矩形沉井计算---中期作业

沉井施工计算书计算依据：1、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS 137∶20152、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20113、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-20074、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-20115、《建筑施工计算手册》江正荣编著6、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著7、《地基与基础》第三版一、参数信息1、基本参数沉井总体示意图二、砂垫层铺设厚度验算沉井承垫材料：垫木垫木宽度L(m)： 2 砂的天然容重γs(kN/m3)：20 砂垫层的压力扩散角θ(°)：25砂垫层厚度h0(m)：0.5砂垫层底部地基承载力设计值[P](kPa)：150 砂垫层计算简图沉井第一节沿井壁单位长度重量：G0=tH s(G2k+G1k)=0.5×3×(24+1)=37.5kN/m砂垫层底部荷载计算值：P=G0/(2h0tanθ+L)+γs h0=37.5/(2×0.5×tan25°+2)+20×0.5=25.205kpa≤[P]=150kpa 满足要求！三、垫架拆除井壁强度验算两支承点之间最大距离L1(m)：7 支承点距端部的距离L2(m)： 1.5 矩形沉井按4点支承：沉井垫架拆除示意图沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生较大的弯曲应力。

沉井井壁抗弯按深受梁考虑，参考GB50010-2010附录G，深受梁计算第G.0.82 条，0.2Hs范围内纵向受力实际钢筋面积经计算：A's底部=A's顶部=1608.495mm 支座弯矩M支：M支=-G0L22/2-G0(B s/2-t)(L2-t/2)=-37.5×1.52/2-37.5×(8/2-0.5)×(1.5-0.5/2)=-206.25kN·m 跨中弯矩M中：M中=G0L12/8-M支=37.5×72/8-206.25=23.438kN·m将沉井结构按深梁结构进行验算，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：h0跨中=H s-0.1×H s=3-0.1×3=2.7m取f y×A s=f'y×A's，则x=0<0.2h0，取x=0.2h0=0.2×2.7=0.54m αd跨中=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z跨中=αd跨中×(h0跨中-0.5×x)=0.893×(2.7-0.5×0.54)=2.171mA s底部=M跨中/(f y×z跨中)=23.438×106/(300×2170.8)=35.989mm2A s底部=35.989mm2≤A's底部=1608.495mm2满足要求！h0支座=H s-0.2×H s=3-0.2×3=2.4m取f y×A s=f'y×A's，则x=0<0.2h0，取x=0.2h0=0.2×2.4=0.48m αd支座=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z支座=αd支座×(h0支座-0.5×x)=0.893×(2.4-0.5×0.48)=1.93mA s顶部=M支/(f y×z支座)=206.25×106/(300×1929.6)=356.291mm2A s顶部=356.291mm2≤A's顶部=1608.495mm2满足要求！四、沉井下沉验算沉井下沉计算土层参数：沉井下沉力系平衡图当沿沉井深度土层为多类别时，单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。

矩形沉井工程设计实例某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。

对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。

一、设计条件1、工程概况根据使用要求，本沉井结构尺寸如附图2-1所示。

沉井平面为矩形，剖面也为矩形，井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。

制作高度为11.0m，施工时采用两次制作，一次下沉，第一节制作高度为6.0m，井壁厚度为600mm，沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。

2、沉井材料混凝土：采用C25;fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2,钢筋：d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335；fy=300N/mm2,3、地质资料根据地质钻探资料分析，本沉井工程范围内的的地层，大致可分五层，其物理力学性能指标如附表。

土层物理力学指标二、水、土压力的计算本沉井采用排水法下沉，对于作用在井壁上的水、土压力，采用重液地压公式计算：pw+E=13h当h=0m，pw+E=0h=4.5m, pw+E=13*4.5=58.5kn/m2h=8.6m, pw+E=13*8.6=111.8kn/m2h=9.0m, pw+E=13*9.0=117.7kn/m2h=9.9m, pw+E=13*9.9=128.7kn/m2h=10.5m, pw+E=13*10.5=136.5kn/m2根据上述计算，绘制水压力、主动土压力图形，如下图：三、下沉计算1、沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计，沉井重量为GK=（9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0）*25=4884KN2、摩阻力井壁侧面的摩阻力分布如图，单位摩阻力，按《上海市地基基础设计规范》规定：f=25-20 KN/m2。

hk= 5*1/2+5.5=8.0m井壁总摩阻力：Ffk=Uhkf=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN下沉系数K= GK /Ffk=4884/4480=1.09≥1.05满足《规程》下沉要求。

四、沉井竖向计算1、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。

矩形工作井计算一.技术条件1.采用人工挖孔形式施工2.根据本工程地质条件，综合考虑土体采用如下指标：土容重取 3/19m kN s =γ土有效容重取 3'/10m kN s =γ粘聚力 kPa c 10=内摩擦角︒=10φ3.地下水位按地质资料偏保守取为地面以下1.5米计算4.井结构高度根据管道埋深，井深约为10~11H m =，根据侧土压力及水压的大小将井壁厚度分为3段：5H m ≤，取壁厚0.6a m =；58m H m <≤，取壁厚0.8a m =；811m H m <≤，取壁厚 1.0a m =。

井底板取0.7m 厚。

井内净空尺寸为：00 6.09.5b l m m ⨯=⨯二.使用阶段抗浮验算按井深11H m =进行计算，工作井重量：井壁：()()()12229.5 6.00.650.83 1.0322571820.650.83 1.034K G kN +⨯⨯+⨯+⨯⨯+⎡⎤⎢⎥=⨯=⨯+⨯+⨯⨯⎢⎥⎣⎦底板：2250.7811.51610KG kN =⨯⨯⨯= 井总重12718216108792K K K G G G kN =+=+=地下水浮力：()()()()107.210.75 1.57.611.13811.537987WK F kN =⨯⨯⨯-+⨯⨯+⨯⨯=⎡⎤⎣⎦抗浮安全系数：/8792/7987 1.1 1.05K WK G F ==>，故抗浮稳定性满足要求。

