钢筋混凝土沉井计算
浅谈沉井在基坑支护的应用及配筋计算
浅谈沉井在基坑支护的应用及配筋计算摘要：随着近几年我国工程的增多，以沉井作为基坑支护得到了越来越多的应用。
其施工时所需机具不多，施工工艺也不复杂。
但实际施工中沉井的配筋往往是经验配筋，配筋量较大造成了一定程度的浪费，本文以某特大桥73#墩承台施工为实例讲述沉井护壁时沉井尺寸的选定及配筋验算。
关键词：沉井基坑支护应用配筋计算Abstract: with the increasing of the project in China in recent years, in order to open caisson as foundation pit supporting get more and more applications. When not needed for the construction machinery, construction technology is less complex. But the actual construction of open caisson reinforcement is often experience reinforcement, large quantities reinforcement caused a degree of waste, taking a big bridge 73 # pier pile caps is about protecting wall of open caisson construction for example when the size of open caisson selected checking and reinforcement.Keywords: open caisson foundation pit supporting application reinforcement calculation沉井是建造在墩址所在地面上或筑岛面上的井筒状结构物。
沉井施工计算书
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。
钢筋混凝土沉井计算
钢筋混凝土沉井计算在建筑工程和基础施工中，钢筋混凝土沉井是一种常见且重要的结构形式。
它被广泛应用于桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站等工程中。
要确保沉井结构的安全可靠和经济合理，准确的计算是至关重要的。
钢筋混凝土沉井的计算涉及多个方面，包括结构的自重、土压力、水压力、刃脚的受力分析、井壁的内力计算等。
下面我们逐步来探讨这些计算要点。
首先，结构自重的计算是基础。
这包括井壁、封底混凝土、顶板、隔墙等各个部分的重量。
在计算时，需要根据构件的尺寸和材料的密度来精确计算。
同时，还要考虑施工过程中的附加重量，如施工设备、临时支撑等。
土压力的计算是一个关键环节。
土压力的大小和分布取决于土层的性质、埋深、地下水情况等因素。
一般来说，常用的土压力计算方法有朗肯土压力理论和库仑土压力理论。
对于沉井这种特殊结构，通常需要根据实际情况进行适当的修正。
在计算主动土压力时，要考虑土的内摩擦角和粘聚力等参数；而在计算被动土压力时，由于土体的被动破坏机制较为复杂，计算难度相对较大。
水压力也是不可忽视的因素。
如果沉井处于地下水位以下，就需要考虑水压力的作用。
水压力的大小等于水的重度乘以水头高度。
在计算时，要明确水头高度的取值，以及是否存在水的渗流等情况。
刃脚是沉井结构的重要组成部分，其受力情况较为复杂。
刃脚通常承受着竖向的压力、水平的土压力和水压力，以及弯矩和剪力的作用。
在计算刃脚的内力时，需要采用合理的力学模型进行分析。
可以将刃脚视为悬臂梁或固定端梁，根据不同的边界条件和受力情况来计算内力。
井壁的内力计算是沉井计算的核心内容之一。
井壁在竖向受到自重和土压力的作用，在水平方向受到水压力和土压力的作用。
对于圆形沉井，可以采用薄壁圆筒的理论进行计算；对于矩形沉井，则需要采用框架结构的计算方法，考虑梁和柱的作用。
在进行内力计算后，还需要根据混凝土结构设计规范对钢筋进行配置。
要根据计算得到的弯矩、剪力等内力值，选择合适的钢筋直径、间距和布置方式，以满足承载能力和裂缝控制的要求。
沉井设计详解、验算详解
第四节 水、土压力标准值计算
1．水压力 Fw=γwzw 2. 土压力 Fep,k=Kaγsz-2c √Ka Ka=tg2(45°-φ/2) φ—土的内摩擦角，取固结快剪峰值强度指标
3．水、土压力合算与分算 合算、分算尚属学术界存在争议的问题，各地有各自的工 程经验。 工程界较为能接受的算法如下： 无粘性土，水土分算 粘性土，水土合算，不固结不排水抗剪强度指标；水土分 算，固结不排水抗剪强度指标。
第一节 概述
一．定义 把不同截面形状的井筒或箱体，按边排土边 下沉的方式使其沉入地下，即沉井或沉箱。
也有人把沉井称为开口沉箱，把沉箱称为闭口沉井。 二．沉井的特点 1．施工场地占地面积小、出土量少、成本低、 可靠性好; 2．适用土质范围广，淤泥土、砂土、粘土、砾 砂等均可施工； 3．施工深度大，最大深度可达100m； 4．施工给周围地层中造成的位移小，对临近建 筑物的影响小。 三．用途 适用于地下构筑物及深基础，如地下泵房、地 下沉淀池、地下车库、地下料坑等。
第五节 沉井的下沉计算
