设计允许的50m3/h，过度吸泥导致土体扰动范围扩大，破坏了土体的天然平衡状态，形成局部流砂通道，最终引发涌砂及塌方。

2.1.2沉井快速下沉引发土体扰动

事故发生前24小时内，沉井下沉量达到1.8m，平均下沉速率0.075m/h，而设计允许的最大下沉速率为0.05m/h，属于快速下沉。沉井快速下沉过程中，井壁与土体之间产生较大的相对摩擦作用，对周边土体造成强烈扰动，导致土体结构破坏，孔隙水压力急剧升高。当孔隙水压力超过土体有效应力时，土体发生液化，形成流砂，从沉井刃脚薄弱部位涌入井内，进一步加剧了沉井的不均匀沉降。

现场监测数据显示，事故发生前1小时，沉井周边土体水平位移速率达到3mm/h，远超正常施工阶段的0.5mm/h，土体扰动已处于临界状态，但未引起现场管理人员足够重视，未及时采取减速下沉措施，最终导致事故发生。

2.2间接原因分析

2.2.1施工管理体系不完善

施工单位未建立完善的沉井下沉过程控制体系，缺乏专职下沉监测管理人员，现场作业人员