三.施工阶段井壁计算（封底前）（一）井深5H m ≤井段，取地面以下5m 处计算土水压力1.等效内摩擦角D φ的计算:Z c tg tg s D γφφ2245245-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛- 1021045450.62922195D tg tg φ⨯⎛⎫⎛⎫-=--= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ ()()450.62924532.2225.7D arctg φ=-⨯=-⨯=2.内力计算，按闭合框架计算()()()211111245225.719 1.5105 1.54510(5 1.5)60.1/21.27 1.2760.176.3/D k S S w k p h H h tg H h tg kN m p p kN mφγγγ⎛⎫'=+--+⨯-⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯--+⨯-=⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭==⨯= 闭合框架尺寸：壁厚a=0.6m ，()()()()0060.69.50.6 6.610.1b l b a l a m m ⨯=+⨯+=+⨯+=⨯长短跨比/10.1/6.6 1.53n l b ===转角处的弯矩：2323160.1 6.61 1.53395./121121 1.531.27502./k k k p b n M kN m m n M M kN m m---⎛⎫⎛⎫+⨯+=== ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭==长边跨中弯矩：220.1250.12560.110.1395372./1.27472./l k k k l l k M p l M kN m mM M kN m m+-++=-=⨯⨯-===短边跨中弯矩：220.1250.12560.1 6.639568./1.2786./bk k k b bk M p b M kN m mM M kN m m+-++=-=⨯⨯-=-==-作用在长边的轴向力 ()()00.520.560.1620.62161.27275l k k l l k N p b a kNN N kN=+=⨯⨯+⨯===作用在短边的轴向力： ()()00.520.560.19.520.63221.27408bk k b bk N p l a kNN N kN=+=⨯⨯+⨯===3.壁板配筋计算 考虑沿井深方向取单位长度计算，根据受力，按压弯构件计算。

1.工程概况地质资料如下图所示，沉井内径D1=12.5米，沉井结构高度H=15.1米，沉井起沉标高低于地面500mm。

抗浮计算时，考虑施工时降水，地下水位于起沉标高下500mm；强度计算时，考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下水位，即地下水位于原地面下500mm。

施工采用排水法，三次浇注两次下沉。

考虑地面堆载q m=10kPa。

上部第一层土考虑换填砂层。

企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.65m井壁自重：（标准值）底板底以上G1k=2×（h1×d+h2×t+h3×c）×（b1+L2）×γ1=2354.70KN刃脚G2k=2×[（h7+h5+h6）×b+a×（h5+h6）+h4×a]×（b1+L2)×γ1=2749.50KN井壁自重G ok=G1K+G2K=5104.20KN底板自重G dk=（L1+2b)×（b1+2b)×γ1=5231.25KN封底混凝土自重G fk= 0.25×[L2-2×（a+b）]×[b2-2×（a+b）]×(h7+h6/2)×23=2382.05KN井壁上土重G tk=h1×（t-D)×（L2+b1)=-15.51KN抗浮验算K f= (G0k+G dk+G fk+G tk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]= 1.89≥ 1.00满足《规范》抗浮要求三、下沉计算摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力f ka= (h1×f k1+h2×f k2+h3×f k3+h4×f k4+h5×f k5+h6×f k6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)=16.25KPa总摩阻力F fk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×f ka=4706.77KN排水下沉系数K st= G0k/F fk= 1.08＞ 1.05满足《规程》下沉要求地基土极限承载力R j=160Kpa排水下沉稳定系数K st,s= G0k/{F fk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b））×（b2-2（a+b））]×R j}=0.880=0.8～0.9满足《规程》下沉稳定要求29.05m0.75m 2m 刃脚h 6传来的荷载P A1=k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ1=244.58kN/m 2P A2=k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ1=255.91kN/m2P B1=k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ2=284.92kN/m 2P B2=k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ2=297.88kN/m2P A =0.5×(P A1+P A2)×(c 3-c 4)=150.15kN/m P B =0.5×(P B1+P B2)×(c 3-c 4)=174.84kN/m 截面受力q A =(k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ1)×h c +P A=633.66kN/m q B =(k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ2)×h c +P B =738.19kN/mω=q B /q A -1=0.1650-886.68KN·m/m -813.98KN·m/m 5403.99KN 5178.73KN2700mm 2/m 选筋d25@15029.30m截面受力：q A =k 2×(（b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ1+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ1=237.04kN/m2q B =k 2×(（b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ2+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ2=276.28kN/m 2ω=q B /q A -1=0.1655-332.82KN·m/m -305.53KN·m/m 2022.31KN/m 1937.76KN/m1700mm 2/m选筋d20@1501、计算截面一：取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算2、计算截面二：取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算，计算点标高为底板底标高 刃脚根部段中心标高计算高度h c =1.5(a+b)=为便于计算取h c =h 5=截面内力：M A = -0.1488qAr2ω =M B = -0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =截面内力：M A = -0.1488qAr2ω =M B =-0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积= 按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=35.15m截面受力：q A =k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m×λ1=126.66kN/m 2q B =k 2×(（c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m ×λ2=149.89kN/m2ω=q B /q A -1=0.1834-197.03KN·m/m -180.88KN·m/m 1094.00KN/m 1043.95KN/m1700mm 2/m选筋d20@150五、纵向弯曲计算（四支点）90.50KN/m 108.60KN/m 7.550m 685.35KN·m/1328.29KN·m/643.97KN 205.18KN·m/11.86m 7.12m 321.05mm 2/m5d22622.24mm 2/m 4d25+2d20由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。

沉井计算实例某公路独塔斜拉桥桥塔基础，基础平、立、剖面尺寸见图9-40，采用挖土下沉施工。

9.5.1设计资料1.混凝土：底节沉井采用C25；其它各节采用C20；封底采用C25；盖板采用C25。

2.混凝土的设计强与参数：混凝土的设计强度与参数见表9-5。

3.钢材:A 3钢筋: R g =240MPa ；A 3钢板:[δω]=145MPa, [τ]=85MPa混凝土的设计强度(MPa)与参数 表9-5应力种类符号混凝土标号2025 轴心抗压 R a 11.0 14.5 抗拉 R e1.3 1.55 直接抗剪[jR ]0.951.2粘结应力 [C] 0.9 1.1 弹性模量比N10109.5.2决定沉井高度及各部分尺寸1.沉井高度根据冲刷计算和最低水位要求，以及按地基土质条件、地基承载力要求沉井底面位于弱风化基岩层一定深度为宜，故定出沉井顶面标高为173.7m ，沉井底面标高为162.2m ，亦即沉井所需的高度H 为H=183.7-162.2=21.5 m考虑到施工期间的水位情况，底节沉井高度不宜太小，所以底节沉井高取为6.0m ，第一节顶节高度取决于上部结构的重量，与顶盖高度及牛腿受力要求有关，所以顶节沉井高取为5.5m ；其余两节均分剩下的高度，即每节高为5.0m 。

2.沉井平面尺寸考虑到桥塔墩形式，采用两端半圆形中间为矩形的沉井，圆端的外半径为5.2m ，矩形长度为16.0m ，宽度为10.0m 。

井壁厚度顶节取0.6m ，第二节厚度为1.4m ，第三节厚度为1.5m ，底节厚度为1.6m ，其它尺寸详见图9-40。

刃脚踏 面宽度采用0.1m ，刃脚高度为1.99m ，刃脚内侧倾角为:32667.1)1.06.1/(99.1tan =-=θ，θ=52︒59'13.74">45︒。