1．井壁与土的摩阻力计算 1）单位面积摩阻力选用 我们在岩土工程勘察技术委托时，若可能存在沉井， 通常要求勘察单位提供各土层的单位面积摩阻力。 若报告中未提出，则参见沉井结构设计规程取值。
在取值时，粘性土根据液性指数IL的高、低取其下、 上限；砂、石土根据其标准贯入锤击数N或重型动力触 探锤击数N63.5的高、低取其上、下限。 2）摩阻力沿井壁外侧的分布
2．下沉系数的计算 kst=(Gk-Ffw,k)/Ffk Gk—沉井自重标准值 Ffw,k—下沉过程中水的浮托力标准值 Ffk—井壁总摩阻力标准值 要求下沉系数kst≥1.05 上海地基规范中，下沉系数1.05~1.25，位于淤泥质土 层中取小值，其他土层中取大值。 天津地基规范中，下沉系数1.05~1.15，位于软弱土层 中1.05，其他土层中1.15。 浙江地基规范中，下沉系数1.05~1.25，位于淤泥质土 层中取小值，土质条件较好时取大值。 其他地区参考上述取值，土质条件差（淤泥、淤泥质 土）时1.05，其他1.25。
沉井计算实例
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 。
钢筋混凝土沉井计算
610沉井钢筋材料HRB 3350.650.2水重度γw（KN/m3)1010.50.7素砼重度γ1（KN/m3)230.560钢砼重度γ2（KN/m4)250.5C25π值 3.14160.251.0477.3井壁摩阻力计算参数50.779 3.325170.6250.450216.694结构自重1.27 1.40流水压力 1.40263.419沉井内水压 1.00 1.40融流水压力 1.40-511.786沉井外水压1.001.27顶管的顶力1.4082.789565.885（N/mm2)5.22 1.2734783650抗浮验算（Kfw）1.088深梁11.90495结果判别抗浮验算通过3.134 1.7839731.00280.216.70544.42.8030010.55 2.00151202.30满足验算稳定满足第1页沉井抗浮系数容许值Kfw沉井井壁自重标准值Gk（KN）沉井底板自重G'（KN）使用期间沉井总重G（KN）水浮托力标准值Ffw,k(KN)沉井外径D（m）沉井井壁中心半径rc（m）（二）抗浮验算因无上部建筑，只需验算使用阶段抗浮。
沉井计算参数刃脚角度转换为弧度刃脚高度hL（m）刃脚计算参数b（m）沉井高出地面高度h'（m）地下水位距地面高度h"（m）刃脚顶端距底板地面距离（m）地面堆积荷载qs（kPa）刃脚踏面宽度a（m）沉井底板厚度t1（m）刃脚角度θ（度）沉井砼材料沉井基本参数沉井内径d（m）沉井井壁厚度t（m）沉井井壁结构高度H（m）（一）基础参数排水法施工，无上部建筑，自重下沉等壁厚小直径圆形沉井（三）下沉验算顶板或平台活载地面活载地面水压力沉井荷载计算参数土加权平均单位摩阻力标准值fka（kpa)井壁总摩阻力标准值ffk（KN)下沉过程中水浮托力标准值ffw,k（KN)沉井下沉系数计算Kst下沉系数判别是否需要下沉稳定验算判别最大扭矩Tmax（KN-m）（五）下沉前井壁竖向弯曲计算（采用四个支点）单位周长井壁自重标准值g（KN/m)单位周长井壁自重设计值gs（KN/m)沉井下沉稳定系数计算Kst,s 沉井下沉稳定系数结果判别验算状态下水浮托力标准值f'fw,k（KN)验算状态下井壁磨阻力标准值f'fk（KN)刃脚所处地基土极限承载力标准值脚地基土极限承载力标准值之和Rb（KN)最大剪力Vmax（KN）弹性模量Ec（10^4N/mm^2)井壁配筋计算梁计算跨度Lo（m）梁类型判别深梁内力臂Z（m）井壁内力跨中最大弯矩Mo（KN-m）支座弯矩Ms（KN-m）钢筋强度设计值fy=f'y 弹性模量Es（10^5N/mm^2)沉井材料相关计算参数刃脚底部配筋As1（mm2）刃脚上端配筋As2（mm2）砼抗拉强度设计值ft 砼抗压强度设计值fc 砼抗拉强度标准值ftk 砼抗压强度标准值fck （四）封底计算因采用排水下沉，采用干封底，无需进行封底计算。
钢筋混凝土圆形沉井结构设计计算的分析
钢筋混凝土圆形沉井结构设计计算的分析范本1：1. 引言本文档旨在详细分析钢筋混凝土圆形沉井结构的设计计算。
主要包括以下内容：2. 结构概述2.1 结构基本参数2.2 结构受力形式2.3 结构设计要求3. 周边环境分析3.1 地质条件分析3.2 土压力计算4. 材料力学性能4.1 混凝土性能4.2 钢筋性能5. 结构计算过程5.1 地基承载能力计算5.2 地基沉陷计算5.3 结构稳定性计算6. 结构设计方案6.1 结构几何参数确定6.2 材料选择6.3 钢筋配筋计算6.4 混凝土配合比计算6.5 结构施工工艺7. 结构验算7.1 结构受力分析7.2 结构整体稳定性验算7.3 结构局部细部验算8. 结构施工及监控8.1 施工工序8.2 施工质量控制8.3 结构监测9. 结论结构设计计算的结果满足设计要求，验证了结构的安全性和稳定性。
附件：1. 周边地质条件报告2. 结构设计图纸法律名词及注释：1. 土木工程法：指规范土木工程建设管理的法律法规，保障土木工程的安全性和质量。
2. 水利法：指规范水利工程建设管理的法律法规，保障水利工程的安全性和稳定性。
范本2：1. 引言本文档旨在详细阐述钢筋混凝土圆形沉井结构的设计计算。
