浅谈超深检查井在排水工程设计的运用

浅谈超深检查井在排水工程设计的运用
摘要：市政排水工程中，雨污水检查井作为一种常用的构筑物，运用非常广泛。

常规做法参照标准图集。

但是对于埋深过大的主干管工程，标准图集就存在
一定的局限性，所以对于管道埋深较大的排水工程，怎样便能够充分保障工程项
目的建设质量成为社会各界密切关注的一个话题，基于此，本文主要对市政排水
工程中非标准图集检查井的运用进行分析和讨论。

关键词：排水工程；超深检查井
引言：排水检查井作为市政排水工程中常见的构筑物，运用非常广泛。

通常
参照标准图集进行施工。

从实际上来看，一些主干管项目，管道埋深往往较大，
检查井要求的高度也越来越大。

而且近些年来，市政基础排水项目规模越来越大，质量标准越来越高，标准图集的局限性日益凸显，生搬硬套标准图集已不再适用
于行业建设。

1.排水检查井功能简介
排水检查井一般设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、以及直线管
段上每隔一定距离处，便于定期检查及维护，通常参照标准图集进行设计施工，
例如：《钢筋混凝土及砖砌排水检查井》20S515，《市政排水管道工程及附属设
施（合订本）》06MS201等。

但在与设计检查井相接排水管管顶覆土大于6.0m的
工程实际案例中，标准图集就不再适用，需根据工程实际及埋深进行超深检查井
设计。

2.工程实例
项目名称：芦溪河带状公园（成龙路至天府新区成都直管区界段）—芦溪河
河道综合治理工程。

2.1.项目地形地貌
项目位于成都市龙泉驿区，龙泉驿区地处成都平原东缘，境域最高海拔1051.3m（长松山周家梁子），最低海拔456.8m（茶店镇三元村白杨沟），相对
高差594.5m。

龙泉山中段纵卧区境东南部，呈北北东至南南西走向，为成都平原
与川中丘陵之界山。

境内低山、丘陵、平坝兼有，地势由东南逐渐向西北微倾，
其倾角小于10°；以平坝为主，低山次之，丘陵面积较小。

东南部为低山、深丘区，中、北西部为平坝间浅丘区。

自西向东横贯区境的成渝公路5km至18km的
大面街道、龙泉街道境内丘包连绵起伏，高出南、北两侧，成为区境内向沱江与
岷江自然排水的分水岭。

拟建场地位于四川省成都市龙泉驿区柏合街道，距离龙
泉山脉较近，场地地貌整体上属阶地地貌与丘陵地貌的过渡区域。

2.2.气候
成都平原四季分明，日照少、气候温和，降雨充沛，属暖湿亚热带太平洋东
南季风气候区。

平原西北龙门山山前一带，气温较低，降水充沛，蒸发量略低，
向东及东南有雨量略减、气温略高的趋势。

成都平原区气温变化小。

多年平均气温为16.1℃，年最高气温一般出现于7、8月份。

从多年资料看，最高月平均气温不超过26℃，最低月平均气温一般不低
于4℃。

冰冻极为少见，无土壤及地下水冻结现象。

降雨充沛是成都平原气候特色之一。

龙门山横亘于平原西侧，对大气降雨影
响甚为显著，东来水汽受龙门山屏障阻挡，形成地形雨，致使雅安一都江堰一安
县出现多雨地带，年平均降雨量达1200-1600mm，向东南方向雨量递减，温江、
郸县、新繁、广汉一带降雨量在1000mm左右，致金堂、成都、新津、龙泉山麓
为900mm左右。

降雨在季节上分配不均。

6-9月受热带海洋暖湿气团的控制产生
大量降水，四个月的降雨总量为753.7mm，占全年总降水量的76%。

冬季，在大
陆干冷气团的控制下，气候干燥，降水稀少。

成都平原多年平均相对湿度为82.1%，多年平均蒸发量为994mm，最高
1151mm，最低960mm。

夏、秋季降水大大超过蒸发量，冬、春季降水量小于蒸发量。

地域上存在西部山区向龙泉山麓递增的趋势。

2.3.工程概况
本次设计为沿芦溪河东侧截污干管工程，包括芦溪河东侧截污干管建设、与
西侧现状污水主管联动措施、接纳现状污水管污水措施建设，及截污干管附属
设施建设。