9.5.3沉降系数计算1. 沉井自重计算 (1).第一节沉井自重砼重度 1γ=25 kN/m3体积 V 1=[(52-4.42)π+(16×10-16×8.8)]×3.5+[(1+1.5)/2×0.7+1.3×2.0]×(16×2+2×3.7×π)+2×0.8×7.4×2+0.52/2×8×2=129.2+192.0+25.68=346.9 m3自重 Q 1=346.9×25=8673 kN (2).第二节沉井自重砼重度 2γ=25 kN/m3体积 V 2={(5.12-3.72)π+[16×10.2-(3.6×2+7.2)×7.4+2/5.02×8]}×5.0=(38.7+57.6) ×5.0=481.5 m3自重 Q 2=481.5×25=12037.5 kN (3). 第三节沉井自重砼重度 3γ=25 kN/m3体积 V 3={(5.22-3.72)π+[(16×10.4)-(3.6×2+7.2)×7.4+0.52/2×8]}×5.0={41.9+60.8}×5.0=513.5 m 3自重 Q 3=513.5×25=12837.5 kN (4).底节沉井自重砼重度 4γ=25 kN/m3体积 V 4={(5.32-3.72)π+[(16×10.6)-(3.6×2+7.2)×7.4+0.52/2×8]}×6.0={45.2+64.04}×6.0=655.4 m 3自重 Q 4=655.4×25=16385.0 kN沉井自重：∑Q=8673+12037.5+12837.5+16385=49933 kN (5).盖板：砼容重 5γ=25 kN/m3体积 V 5=[(5-0.6)2π+16×(10-1.2)]×3.5=705.7 m 3自重 Q 5=705.7×25=17642.5 kN (6). 封底：砼容重 6γ=24 kN/m3体积 V 6=[3.72π+(3.6×2+7.2)×7.4-0.52/2×8]×4.5=148.6×4.5=668.6 m 3自重 Q 6=668.6×24=16046.4 kN∑Q =654321Q Q Q Q Q Q +++++=8673+12037.5+12837.5+16385.0+17642.5+16046.4=83621.9 kN2.浮力计算（按一半计算）Q '=（346.9+481.5+513.5+655.4）/2×10=9986.5 kN3. 沉降系数计算f =(18+30)/2=24，设计取22.5h =21.5mu =2πr+16×2 =64.7 m∑=u h f T =22.5×21.5×64.7=31299.0 kNT Q Q K '-==276.10.312995.998649933=-9.5.4地基应力计算1.垂直力(1).沉井重（包括封底、盖板）Q=83621.9 kN (2). 井内填充γ=20 kN/m 3Q =[3.72π+(3.6×2+7.2)×7.4]×12.5×20=1869.6m 3×20=37392 kN(3).墩身Q=16905 kN (4).上部结构：恒+汽+附 N 1=164745.08 kN 恒+地 N 2=155608.01 kN (5)沉井底总垂直力N 1=164745.08+16905+37392.0+83621.9=302663.98 kN N2=155608.01+16905+37392+83621.9=293526.91 kN 2.沉井底弯矩总弯矩 M 1=130557.99 m kN ⋅ M 2=227271.75 m kN ⋅ 3.地基应力 (1).地震力情况A=5.32× π+16×10.6=257.8m 2323233.4166/6.10166.10098.06/098.0m bh d W =⨯+⨯=+=kPa W M A N 5466.11383.41675.2272718.25791.29352622±=±=±=σ kPa kPa 4600][6.1684max =<=σσ kPa kPa 4600][6.592min =<=σσ(2). 正常组合kPa W M A N 3140.11743.41699.1305578.25798.30266311±=±=±=σ ][1488max σσ<=kPa []σσ<=kPa 860min(3). 施工阶段kN N 2935271.15560816905373929.836213=+++= m kN M ⋅=38.3409703kPaW M A N 05.81958.11383.41638.3409708.25729352733±=±=±=σ kPa 63.1957max =σ kPa 53.319min =σ9.5.5封底砼计算1.基底应力作为作用封底砼上的竖向反力1p =1957.5 kPa 2. 孔内填充物的重量（包括封底砼重） 孔内填充物 ≈γ 2 0 kN/m 32p =14×20+4.5×24=280+108=388 kPa 3. 封底砼底面所受净竖向反力21p p p -==1569.5 kPa4. 按周边简支双向板计算：计算跨径8.9×7.6m （见9-41）85.0/=g x l l ，当μ=0时x M =0.0506×1569.5×7.62=4587.1 kN ·myM =0.0348×1569.5×7.62=3154.8 kN ·m 6/1=μ时M x (μ)=M x +μM y =4587.1+1/6×3154.8=5112.9 kN ·m M y (μ)=M y +μM x =3154.8+1/6×4587.1=3919.3 kN ·m 5. 封底砼顶面的拉应力kPakPa W M wl x lx 800][8.4777.109.5112)(=<===σσμωkPa kPa wl ly 800][3.3667.103.3919=<==σσω6.封底砼按受剪计算（见图9-42）σmax =1957.5 kPa σmin =319.5kPaP 1=kPa 5.11382/)5.3195.1957(=+P 2=388.0 kPa作用在井孔范围内的封底砼的竖向反力： P =P 1-P 2=1138.5-388=750.5 kPa 井孔范围内封底砼底面积A=7.4×7.2=53.28 2m井孔内1.99m 范围内封底砼底面积A '=[(7.4+7.2)×]×1.99=28.108 2m 剪应力：kPa kPa A A P j 1200][1.688108.5828.535.750=<=⨯='⋅=δτ9.5.6沉井盖板计算1.顶盖按单向连续板计算（见图9-43）Q 盖板=17642.5 kN图9-41 周边简支双向板 图9-42 封底砼按受剪计算kPaq 920.8)0.80.80.8(5.176421=⨯++=Q 上部恒载=164745.08 kN kPaq 1.16810.70.72/108.1647452=⨯⨯=(2). 板内弯矩 ①. 在q 1作用下a. 边跨中(0.1/=y x L L )当μ=0时，M x =0.0340，M y =0.0249，0839.00-=x MM xmax =0.0340×92×8.02=200.2 m kN ⋅ M ymax =0.0249×92×8.02=146.6 m kN ⋅0max x M =-0.0839×92×8.02= -494.0 m kN ⋅当6/1=μ时m KN M u x ⋅=⨯+=0.2256.1466/12.200)(mkN M y ⋅=⨯+=1806/12.2006.146)(μb. 中间跨(.1/=y x l l )当μ=0时M x =0.0285，M y=0.0158，0698.00-=x M M xmax =0.0285×92×82=168.0 m kN ⋅ M ymax =0.0158×92×82=93.0 m kN ⋅0698.00max -=x M ×92×82=-411.0 m kN ⋅当6/1=μ时=)(u xM168+1/6×93=184.0 m kN ⋅=)(u y M 93+1/6×168=121.0 m kN ⋅支点力矩：M a =m kN ⋅-=--0.4532/)0.4110.494( 板内拉应力：22)(max /110002.1105.36/1225m kN W M <=⨯==μσ 支点截面：kPa110000.2225.36/10.4532<=⨯=σ（2）在q 2作用下：图9-43顶盖按连续板计算图式a.边跨中.1/=x y l l4.00.8/0.4/==y y l a 8.08/3.6/==x x l a当μ=0时M x =0.0644，M y =0.0748M xmax =0.0644×1681.1×6.3×4.0=2728.2m kN ⋅ M ymax =0.0748×1681.1×6.3×4.0=3168.8m kN ⋅ 当6/1=μ时m kN M x ⋅=⨯+=325631696/12728)(maxμ mkN M y ⋅=⨯+=362427286/13169)(max μ板内弯矩组合：M x =225+2728=2953 m kN ⋅ M y =180+3169=3349 m kN ⋅板内应力：kPakPa wl x 11000][14465.36/129532=<=⨯=σσ ][16405.36/133492wl y kPa σσ<=⨯= 支点弯矩：M 支x =mkN /2.41347.05.02953=⨯M 支y =m kN ⋅=⨯6.46887.05.03349][20255.36/12.41342wl x kPa σσ<=⨯=支 ][22965.36/16.46882wl ykPa σσ<=⨯=支(3). 