主要包括以下内容：2. 结构概述2.1 结构基本参数分析2.2 结构受力分析2.3 结构设计要求3. 结构材料选择与性能分析3.1 混凝土材料性能分析3.2 钢筋材料性能分析4. 结构计算过程4.1 地基承载力计算4.2 土压力计算4.3 结构稳定性计算5. 结构设计方案与施工工艺5.1 结构几何参数确定5.2 材料选择与配比设计5.3 钢筋配筋设计5.4 结构施工工艺确定6. 结构验算与监控6.1 结构受力分析与验算6.2 结构整体稳定性验算6.3 结构细部验算6.4 结构监控安排7. 结论本文所进行的钢筋混凝土圆形沉井结构设计计算满足设计要求，保证了结构的安全性和稳定性。
附件：1. 地质勘察报告2. 结构设计图纸法律名词及注释：1. 建筑法：规范建筑工程建设管理的法律法规，维护建筑工程的安全和品质。
给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计 (5)沉井下沉和结构计算
沉井下沉和结构计算6.1 一般规定6.1.1 沉井井壁外侧与土层间的摩阻力及其沿井壁高度的分布图形，应根据工程地质条件、井壁外形和施工方法等，通过试验或对比积累的经验资料确定。
当无试验条件或无可靠资料时，可按下列规定确定:1 井壁外侧与土层间的单位摩阻力标准值fk，可根据土层类别按表6.1.1的规定选用。
2 当沿沉井深度土层为多种类别时，单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。
该值可按下式计算:3 摩阻力沿沉井井壁外侧的分布图形，当沉井井壁外侧为直壁时，可按图6.1.1-a采用；当井壁外侧为阶梯形时，可按图6.1.1-b采用。
6.1.3 当下沉系数较大，或在下沉过程中遇有软弱土层时，应根据实际情况进行沉井的下沉稳定验算，并符合下式的要求:2. 抗倾覆验算：6.1.7 靠近江、河、海岸边的沉井，应进行土体边坡在沉井荷重作用下整体滑动稳定性的验算。
6.1.8 水中浮运的沉井在浮运过程中(沉入河床前)，必须验算横向稳定性。
沉井浮体在浮运阶段的稳定倾斜角φ不得大于6°，并应满足(p-l)>0的要求。
φ角按下式计算:6.1.9 在施工阶段，井壁的竖向抗拉应按下列规定计算:1 土质较好，沉井下沉系数接近1.05时，等截面井壁的最大拉断力为:2 土质均匀的软土地基，沉井下沉系数较大(≥1.5)时，可不进行竖向拉断计算，但竖向配筋不应小于最小配筋率及使用阶段的设计要求。
3 当井壁上有预留洞时，应对孔洞削弱断面进行验算。
6.1.10 当沉井的下沉深度范围内有地下水时，对下列情况可酌情按不排水施工或部分不排水施工设计:1 在下沉度范围内的土层中存在粉土或粉细砂层，排水下沉有可能造成流砂时；2 沉井附近存在已有建筑或构筑物，降水施工可能增加其沉降或倾斜而难以采取其它有效措施时。
6.1.11 作用在底板上的反力可假定按直线分布，计算反力时不宜考虑井壁与土的摩阻力作用。
底板与井壁间，当无预留插筋连接时，应按铰接考虑；当用钢筋整体连接时，可按弹性固定考虑。
钢筋混凝土沉井计算(两篇)
引言：钢筋混凝土沉井是一种常见的基础设施工程，用于排水系统、通信系统、电缆系统等地下管线的管理和维护。
在设计和实施沉井工程时，合理的计算方法对于保证工程的安全和可靠性至关重要。
本文将进一步探讨钢筋混凝土沉井的计算方法，以帮助工程师们更好地进行设计和施工。
概述：钢筋混凝土沉井计算的主要目的是确定沉井的尺寸和承载能力，以确保足够的强度和稳定性。
在进行计算之前，需要考虑沉井所处的土壤条件、工程要求和使用情况等因素。
正文内容：1.土壤条件影响：1.1.定义土壤参数：根据现场勘探和实验数据，准确确定土壤参数，包括黏土的强度和可塑性指标等。
1.2.考虑土壤的稳定性：通过计算土壤的承载能力，结合土壤的稳定性分析，确定沉井的尺寸和深度。
2.沉井尺寸设计：2.1.确定沉井的外部尺寸：根据工程要求和使用情况，确定沉井的外部尺寸，包括直径、长度和壁厚等。
2.2.考虑沉井的内部空间：根据沉井的用途和设备要求，确定沉井的内部空间尺寸，包括宽度、高度、距离等。
3.沉井的承载能力计算：3.1.计算钢筋混凝土的承载能力：根据沉井的几何形状和所使用的钢筋混凝土的强度参数，进行承载能力计算。
3.2.考虑沉井的荷载条件：根据实际情况，考虑沉井受到的荷载条件，包括静载、动载和地震荷载等。
4.沉井的结构设计：4.1.选择合适的结构形式：根据工程要求和沉井的作用，选择合适的结构形式，包括圆形、方形、椭圆形等。
4.2.定义沉井的材料参数：根据设计要求和实际情况，确定沉井所使用的材料参数，包括混凝土的强度等级和钢筋的截面积等。
5.沉井的施工与监测：5.1.施工方法选择：根据沉井的尺寸和结构要求，选择合适的施工方法，包括顶管、盖板和成梁等。
5.2.监测沉井的变形和应力：在施工过程中和工程完成后，进行沉井的变形和应力监测，确保沉井的安全稳定性。
总结：钢筋混凝土沉井计算是保证沉井工程安全的重要环节。
通过准确定义土壤参数、合理设计沉井尺寸、计算沉井的承载能力、设计沉井的结构和施工中进行监测等步骤，可以确保沉井工程的质量和基础设施的可靠性。
钢筋混凝土顶管工作井、接收井计算书
fck= 16.70MPa
ftk= 1.78MPa
Es= 200000 Mpa
b= 1000 mm,
h0= 600 mm,
α1= 0.0
v= 0.7
c= 40 mm,
（2）
ρte= As/0.5bh0
= 0.0115
(3)
e0
=
M/N =
77
mm,
[M-
σsq=
0.35N(h00.3e0)]/0.8
2.1.1.2
pBd= 167.03 kPa
图2-1 土压力分布示意图