配筋计算（略）3.沉井盖板按深梁计算 (1).深梁纵向受拉钢筋： a. 支点：Z=0.2⨯(1.5h+L)=0.2⨯(1.5⨯3.5+8.0)=2.65 m24)(4.57265340025.1102.4134cm Z R r M A g s x x g =⨯⨯⨯==选10Φ28A g =61.53cm 224)(05.65265340025.1106.4688cm Z R r M A g s y y g =⨯⨯⨯==选11Φ28 Ag=67.7cm 2b. 跨中240.41265340025.1102953cm A gx =⨯⨯⨯=选11Φ22 A g =41.8cm 2 245.46265340025.1103349cm A gy =⨯⨯⨯=选10Φ25 A g =49.09cm 2(2).剪力计算：95.0=b r 25.1=c r 2/1455.14cm kg MPa R a ==bh R r r Q a c bj 02.0≤=kN kg 0.7714771400350100014525.195.002.0==⨯⨯⨯⨯21/0.20270.70.72/1)]11.23896.988(3.179203.101.155598[2.1m kN q =⨯⨯+⨯+⨯+⨯=22/3.1108)888(5.176422.1m kN q =⨯++⨯=kN l q c q Q j 2.44952.4414054283.11020.420272221=+=⨯+⨯=+=9.5.7底节沉井纵向破裂计算1. 截面特性计算(见图9-44)截面积：=F 0.1×1.99+1.5×1.99×0.5+1.6×4.01=0.199+1.493+6.416=8.108m 2 截面重心轴位置y x 、：mx 756.0108.81328.58959.00995.0108.85.06.1416.6)5.13/11.0(493.15.099.11.0=++=⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯=my 57.2108.8864.12977.6996.0108.85.001.4416.6)01.499.13/1(493.1)01.45.099.1(99.11.0=++=⨯⨯++⨯⨯++⨯⨯⨯=图9-44 底节沉井截面特性计算 图9-45底节沉井排水下沉时的计算截面(单位：cm ）截面惯性矩I4232383.1842.1133.078.18.28)3/99.157.26(2/99.15.136/99.15.1)57.23(66.112/66.1m I y y =--+=--⨯⨯-⨯--⨯⨯+⨯=-2. 底节沉井井壁沿周长每米宽荷载m kN Fr q /7.20225108.8=⨯==3. 底节沉井抽除支承垫木或按排水下沉时的计算（见图9-45）5.1509.260.1060.26>==B L所以，两支点间按 0.63L=0.63⨯26.6=16.758m (1). 每对支点反力R ①刃脚部分：21692.12/99.15.199.11.0m A =⨯+⨯=截面重心至外壁的距离： mx 535.0692.1)3/5.11.0(99.12/5.12/1.099.11.0=+⨯⨯+⨯⨯=1n =[2π×(1.6+3.7-0.535)+16⨯2]⨯1.692⨯25=61.94⨯1.692⨯25=2620.1 kN②井壁A 2=1.6⨯4.01=6.416m 2 n 2=[2π×(3.7+0.8)+16×2]×6.416×25=60.27×6.416×25=9667.3kN ③隔墙： A 3=（0.8×7.4+0.42×4/2×2=12.48m 2 n 3=12.48×(6.0-0.5)×25=1716.0kNkN R 7.70012/)17163.966701.262(=++= (2). 每对支点截面上的力矩M 01.4)3.5/379.0(tan 1=='-αα=90︒-4.1︒=85.9︒ 或 α=1.499 rad 园弧重心至支承点联线的垂直距离)cos /(sin 1ααα-=a ym 699.2594.0544.4)9.85cos 499.1/9.85(sin 544.4=⨯=︒-⨯=0.7453699.27.202544.4499.12210=⨯⨯⨯⨯==rqy M αm kN ⋅支点截面砼的拉应力：kPa kPa I y M y y 15500.50983.18257.20.745320<=⨯⨯==-σ(3). 跨中力矩M)4.02/2.7(255.54.78.0)6.38.06.3()]6.38.06.3()(3)(2[544.42/758.1622233+⨯⨯⨯⨯-++⋅-+++-⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=q d D d D q R M ππ481487.202]8)7.33.5(3)7.33.5(2[7.202544.4579.127.700122233⨯-⨯-+-⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=ππ0.445083256129732733788074=---=m kN ⋅ 跨中截面砼的拉应力：kPakPa I y M w y y 145000][0.287283.182)57.25(445082)5(=<=⨯-⨯=-=-σσ(4).支点截面剪应力： kPakPa F rq R 85000][3925.2615.1108.827.202544.4499.127.70015.1225.1=<=⨯=⨯⨯⨯⨯-⨯=-⨯=τατ4. 按不排水下沉时检算(1).支承于短边的两端点（见图9-46） 支点反力 R=7001.7 kN 跨中弯矩：m kN M ⋅=---=+⨯⨯⨯⨯-⨯-+-⨯-⨯⨯⨯-⨯=453683256129733152693123)4.02/2.7(255.54.78.0827.202]8)4.76.10(3)4.76.10(2[7.202544.42/60.267.70012233跨中截面砼拉应力[]w g kPa g I y M σσ<=⨯-⨯=--=292783.182)57.25(453682)5(图9-46 底节沉井不排水下沉时支承于短边的两端点 图9-47 底节沉井不排水下沉时支承于长边的中点(2). 支承于长边的中点（见图9-47） 支点截面砼力矩：m kN M o ⋅=++=⨯⨯⨯⨯+⨯+⎢⎢⎣⎡⎥⎦+-⨯⨯⨯=4775532563.1297315260.4255.54.78.087.2028)4.76.10(37.202544.4222支点截面砼的拉应力：w σ=gI g g -⨯247755=83.18257.247755⨯⨯=3259][w kPa σ<9.5.8沉井各部分内力计算1. 沉井外力计算（见图9-48） (1). 沉井沉至中途计算（排水） 土深h E =13m水深h W =11.4m水面上土厚m h E 6.10=刃脚入土深h 1=1.0m 沉井总高度21.5m a. 土压力、水压力计算： )2/45(tan 200ϕγα-= E E h p =19⨯1.6⨯)2/5.3445(tan 2-=8.4 kN/m)2/45(tan 20ϕγ-+= w E E h p p =kPa 6.77)2/3.3245(tan 4.11204.82=-⨯⨯+kPah p w w 57104.115.05.0=⨯⨯==水γ)2/45(tan )(20ϕγ--+=' h h p p w E E=kPa 5.65)2/3.3245(tan )99.14.11(204.82=-⨯-⨯+kPa h h p w w1.4710)99.14.11(5.0)(5.0=⨯-⨯=-='水γ图9-48 沉井外力计算(2). 沉井每米宽自重沉井自重 Q=16385+12837.5+12037.5 =4126 kN216)8.07.3(24126⨯++==πu Q G =684.5 kN/m(3). 单位周长内井壁平均土压力E 0=w EE E E h h ⨯+︒+︒︒22ρρρ=4.1126.774.826.14.8⨯++⨯=6.72+490.2 =496.9 kN/m(4). 井壁摩擦力计算T 0=005.0fA E 取最小值0.5E 0=0.5⨯496.9=248.5 kN/m f =(18+30)/2=24KN/m 2fA 0=24⨯[2π⨯(3.7+0.8)+16⨯2]=24⨯60.27=1446.5KN/m 故 T 。

沉井结构设计计算沉井结构设计计算第⼀章概述第⼀节沉井的涵义及应⽤范围沉井是⼀种在地⾯上制作、通过取除井内⼟体的⽅法使之沉到地下某⼀深度的井体结构。

利⽤沉井作为挡⼟的⽀护结构，可以建造各种类型或各种⽤途的地下⼯程构筑物。

沉并施⼯⽅法是修筑地下构筑物或深基础⼯程特殊⽽重要的施⼯⽅法，⽽沉井结构则是与这种施⼯⽅法相适应的⼯程结构。

与沉井相类似，沉箱也是通过取除箱内⼟体使之沉到地下的⼀种⼯程结构，所不同的是沉箱在取除箱内⼟体的过程中，箱内必须保持⼀定的⽓压，使箱外的⼟和⽔不致渗⼊箱内，⼈员可在箱内进⾏取⼟作业。

沉井则因可在⽔下取⼟⽽⽆需在井内加压，这是两者主要的区别之处。

沉井的应⽤范围⼀般有以下⼏⽅⾯：⼀、当构筑物埋置较深，采⽤沉井⽅式较经济时；⼆、当构筑物埋置很深(如矿⼭的竖井)时，采⽤其他施⼯⽅式有困难，采⽤沉井最合适；三、新建构筑物附近存在已有建筑物，开挖施⼯可能对已有建筑物产⽣不利影响，就应考虑使⽤沉井；四、江⼼和岸边的井式构筑物，排⽔施⼯有困难时，采⽤沉井是最佳选择；五、建筑物的地下室、拱管桥的⽀墩及⼤型桥梁的桥墩采⽤沉井结构都有成功实例。

第⼆节沉井的特点沉井作为建造地下⼯程构筑物或深基础的⼀种⽅法，与其他⽅法相⽐，具有⼗分明显的特点。

⼀、沉井与⼴泛应⽤的⼤开挖⽅法相⽐，特点如下：(⼀)如果⼤开挖不设⽀护，则不但⼟⽅⼯程量⼤，⽽且往往由于需留出开挖边坡，使场地⾯积⼤⼤增加；沉井的⼟⽅⼯程量则可以限制在沉井的体积范围内，⽽且因为⽆需留出边坡，场地⾯积也可⼤⼤减少。

(⼆)沉井不但可以作为地下结构的外壳部分，⽽⽉在挖⼟下沉的过程中可作开挖⽀护。

与设⽀护的⼤开挖⽅法相⽐，省去了开挖⽀护的费⽤。

(三)在地下⽔丰富的地区，⼤开挖⽅法的降⽔措施是必不可少的。

这⼀措施需花费⼤量的⼈⼒与物⼒，⽽沉井施⼯⽅法则因町以采⽤⽔下挖⼗及⽔下封底等技术⽽节省了降⽔或排⽔的费⽤。

(四)对于⼀些深度较⼤的地下构筑物或深基础，⼤开挖法往往是不可能的或是费⽤巨⼤，此时，沉井的优点则是⽆法⽐拟的。

概述沉井是顶管工作井的常用结构形式。

矩形沉井制作简单，结构布置灵活，平面利用率也较高，但是其主要缺点是受力性能不如圆形沉井好，其计算过程也相对复杂。

而在现有的结构设计手册中，还没有一套完整的矩形沉井在顶管时结构受力计算的标准模式。

故本文以单孔矩形顶管井为例，对矩形顶管工作井井壁的结构计算方法进行探讨。

顶力的确定在计算顶管井受力之前，首先应确定顶力的大小。

《市政工程施工及验收规范》pⅳ－99第四章中有述最大允许顶力是通过对工作井后靠土体稳定验算而求得的，即保证工作井在土体中不移动，不倾覆所能承受的最大外力。

1. 抗滑移计算----确定最大顶力请见下列公式及简图。

f ----最大顶力；fp----顶力作用下井后靠土体产生的被动土压力；fa----主动土压力；f摩----土体对井外表面产生的摩阻力（一般不计）；s----安全系数，1.0～1.2。

2. 抗倾覆计算----验算最大顶力《规程》在“顶力估算与后靠土体稳定验算”中指出，顶力所产生的力矩可忽略不计。

井壁内力计算顶力作用下，后背井壁受力较大，但我们并不能就此下结论：井壁的配筋计算应由此工况下得出的内力控制。

相反，大量计算结果证明，使用阶段井外水压力作用下的内力才是控制非受顶侧井壁配筋的首要因素。

使用阶段井壁的内力计算一般情况下，我们认为当沉井沉到设计标高，刃脚内侧土被掏空时，作用于井壁上的水平荷载为最大，此法对于不排水下沉施工方法是可行的，其计算方法也比较简单：沿井壁每隔2～3m或于变截面处划分为若干水平区段按水平框架进行计算，这在《给排水工程结构设计手册》上已有详尽的描述。