井壁环向 根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.3条，不带隔墙
下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在
互成90°的两点处土壤内摩擦角的差值为5°~10°。内力可按下式计算(图2-2)
得：
（3）
e0 Md/Nd
= = 77
mm,
ef
=
max （t/30,20）
（4）
e=i =el0+0/ehf==
η= =
22 mm, 99 mm,
31.08 1+(l0/h)/(1 410.01e3i/h0)
ηei = 112 mm,
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（5）
先按大偏 心受压构 件，确定 混凝土受 压区高度 x：
b= 1000 mm,
A0= M/fcbh02 = 0.0546
查表 得：
ξ= 0.0566
As= ξbh0fc/fsd
选用 φ20 @ （2）
= 1346.11
mm2
100 mm , 实际 As = 3456
工作井、接收井、沉井、顶管、模板计算书
工作井、接收井、沉井、顶管、模板计算书一、工作井尺寸设计根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-2008第10.4节要求，对比公式①L≥L1+L3+k（10.4.1）②L≥L2+L3+L4+k（10.4.2）结果，取最大值来确定工作井尺寸。
L—工作井的最小内净长度（m）L1—顶管机下井时最小长度，取2.3mL2—下井管节长度为钢筋砼管，取2.5mL3—千斤顶长度，取2.0mL4—留在井内的管道最小长度，取0.5mk—后座和顶铁的厚度及安装富余量取0.8m计算①L=L1+L3+k=2.3+2.0+0.8=5.1m计算②L=L2+L3+L4+k=2.5+2.0+0.5+0.8=5.8m结论：综上所述L取最大值5.8m，即设计工作井最小净宽度为5.8m，本工程设计工作井内径为6.0m，符合规范要求。
二、接收井尺寸设计根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-2008第11.2节要求，接收井的最小内净长度应满足顶管机在井内拆除和吊出的需求，接收井内最小宽度应按公式B=D1+2*1000计算。
B—接收井内净最小宽度（mm）D1—顶管机外径（mm）计算B=D1+2*1000=980+2*1000=2.98m结论：综上所述接收井内径最小宽度为2.98m，本工程设计工作井内径为4.5m，符合规范要求。
三、砂垫层厚度计算根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力，砂垫层的厚度按下式计算：（本工程1层素填土埋深较浅，考虑不作为沉井起沉平台，3层不在高度范围）h=(G k/F d-L)/2tanΦ其中：F d—地基承载力，参照表1.5.5根据土层分别取值，2-1粉质黏土层取150kPa，2-2黏土层取200kPa；G k—第一节沉井沿井壁长度单位长度的重量标准值（kN/m），按照φ6.0m工作井计算，G k =236.7 kN/m；φ—砂垫层扩散角，≯45°，一般取φ=22.5°；h—粗砂垫层厚度；求得①2-1粉质黏土层作起沉平台h =0.638m；②2-2黏土层作起沉平台h=0.161m。
沉井计算书
新民场金柏村农村污水综合治理试点工程、徐堰河、柏条河(自来水六厂取水口以上)下河排水口综合治理工程沉井计算书一、工程概况新民场金柏村农村污水综合治理试点工程、徐堰河、柏条河(自来水六厂取水口以上)下河排水口综合治理工程位于郫都区三道堰镇，W1管道主要采用明挖施工，W2管道主要采用顶管施工，顶坑施工采用沉井施工，本次计算选取W2管道上的埋置深度最大的W2-11号井计算，W2-11埋置深度为9.4m，W2-11对应的地质勘查布孔编号为ZK29。
本次计算内容包括：1、抗浮计算；2、下沉计算；3、圆形沉井井壁环向计算（水土分算）；4、纵向弯曲计算（四支点）；5、竖向拉断计算；6、刃脚计算；7；顶力作用下井壁计算；8、顶力作用下土体稳定计算二、设计总信息：1．本工程沉井结构采用现浇钢筋混凝土圆形井，内径为6m，壁厚0.5m，2．基础持力层：中密卵石，承载力特征值fak=600kpa，ES=34Mpa。
3．场地设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，属Ⅱ类场地吗，结构安全等级为二级。
4．混凝土结构环境类别：二（a）类。
5．混凝土:沉井壁板为C30。
6．钢筋：HPB300级钢，fy=270N/mm2；HRB400级钢，fy=360N/mm2板材：Q235焊条：HPB300级钢及Q235用E43型；HRB400级钢用E50型。
三、设计采用主要规范：1.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；2.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；3.《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；4.《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CESS 137:2002）5.本工程的地质勘查报告四、设计条件1.工作井、接收井筒体均采用沉井法施工，制作筒体的地坪标高宜为现地面标高以下1.5m。