就排水下沉的沉井来说，此工况下无水压力作用，并不能就此判断此时所受的水平荷载为最大。

实际的施工情况是到底板浇筑完毕（甚至是顶管施工结束）才恢复地下水位。

因此，我们不妨将底板浇筑完毕，井外水位恢复之时作为控制井壁计算的工况。

这也可以说是“使用阶段井壁内力计算”的确切意义。

前面提到，我们在计算井壁时，常将水平框架作为井壁的不动铰支座。

深圳市城市轨道交通4号线工程主体工程4302标段二工区（沉井）结构计算书计算:校核: 审定:中铁二局工程有限公司深圳市轨道交通4号线4302标二工区项目部2016年10月1目录1 目录 (2)1.1 顶管概况 (3)1.2 顶管工作井、接收井尺寸 (3)1.3 1200mm管顶力计算 (3)1.3.1 推力计算 (3)1.3.2 壁板后土抗力计算： (4)1.3.3 后背土体的稳定计算： (4)1.4 工作井（沉井）下沉及结构计算 (4)1.4.1 基础资料： (4)1.4.2 下沉计算： (5)1.4.3 下沉稳定计算： (5)1.4.4 刃脚计算： (5)1.4.5 沉井竖向计算： (6)1.4.6 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (7)1.4.7 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (12)1.5 接收井（沉井）下沉及结构计算 (13)1.5.1 基础资料： (13)1.5.2 下沉计算： (14)1.5.3 下沉稳定计算： (14)1.5.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (14)1.5.5 刃脚计算： (14)1.5.6 沉井竖向计算 (15)1.5.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (16)1.1顶管概况（1）钢筋Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2（2）圆管砼：采用C50，沉井采用C30。

（3）所顶土层为黏土，r=17KN/ m3本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。

1.2顶管工作井、接收井尺寸1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

（1）、工作井的宽度计算公式B =D+2b+2c 式中：B——工作井宽度；D——顶进管节的外径尺寸；b——工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m；c——护壁厚度，本工程采用0.4m；本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。

工作井的宽度尺寸为 B=8.7mm；（2）工作井底的长度计算公式：L=L1+L2+L3+2L4+L5式中：L——工作井底部开挖长度；L1——管节长度取2m ；L2——顶镐机长度取1.1m ；L3——出土工作长度，取1.1m；；L4——后背墙的厚度，取0.4m；；L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。

矩形沉井设计实例沉井的下沉方式包括排水下沉、不排水下沉；井壁顶部约束包括自由、简支、固定；井壁底部约束包括简支、固定；底板边缘约束包括简支、固定。

本文档为某个单格矩形沉井设计实例，依靠自重下沉，四边简支。

设计条件（地质资料、沉井材料、工程概况）具体如下：需进行沉井基础井壁、底板、刃脚的荷载统计、内力和配筋计算，下沉验算，抗浮验算和地基承载力验算等，利用软件实操，同时根据手册计算公式计算全过程，针对电算结果与手册公式计算结果的差异进行分析。

软件操作利用理正CAD云进行：首先根据沉井类型，选择矩形沉井模块。

点击进入后，根据设计条件进行参数设置，设置沉井各节高度和壁厚等设置土层信息时需注意：手册在计算土压系数时考虑了黏聚力，软件目前不能交互黏聚力，可通过提高内摩擦角来考虑黏聚力的影响，用等效内摩擦角代替。

获取计算结果后，进行下沉验算、井壁竖向弯曲、刃脚向内弯曲、底板内力的检查，与手册计算结果对比，分析数据差异：（一）下沉验算【沉井下沉验算手册计算结果】【沉井计算软件电算结果】【差异分析】井壁自重：手册是按照井壁内侧所围图形计算的周长，即2(L10-t+L20-t)，软件是按照井壁中心线所围图形计算的周长，即2(L10+L20)。

刃脚阻力：手册是按照整个井壁考虑，图 (a)所示)；软件按刃脚斜面部分按三角形分布考虑，图(b)所示（依据《公路地基规范》7.3.2条）。

（二）井壁竖向弯曲【沉井井壁竖向弯曲手册计算结果】【沉井计算软件电算结果】计算跨度（主要原因）：手册按井壁中心线取的跨度，即L01、L02；软件《沉井结构规程》（CECS 137-2015）是按井壁外侧线取的跨度，即L1、L2，（依据：第6.3.1条。

软件计算结果偏保守一些，更安全。

（三）刃脚向内弯曲【沉井刃脚向内弯曲手册计算结果】【用理正沉井计算软件电算结果】手册结果和软件结果结果基本一致（四）井壁水平框架内力【沉井井壁水平框架内力手册计算结果】【用理正沉井计算软件电算结果】【差异分析】（五）底板内力【沉井底板内力手册计算结果】【用理正沉井计算软件电算结果】【差异分析】计算跨度：手册按井壁中心线取的跨度，软件按井壁外侧线取的跨度。

矩形沉井计算（工作井）★工程概况★沉井参数(节段编号由地面向上)下沉系数k st =(∑G ik -∑F fw.k )/∑F fk ＝1.42≥1.05k st = 1.20★沉井下沉稳定计算基底极限承载力(kpa)：σbi =150.00基底反力(kN)：R b ＝2945.24稳定系数k st,s ＝(∑G ik -∑F fw.k)/(∑F fk +R b )＝0.67≤0.90稳定系数满足要求。

.★沉井抗浮计算抗浮系数k st =(∑G ik +G d )/∑F bfw.k底板面积(m 2):A=26.00地板厚度(m):t=0.65底板重力(kN):G d =422.50沉井重力∑G ik ＝4400.00基底浮力∑Fbfw.k ＝1050.00矩形沉井计算工程名称：东门水厂管道改造工程。

根据使用要求,沉井平面设计为矩形,平面尺寸为6m×4m，高度为16m。

沉井采用三次制作，第一节制作高度为6m，第二节制作高度为5m。

k st= 4.59≥ 1.00抗浮系数满足要求。

★沉井施工阶段井壁竖向抗拉计算本工程地基为均匀软土地基，沉井下沉系数较大,可不进行竖向拉断计算。

配筋按构造配筋即可配12mm@100mm沉井结构强度计算★沉井定位支撑条件下的井壁计算Array◆内力计算沉井净长l＝ 6.50(m)沉井净宽b= 4.00(m)井壁厚度t＝0.50(m)节段高度h= 6.00(m)支撑布置如右图，计算得到效应为：跨中最大弯矩Mo=26.25(kN.m)支座弯矩Ms＝-198.83 (kN.m)◆配筋计算按深梁进行配筋（参照《混凝土结构设计规范》GB20010-2002）深梁计算跨度l o＝0.7*l o= 4.90(m)深梁高h= 6.00(m)l o/h=0.82≤ 2.50按深梁计算截面b＝t＝0.50(m)砼等级----C25h o＝0.9h= 5.40(m)砼抗压强度设计值f c＝11.90(MPa)跨中最大组合弯矩M o=31.50(kN.m)受压区x＝1.08(x<0.2h o 时，取0.2ho）内力臂z＝(0.8+0.04*l o/h)(h o-0.5x)= 2.94(m)(l o<="">取HRB400直径20.00mm 2.00根支座组合弯矩Ms＝-238.60 (kN.m)受压区x＝1.08(x<0.2ho时，取0.2ho）内力臂z＝(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)= 2.94(m)(lo<=""> 取HRB400直径16.00mm 2.00根由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。