2.沉井下沉要求采用排水下沉。
3.沉井下沉必须采用泥浆套减阻。
五、计算参数选用5.1计算参数根据设计局图纸，沉井参数如图：6.2地质参数本次计算选择W2-11号井计算，W2-11号井现状标高560.61，设计管内底标高为551.2，埋深为9.41m，管道直径为d800，该井对应钻孔编号为ZK29，钻孔ZK地质情况根据地勘报告如图：由于设计要求全部采用泥浆套筒，筒体周围单位摩阻力根据规范选取为fk=5kpa六、计算结果6.1抗浮计算本次沉井下沉采用排水下沉，计算结果如下:6.2下沉计算下沉系数满足规范要求，下沉系数较大，计算下沉稳定系数，地基土为中密卵石，地基极限承载力为600kpa，计算得知下沉稳定系数较小，下沉阻力较大。
沉井计算书
一．主要材料及要求：1．混凝土: 混凝土强度等级为C25。
2．钢筋：Φ-HRB400级钢，fy=360N/mm 2 二．设计采用主要规范：1．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）； 2．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）； 3．《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）； 4．《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；三、决定沉井高度及各部分尺寸1.沉井高度根据施工要求定出沉井顶面标高为32.5m ，沉井底面标高为25m 。
2.沉井平面尺寸采用圆形沉井，圆端的外直径为6.9m 。
井壁厚度0.7m ，其它尺寸详见施工图。
刃脚踏面底宽度采用0.2m ，刃脚高度为0.866m ，刃脚内侧倾角为θ=60︒。
四、下沉系数计算1. 沉井自重计算 砼重度 γ=25 kN/m 3体积 V=π(3.452-2.752)×9.4=128m 3 自重 Q=128×25=3200kN 2. 井壁摩擦力计算该沉井穿过○1、○2、○3层土，取加权平均摩阻力单位摩阻力为18f KPa =。
h =9.4mu =2π×3.45 =21.7 m∑=u h f T =18×9.4×21.7=3672kN 3. 下沉系数计算施工采用排水下沉，下沉过程中水浮托力为零，则下沉系数为 Ksts=Q/T=3200/3672=0.87<1.05，不满足要求。
需要采用特殊施工工艺来使得沉井下沉。
五、抗浮验算1. 沉井底板自重计算 砼重度 γ=25 kN/m 3体积 V 1=π×2.752×0.7=16.6m 3 自重 Q 1=16.6×25=415kN 2. 水浮托力标准值计算水重度 γw =10 kN/m3水浮托力标准值 F fw,k =（π×3.452×8.2+1.2×0.7×π×3.1）×10=3146kN 3. 使用阶段抗浮计算施工采用排水下沉，采用干封底，无需进行封底抗浮计算。
沉井结构计算书(详细)
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目录错误!未定义书签。
顶管概况.............................................. 错误!未定义书签。
顶管工作井、接收井尺寸................................ 错误!未定义书签。
1200mm管顶力计算..................................... 错误!未定义书签。
推力计算.......................................... 错误!未定义书签。
壁板后土抗力计算：................................ 错误!未定义书签。
后背土体的稳定计算：.............................. 错误!未定义书签。
工作井（沉井）下沉及结构计算.......................... 错误!未定义书签。
基础资料：........................................ 错误!未定义书签。
下沉计算：........................................ 错误!未定义书签。
下沉稳定计算：.................................... 错误!未定义书签。
刃脚计算：........................................ 错误!未定义书签。
沉井竖向计算：.................................... 错误!未定义书签。
井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) ................ 错误!未定义书签。
底板内力计算：(理正结构工具箱计算) ................ 错误!未定义书签。
沉井施工过程中结构强度计算
4. 井壁受力计算 5. 混凝土封底及顶盖的计算
图 9-12 矩形和圆端形沉井
φ (b)
圆形沉井支承于n个支点上，在自重作用下的内力值，可 按连续水平环梁进行计算，其计算公式为：
3. 沉井刃脚受力计算
(1). 作用于刃脚和井壁四周的水平力
①. 土压力：作用于井壁单位面积上的土压力：
ri
e1 hi i tan(45 / 2)
沉井下沉进程中，在岛面以已接高一节沉井4~6m，刃 脚切入土中1m。此时，刃脚根部断面上产生向外挠曲的 最大弯矩。
R v1 v2 q T
式中 q—沿井壁击长单位周长沉井自重；在水下部分应考虑水的浮力；
—作用于单位周长井壁的摩阻力 ，
。
、T —刃脚踏面及斜面部分土的竖向反T力，mi其n(0压.5E力, 分布ihi如) 图9-14所示，
(9-40)
hi
式中 hi—计算位置至地面的距离；
ri — hi高度范围内土的平均重度，水位以下用浮重度；
—土的内磨擦角。
②. 水压力：作用于井壁单位面积上的水压力，按下列情 况计算：
不排水下沉时,井壁外侧水压力值按100%静水压计算，内 侧水压力值一般按50%计算，见图9-14a，但也可按施工 中可能出现的水头差计算，如图9-14b所示。
排水下沉时，在透水土中，井壁外侧水压力值按100%计 算，见图9-14c，在不透水土中，按静水压的70%计算， 见图9-14d。
hw hw h w' hw hw
0.5 hw
(a)
hw - hw'
(b)
1.0 hw
(c)
图 9-14 井壁单位面积上的水压力分布
0.7 hw
钢筋混凝土圆形沉井结构设计计算的分析
坑壁 的支撑 ，在井 壁 的保护下 ，用 机 械和 人 工在 井
内挖 土 ，使其 在 自重作 用下沉 入 土 中的一 种地 下 构
筑物 。沉 井法 施工 具有施 工安 全 可靠 、挖 填 土方 量
小 、可 节约大 量 的金属 围护材 料 和人 工 、节 约投 资 以及加 快施 工进 度等优 点 。 沉 井采用 圆形 结构 ，因为 圆形 沉 井受 力情 况 较 好 ，圆形沉井 周边 长度 小 于矩形 周边 长度 ，因而 井
２ ０ １ ７年第 ２期
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ — １ ３ ０ ５ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． ０ １ ８
水 利技术监 督
理 论 研 究
钢 筋 混 凝 土 圆形 沉 井 结构 设 计 计 算 的分 析
王广 森
（ 大 连 市 水利 规划 设 计 院 ，辽 宁 大 连 １ １ ６ ０ ２ １ ）
供思路和借鉴 。
关 键 词 ：沉 井 ；井 壁 ；刃脚 ；底 板 ； 强度 计 算 中图 分 类 号 ：Ｔ Ｖ ７ ５ ３ ． ６ ４ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ８ — １ ３ ０ ５ （ ２ ０ １ ７ ） Ｏ ｌ 一 ０ ０ ５ ２ ０ ４
沉井 是修 筑 地 下 工 程 和深 基 础 的 一 种 构 筑 物 ， 它是 在地 面上 用钢 筋混 凝土制 成井 筒形 状 作 为基 坑
摘 要 ：大 昂灌 区扩 建 取 水 泵 站 因与 原 泵 站 相 邻修 建 ，二 个 泵 站基 础 位 置较 近 ， 泵房 基 础 采 用钢 筋 混凝 土 圆 形 沉 井 结 构 ，无 需打 围护 桩 ，不 影 响 周 围建 筑 物 ，也 不 需要 支撑 土 壁及 防 水 。案 例 分析 了 正 常使 用 阶段 工 况 的 井 壁 强 度 计 算 ，施 工阶 段 ＿ １ ２ 况 的 刃 脚 强 度 计 算 和 正 常使 用 阶段 工 况 的 底板 强 度 计 算 ，为相 类似 沉 井 的 结构 设 计 计 算 方 面提
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610沉井钢筋材料HRB 3350.650.2水重度γw（KN/m3)1010.50.7素砼重度γ1（KN/m3)230.560钢砼重度γ2（KN/m4)250.5C25π值 3.14160.251.0477.3井壁摩阻力计算参数50.779 3.325170.6250.450216.694结构自重1.27 1.40流水压力 1.40263.419沉井内水压 1.00 1.40融流水压力 1.40-511.786沉井外水压1.001.27顶管的顶力1.4082.789565.885（N/mm2)5.22 1.2734783650抗浮验算（Kfw）1.088深梁11.90495结果判别抗浮验算通过3.134 1.7839731.00280.216.70544.42.8030010.55 2.00151202.30满足验算稳定满足第1页沉井抗浮系数容许值Kfw沉井井壁自重标准值Gk（KN）沉井底板自重G'（KN）使用期间沉井总重G（KN）水浮托力标准值Ffw,k(KN)沉井外径D（m）沉井井壁中心半径rc（m）（二）抗浮验算因无上部建筑，只需验算使用阶段抗浮。