矩形沉井结构设计计算1、设计条件井壁厚t 1=0.6m ，外长11L =7.2m ，外宽12L =4.2m ，刃脚踏面宽度a=0.3m ，b=0.30m ，c=1.48m ，刃脚斜面高度l h =0.52m ，底板厚度取0.6m ，高H=8.7m 。

2、抗浮验算验算使用阶段抗浮沉井井壁自重标准值为：G k =2794.5KN 底板自重为：G 底=225.0 KN 总重为：G= G k + G 底=3019.5KN浮力为：,bfw k F =2254.9KN沉井抗浮系数为：k fw =G/,b fw k F =1.34>1.0，满足抗浮要求 3、下沉验算多层土的加权平均单位摩阻力标准值为：f ka =17.17kPa井壁总摩阻力为标准值为：F fk =2427.5KN由于采用排水下沉，故下沉过程中水对沉井的浮力,fw k F =0沉井下沉系数为：k st =（G k -F fw,k ）/ F fk =1.15>1.05，满足下沉要求。

4、封底验算因考虑排水下沉，可以采用干封底，无需进行封底计算。

5、下沉前井壁竖向弯曲计算（采用四个支点）（1） 单位周长井壁自重标准值：g=137.9KN/m（2）单位周长井壁自重设计值： g s =1.27g=175.2KN/m（3）进行内力计算：支座弯矩210*(*0.15)2M g L =支= 85.84KN/m跨中弯矩210*(*0.17)2M g L M =-中支=381.51KN/m （4）按深梁进行配筋： 跨中：内力臂：1100.65z L ==4.29m1s y A M f z =中=286.92mm支座：内力臂：2100.6z L ==3.96m2s y A M f z =支=69.932mm因求得的钢筋值很小，按构造配筋已能满足要求。

6、刃脚计算水平框架作用的判别4441010(0.1)(0.05)f l a L h L =⨯+=1.999>1.0，因f a >1.0 （1） 刃脚根部向外弯曲（取刃脚入土位置）： 刃脚斜面与水平夹角为：θ=60° 刃脚高度为：h l =520mm假定刃脚斜面与土的外摩擦角为：β0=20° 取开始下沉时入土深度为：h s = h l =520mm沉井刃脚底端的竖向地基反力为：R j = g s =175.2KN/m刃脚内侧水平推力之和为：p l = ()[(2tan )]tan j s s R h h a θθ+-β=49.02KN/m刃脚底面地基反力的合力偏心距为：dl= 2tan (32)(612tan )l s s h h a b h a θθ-++=0.067m刃脚根部向外的弯矩为：Ml= (3)l l s j l p h h R d -+=28.71KN*m （2） 刃脚根部竖向的向内弯曲（取沉至设计标高） 等效内摩擦角为：D φ=17.51°刃脚上部水平向侧压力设计值：P ’epl=110.81kN 刃脚底端水平向侧压力设计值：Pepl=146.18 kN刃脚根部向内的竖向弯矩为：Ml= 2(2')epl epl l P P h +/6=18.17KN*m （3） 配筋计算（按承载能力配筋）内侧垂直配筋：Φ16@100 外侧垂直配筋：Φ16@1007、井壁环向计算（封底前）（1） 取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行配筋计算：计算高度：h cal =1.5t=0.9m 1）强度计算配筋井壁所受荷载为''1epl P P ==110.81kN 刃脚范围内传来的水平荷载：'()2epl epl l P P P h =+=66.82kN 因f a>1.0,水平框架的水平荷载不作修正，井壁所受的总荷载为'11s P P P =+=177.62kN 跨中弯矩：211024s M P L =中=322.38KN*m ，所以配筋为Φ20@100 支座弯矩：211012s M P L =支=644.76KN*m ，所以配筋为Φ28@100 2）裂缝验算井壁所受荷载为（标准值）''1AL P P ==92.24kN 刃脚范围内传来的水平荷载：'()2AL AL l P P P h =+=56.92kN井壁所受的总荷载为'11P P P =+=149.17kN 跨中弯矩：211024M PL =中=270.74KN*m ，所以配筋为Φ20@100(ω=0.186mm ) 支座弯矩：211012M PL =支=541.49KN*m ，所以配筋为Φ28@100(ω=0.174mm )（2） 取刃脚根部影响区以上单位高度井壁进行计算：1）强度计算配筋井壁所受的荷载为2s P =119.87kN 跨中弯矩：221024s M P L =中=217.56KN*m ，所以配筋为Φ18@100 支座弯矩：221012s M P L =支=435.13KN*m ，所以配筋为Φ25@100 2）裂缝宽度验算井壁所受的荷载为2P =105.83kN 跨中弯矩：221024M P L =中=192.08KN*m ，所以配筋为Φ18@100(ω=0.167mm ) 支座弯矩：221012M P L =支=384.16KN*m ，所以配筋为Φ25@100(ω=0.159mm )8、施工阶段的井壁竖向抗拉计算由于本工程地基为土质均匀的软土地基，沉井下沉系数较大，不必进行竖向拉断计算。

沉井下沉计算
1、沉井自重计算
混凝土重及其他附属结构重；
2、摩阻力计算
f摩=μA
A为井外壁面积，μ为摩擦阻力（外壁注浆μ为7KN/M2）；
3、刃脚反力计算
R反=[f]×S
[f]为地基容许承载力，S为刃脚底面积；
4、沉井所受浮力
F浮=V×μ水
V为沉井排开水体积，μ水为水的容重；
5、下沉验算
当沉井处于下沉阶段，井内土体挖至刃脚以下，此时R反=0。

则下沉系数K下（G-F浮）/f摩﹥1.15（给排水手册规定），满足下沉要求。

当沉井处于下沉到位时，由于停止挖土，刃脚底面土体成稳定状态，此时R反=[f]×S，则稳定系数K稳 =G/（f摩＋R反＋F浮）﹤1，满足终沉阶段稳定要求。

6、沉井抗浮计算
封底完成后，K浮=（G总＋f摩）/ F浮﹥1.1（给排水手册规定）,满足抗浮要求。

南京城北污水处理系统厂外工程（内金川河福建路标段N2、N6沉井下沉）施工方案编制单位：中建八局南京城北污水处理系统项目部编制人员：审核：批准：日期：印号：版本：第一版发布日期：二00二年月日目录一、工程概况二、工程地质、水文地质三、编制依据四、准备工作五、沉井下沉六、质量保证措施七、安全保证措施八、附图N2、N6沉井下沉施工方案1、工程概况：福建路标段，根据现场实际情况，先期开工了N2、N6。

N2接受井，矩形4.8×6.0×7.387(M)，N6工作井矩形5.7×8.2×9.38(M),刃脚下沉至高程分别为0.203,0.100,下沉深度约10.0M。

N2井北邻护城河,西为建筑厂地,南为小区住宅楼(6层)东为居民区,N6井东邻金川河,西靠宝宁机械厂办公楼。

2、工程地质、水文地质2.1工程地质:沉井施工涉及③粉质粘土及以上各土层,其中①层厚度约 1.5M为杂填土,松散,极易坍塌,且易产生空沉及下沉量过大等现象；①2层厚度约1.9M为素填土，②1C、②3为粉土、粉砂土厚度约1.8-2.5M，富水性能、透水性能较好易产生管涌、流砂现象。

2.2水文地质：地表水体受大气降水、上游水系及两岸居民生活用水补给，河道中有阀门，故水位受水工控制。

水质对砼无侵蚀性；地下水上部孔隙潜水及下部微承压水混合而成，主要受大气降水补给，水位动态受季节变化影响明显，地下水位埋深在1.3-3.0M之间。

3、编制依据：3．1南京市市政研究院施工图3．2南京测绘勘察设计院《工程地质、勘察报告》3．3福建路标段施工组织设计4、准备工作4．1临时用电、水、道路，采用沉井制作期施工临时用电、水、道路,因沉井下沉用水量较大，届时以护城河、金川河水作主要补给。

4．2测控系统a、沉井四角设立测量标尺，并在井壁设轴线控制点，采用水准仪和经纬仪观测。

为沉井下沉提供准确、有效数据。

b、据地质报告及理论公式计算下沉系数，K值小于1.15，采用膨润土泥浆护套，降低井壁与土体间摩阻力。

沉井施工计算书计算依据：1、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》 CECS 137∶20152、《建筑地基基础设计规范》 GB50007-20113、《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-20074、《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-20115、《建筑施工计算手册》江正荣编著6、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著7、《地基与基础》第三版一、参数信息1、基本参数沉井总体示意图二、砂垫层铺设厚度验算砂垫层计算简图沉井第一节沿井壁单位长度重量：G0=tH s(G2k+G1k)=0.5×3×(24+1)=37.5kN/m砂垫层底部荷载计算值：P=G0/(2h0tanθ+L)+γs h0=37.5/(2×0.5×tan25°+2)+20×0.5=25.205kpa≤[P]=150kpa 满足要求！三、垫架拆除井壁强度验算矩形沉井按4点支承：沉井垫架拆除示意图沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生较大的弯曲应力。

沉井井壁抗弯按深受梁考虑，参考GB50010-2010附录G，深受梁计算第G.0.8条，0.2Hs范围内纵向受力实际钢筋面积经计算：A's底部=A's顶部=1608.495mm2支座弯矩M支：M支=-G0L22/2-G0(B s/2-t)(L2-t/2)=-37.5×1.52/2-37.5×(8/2-0.5)×(1.5-0.5/2)=-206.25kN·m跨中弯矩M中：M中=G0L12/8-M支=37.5×72/8-206.25=23.438kN·m将沉井结构按深梁结构进行验算，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：h0跨中=H s-0.1×H s=3-0.1×3=2.7m取f y×A s=f'y×A's，则x=0<0.2h0，取x=0.2h0=0.2×2.7=0.54mαd跨中=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z跨中=αd跨中×(h0跨中-0.5×x)=0.893×(2.7-0.5×0.54)=2.171mA s底部=M跨中/(f y×z跨中)=23.438×106/(300×2170.8)=35.989mm2A s底部=35.989mm2≤A's底部=1608.495mm2满足要求！h0支座=H s-0.2×H s=3-0.2×3=2.4m取f y×A s=f'y×A's，则x=0<0.2h0，取x=0.2h0=0.2×2.4=0.48mαd支座=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z支座=αd支座×(h0支座-0.5×x)=0.893×(2.4-0.5×0.48)=1.93mA s顶部=M支/(f y×z支座)=206.25×106/(300×1929.6)=356.291mm2A s顶部=356.291mm2≤A's顶部=1608.495mm2满足要求！四、沉井下沉验算沉井下沉计算土层参数：沉井下沉力系平衡图当沿沉井深度土层为多类别时，单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。

某铁路长江桥大型沉井吸泥下沉施工计算及偏位分析姜金凤;姜贺【摘要】详细阐述了大型沉井不排水吸泥下沉的计算方法,并结合某铁路长江桥大型沉井施工进行验证分析,同时对沉井下沉过程中容易出现的偏位现象进行了分析,并提出针对性的纠偏措施.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2015(035)006【总页数】4页(P182-185)【关键词】吸泥下沉;计算方法;偏位分析【作者】姜金凤;姜贺【作者单位】中铁大桥勘测设计院,湖北武汉430050;中铁大桥局,湖北武汉430050【正文语种】中文【中图分类】U445.55+7随着桥梁建设事业的不断发展，沉井在深基础施工中得到广泛应用，其下沉技术也就成为了施工的关键，而最常用的下沉方式为：全降排水下沉施工工艺、部分降排水下沉施工工艺和不排水下沉施工工艺。

本文结合某铁路长江桥大型沉井施工，详细阐述了不排水吸泥下沉法施工计算方法及纠偏措施的关键技术。

沉井采用倒圆角的矩形沉井基础，井身顶面平面尺寸为86.9 m×58.7 m。

倒圆半径为7.45 m，为方便吸泥下沉，沉井平面布置为24个12.8 m×12.8 m井孔，沉井总高105 m，其中钢沉井高50 m(图1)。

沉井上部为钢筋混凝土结构，混凝土沉井接高第一节后顶面标高约为+22.0 m，底标高约为-34.0 m，水面低潮位标高+0.0 m，为满足空压机工作需要，开始吸泥下沉，沉井吸泥下沉与接高交替进行，混凝土沉井分批接高高度为6+24+25=55 m。

沉井吸泥下沉与接高对应同样分为三次。

沉井下沉采用空气吸泥机吸泥为主，局部地区高压射水辅助。

下沉阶段在沉井顶面布置16台20 t龙门吊机和6台塔吊负责吊挂吸泥机，并由6台塔吊和浮吊配合吸泥机安装、拆除及维修等作业。

空压机设备布置在沉井下游的空压机平台上，通过栈桥将高压空气输送至沉井顶面供气管路。

沉井终沉标高为-97.0 m。

若沉井下沉缓慢或困难时，可利用在井孔内吸泥及外周空气幕辅助等下沉技术措施。