沉井计算参数刃脚角度转换为弧度刃脚高度hL（m）刃脚计算参数b（m）沉井高出地面高度h'（m）地下水位距地面高度h"（m）刃脚顶端距底板地面距离（m）地面堆积荷载qs（kPa）刃脚踏面宽度a（m）沉井底板厚度t1（m）刃脚角度θ（度）沉井砼材料沉井基本参数沉井内径d（m）沉井井壁厚度t（m）沉井井壁结构高度H（m）（一）基础参数排水法施工，无上部建筑，自重下沉等壁厚小直径圆形沉井（三）下沉验算顶板或平台活载地面活载地面水压力沉井荷载计算参数土加权平均单位摩阻力标准值fka（kpa)井壁总摩阻力标准值ffk（KN)下沉过程中水浮托力标准值ffw,k（KN)沉井下沉系数计算Kst下沉系数判别是否需要下沉稳定验算判别最大扭矩Tmax（KN-m）（五）下沉前井壁竖向弯曲计算（采用四个支点）单位周长井壁自重标准值g（KN/m)单位周长井壁自重设计值gs（KN/m)沉井下沉稳定系数计算Kst,s 沉井下沉稳定系数结果判别验算状态下水浮托力标准值f'fw,k（KN)验算状态下井壁磨阻力标准值f'fk（KN)刃脚所处地基土极限承载力标准值脚地基土极限承载力标准值之和Rb（KN)最大剪力Vmax（KN）弹性模量Ec（10^4N/mm^2)井壁配筋计算梁计算跨度Lo（m）梁类型判别深梁内力臂Z（m）井壁内力跨中最大弯矩Mo（KN-m）支座弯矩Ms（KN-m）钢筋强度设计值fy=f'y 弹性模量Es（10^5N/mm^2)沉井材料相关计算参数刃脚底部配筋As1（mm2）刃脚上端配筋As2（mm2）砼抗拉强度设计值ft 砼抗压强度设计值fc 砼抗拉强度标准值ftk 砼抗压强度标准值fck （四）封底计算因采用排水下沉，采用干封底，无需进行封底计算。
6.80.77920 3.3902010.79.899216.694粘性土96.26216.800.09310.0070.09510.0019.27164.706320.07177.99552.7212512102512300.01218350.01622352976053896150.210000.20100012301.0012101.000.016090.01210钢筋直径149钢筋直径149钢筋间距1006钢筋间距1006钢筋面积1539满足钢筋面积1539满足表达形式φ14＠100表达形式φ14＠1001067所在行数60.2所在列数9663面积判别满足10670.97550.129155.46 2.81175.509.90988.66168.17 4.07-57.39189.479.90955.55126.12 6.8052.68142.23 4.45269.94 6.45304.8315.69第2页4：刃脚配筋计算（1）外侧垂直配筋外侧垂直配筋计算面积（mm^2)配筋计算参数αs井壁保护层厚度（mm）计算宽度B（mm）所在行数所在列数刃脚范围内土重度（KN/m3）刃脚范围内土侧压力（KPa）刃脚范围内水侧压力（KPa）3：刃脚的环向拉力粘性土的等效内摩擦角φD(度）刃脚上部水平侧压力设计值P'epl(KPa)2：刃脚根部竖向的向内弯曲砂性土的内摩擦角φ刃脚所在土层内摩擦角φ(度）刃脚所在土层类别刃脚底端水平侧压力设计值Pepl(KPa)刃脚根部向内的竖向弯矩Ml2（KN-m）地基反力合力偏心距dl（m）刃脚根部向外弯矩Ml（KN-m）刃脚的环向拉力Nθ（KN）刃脚开始下沉入土深度hs（m）刃脚斜面与土的摩擦角βo底端竖向地基反力Rj（KN/m）刃脚内侧水平推力Pl（KN/m）刃脚所在土层重度γs（KN/m^3)（六）刃脚计算1：刃脚根部竖向的向外弯曲沉井埋深h（m）刃脚所在土层粘聚力C（kPa)配筋计算系数α1砼等级代表参数配筋计算参数ξ垂直配筋计算面积（mm^2)垂直配筋最小配筋率ρmin(%)垂直配筋构造面积（mm^2)计算高度ho（mm）（3）内侧垂直配筋外侧垂直配筋计算面积（mm^2)井壁保护层厚度（mm）计算高度ho（mm）砼等级代表参数配筋计算参数ξ垂直配筋计算面积（mm^2)垂直配筋最小配筋率ρmin(%)面积判别垂直配筋构造面积（mm^2)所在行数所在列数计算宽度B（mm）配筋计算系数α1配筋计算参数αs 钢筋直径钢筋根数钢筋面积表达形式面积判别14812328φ14（七）封底前井壁环向计算（1）取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算环向受拉配筋面积（mm^2)受拉最小配筋率ρmin(%)构造受拉配筋（mm^2)计算受拉配筋（mm^2)计算高度hcal（m）（a）按承载能力极限状态进行计算刃脚顶部井壁A点外侧水平向水土压力P'al（kPa）刃脚顶部井壁B点外侧水平向水土压力P'bl（kPa）刃脚底部井壁A点外侧水平向水土压力Pal（kPa）PtranA(KN/m)B截面上弯矩Mb（KN-m)0.75倍壁厚范围内土有效重度（KN/m^3)土内摩擦角差值(度）刃脚范围内土侧压力P'a（KPa）（+差值）刃脚范围内水侧压力P'b（KPa））刃脚范围内土侧压力Pa（KPa）（-差值）刃脚底部井壁B点外侧水平向水土压力Pbl（kPa）刃脚范围内水侧压力Pb（KPa））计算系数ω'截面内力计算A截面上轴力Na（KN)A截面上弯矩Ma（KN-m)B截面上轴力Nb（KN)PtranB(KN/m)井壁A点外侧水平向水土压力Pa（KN/m）（+差值）井壁B点外侧水平向水土压力Pb（KN/m）（-差值）0.75倍壁厚范围内水侧压力（KN/m）0.75倍壁厚范围内土侧压力（KN/m）（+差值）0.75倍壁厚范围内土侧压力（KN/m）（-差值）αs值(α's)451.000砼受压区高度x（mm）85172605 1.000偏压种类判别大偏压3889755223大偏压构件配筋计算ξb值0.551.350计算配筋（mm^2)1014588.0一侧最小配筋率（%）0.20126822187.64全部最小配筋率（%）0.60380380108单侧钢筋面积As=A's 1268mm^2全部钢筋面积As=A's 3803mm^2118.23132.147.79745.55316875 2.1128.24 3.20-39.790.010035143.147.79722.60530.02496.05 6.8036.522800.25107.28 3.51 1.00满足205.23 5.08333.4229.4212.35287.2配筋形式59.58.2460.208.246计算宽度B(mm)1000109171初始偏心距eo（mm）59423891.800.132附加偏心距eθ（mm）22大偏压2.61总偏心距e（mm）81137.77-29.99计算参数ζ1 1.00155.4327.53计算参数ζ21.00139.57505.68回转半径i（mm）187.6158.04493.14偏心距增大系数η1.345大偏压构件配筋计算计算配筋（mm^2)5151.42一侧最小配筋率（%）0.2013002.06全部最小配筋率（%）0.603900104.30单侧钢筋面积As=A's 1300mm^2116.34全部钢筋面积As=A's 3900mm^2105.72118.390.115截面内力Ma(KN-m)-19.80378.24Mb(KN-m)18.17366.82计算区域底标高（m）计算区域底标高所在土层名称软塑粘土计算截面处外侧水平向水土压力Pa（kPa）（+差值）计算截面处外侧水平向水土压力Pb（kPa）（-差值）计算截面所在土层有效重度γ（KN/m^3)Mb(KN-m)承载能力极限状态Na(KN)Nb(KN)计算参数一（kPa）（+差值）计算参数二（kPa）（-差值）计算截面上0.5m水土压力Pa（kPa）（+差值）计算截面上0.5m水土压力Pb（kPa）（-差值）（3）取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算（mm2）配筋率ρte偏心距eo（mm）0.75倍壁厚范围内水侧压力（KN/m）井壁B点外侧水平向水土压力Pb（KN/m）（-差值）重心至纵筋距离ys（mm）偏心距增大系数ηs 轴力至拉筋作用点的距离e 0.75倍壁厚范围内土侧压力（KN/m）（+差值）井壁A点外侧水平向水土压力Pa（KN/m）（+差值）0.75倍壁厚范围内土侧压力（KN/m）（-差值）PtranB(KN/m)刃脚底部井壁B点外侧水平向水土压力Pbl（kPa）刃脚范围内水侧压力Pb（KPa））B截面上轴力Nbk（KN)0.75倍壁厚范围内土有效重度（KN/m^3)B截面上弯矩Mbk（KN-m)PtranA(KN/m)刃脚范围内土侧压力Pa（KPa）（-差值）A截面上弯矩Mak（KN-m)刃脚底部井壁A点外侧水平向水土压力Pal（kPa）刃脚顶部井壁A点外侧水平向水土压力P'al（kPa）刃脚顶部井壁B点外侧水平向水土压力P'bl（kPa）刃脚范围内水侧压力P'b（KPa））A截面上轴力Nak（KN)（b）按正常使用极限状态进行计算一侧纵筋面积（mm^2)全部纵筋面积（mm^2)轴力至受拉钢筋合理点距离e(mm)轴力至受压钢筋合理点距离e'(mm)（2）刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行强度配筋计算计算高度ho（mm）计算参数ζ1计算参数ζ2计算宽度B（mm）初始偏心距eo（mm）附加偏心距eθ（mm）总偏心距e（mm）偏心距ηe（mm）计算跨度Lo(mm)偏心距增大系数η计算参数Lo/h 回转半径i（mm）拉筋的应力δsk（N/mm^2)拉筋应变不均匀系数ψ构件特征系数αcr 拉筋边缘至受拉区底边距离最大裂缝宽度ωmax(mm)最大裂缝容许宽度ωlim(mm)裂缝宽度判别最终配筋10φ16拉筋至受压区合理点距离z 6.8计算系数ω'截面内力Ma(KN-m)偏心距ηe（mm）砼受压区高度x（mm）偏压种类判别轴力至受压钢筋合理点距离e'(mm)轴力至受拉钢筋合理点距离e(mm)一侧纵筋面积（mm^2)全部纵筋面积（mm^2)正常使用极限状态计算参数一（kPa）（+差值）计算参数二（kPa）（-差值）计算截面上0.5m水土压力Pa（kPa）（+差值）计算截面上0.5m水土压力Pb（kPa）（-差值）计算截面处外侧水平向水土压力Pa（kPa）（+差值）计算截面处外侧水平向水土压力Pb（kPa）（-差值）计算系数ω'Na(KN)Nb(KN)第3页偏压构件 2.1偏压构件 2.132500035325000350.01000.0130.01000.000520.25610.25280满足280满足1.00 1.00332.310φ16341.310φ16285.8298.230.715.30.200.205.000 5.006.80.158计算宽度B(mm)10001191611.80初始偏心距eo（mm）70253992.61-20.42附加偏心距eθ（mm）22大偏压78.4918.75总偏心距e（mm）9190.91293.41计算参数ζ1 1.0080.30281.63计算参数ζ21.0093.52回转半径i（mm）187.6偏心距增大系数η1.306大偏压构件配筋计算计算配筋（mm^2)2811.42一侧最小配筋率（%）0.2013002.06全部最小配筋率（%）0.60390057.63单侧钢筋面积As=A's 1300mm^265.54全部钢筋面积As=A's 3900mm^259.0567.590.137截面内力Ma(KN-m)-13.00212.27Mb(KN-m)11.94204.77（八）施工阶段井壁的竖向抗拉计算根据《规程》6.1.9条，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，按照使用阶段构造配筋。