设计截污干管起于东山国际片区规划取消东山再生水厂处，起点处承
接原规划东山再生水厂处理水厂污水，于沿途承接相交管道污水，向南排至设计
新建芦溪河污水二厂处。

主管管径为DN1400，截污干管主线长6601m。

于K2+629、K4+565、K5+711处设横穿管与西侧现状污水干管进行联动设计。

施工方案的选择不仅要满足工程本身的使用功能，同时也要满足合理开发利
用地上、地下有效空间的要求，并考虑由于施工给周围环境带来的不良影响。

根据管道沿线工程地质、水文地质条件以及所处环境、地面建筑物、地下构筑物、道路交通等情况，施工方案采取明挖法和顶管法两种方案。

对于有足够施工面且
埋深较浅的管道区段，应优先选用明挖明法。

对于施工空间狭窄、埋深较深的管
道区段，应优先选用顶管法。

顶管段：W4（K0+218）——W5（K0+293）：下穿合聚路；W13（K0+798）——W23（K1+381）：临近东二路现状道路；W24（K1+447）——W34（K2+042）、
W35（K2+126）——W42（K2+528）：埋深过深；W42（K2+528）——W88
（K5+135）：下穿东风渠、歇凉关路、合菱西路、合志西路，临近圆柏路；W97
（K5+771）——W112（K6+624）：下穿合文西路、城柏街路。

其余段采用明挖。

2.4.超深检查井设计
以W90（K5+253）检查井为例，该检查井采用明挖施工，设计井深达12.78m，为该项目超深检查井最大值。

2.4.1.尺寸拟定
截污干管主管管径dn=1400mm，拟定井壁厚度W1=300mm，外挑宽度W2=200mm，底板厚度V1=300mm，顶板厚度250mm，隔板厚度200mm，尺寸大样图如下：长度
净值a=1500mm，宽度净值b=2000mm底板底标高—12.780m（注：地面标高为
±0.000。

）尺寸大样如下：
图 2-1超深检查井平面
图图 2-2超深检查井剖面图
2.4.2.基本参数
（1）勘察信息
土天然重度18.00kN/m3，土饱和重度20.00kN/m3，土内摩擦角30度地基承载力特征值fak=280.0kPa，宽度修正系数ηb=0.00，埋深修正系数ηd=1.00，地下水位标高-9.730m，池内水深1.500m，池内水重度10.00kN/m3，浮托力折减系数1.00，抗浮安全系数K f=1.05。

（2）荷载信息
活荷载:池顶板2.00kN/m2，地面10.00kN/m2，组合值系数0.90；
恒荷载分项系数:水池自重1.30，其它1.30；
活荷载分项系数:地下水压1.50，其它1.50；
活载调整系数:其它1.00；
活荷载准永久值系数:顶板0.40，地面0.40，地下水1.00，温湿度1.00；
考虑温湿度作用:池内外温差10.0度，内力折减系数0.65，砼线膨胀系数1.00（10-5/°C）；
不考虑温度材料强度折减。

（3）钢筋砼信息
混凝土:等级C30，重度25.00kN/m3，泊松比0.20；
纵筋保护层厚度（mm）:顶板（上35，下35），池壁（内35，外35），底板（上35，下35）；
钢筋级别:HRB400，裂缝宽度限值:0.20mm，配筋调整系数:1.00；
构造配筋采用混凝土规范GB50010—2010。

2.4.
3.地基承载力验算
(1)水池自重Gc计算
顶板自重G1=34.12kN
池壁自重G2=659.90kN
底板自重G3=56.25kN
水池结构自重Gc=G1+G2+G3=750.27kN
(2)池内水重Gw计算
池内水重Gw=45.00kN
(3)覆土重量计算
池顶覆土重量Gt1=147.42kN
池顶地下水重量Gs1=0kN
底板外挑覆土重量Gt2=413.39kN
底板外挑地下水重量Gs2=56.10kN
基底以上的覆盖土总重量Gt=Gt1+Gt2=560.81kN
基底以上的地下水总重量Gs=Gs1+Gs2=56.10kN
(4)活荷载作用Gh
顶板活荷载作用力Gh1=10.92kN
地面活荷载作用力Gh2=75.00kN
活荷载作用力总和Gh=85.92kN
(5)基底压力Pk
基底面积:A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=2.500×3.000=7.50m2
基底压强:Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A
=(750.27+45.00+560.81+56.10+85.92)/7.500=199.75kN/m2
2.4.4.修正地基承载力
(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm
rm=[3.050×(20.00-10)+9.730×18.00]/12.780=16.09kN/m3 (2)计算基础底面以下土的重度r
考虑地下水作用，取浮重度，r=20.00-10=10.00kN/m3
(3)根据《地基规范》的要求，修正地基承载力:
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
=280.00+0.00×10.00×(3.000-3)+1.00×16.09×(12.780-0.5) =477.59kPa
结论：Pk=199.75
2.4.5.抗浮验算
抗浮力Gk=Gc+Gt+Gs=750.27+560.81+56.10=1367.18kN
浮力F=(2.100+2×0.200)×(2.600+2×0.200)×3.050×10.0×1.00 =228.75kN
Gk/F=1367.18/228.75=5.98>Kf=1.05，抗浮满足要求。

2.4.6.荷载计算
（1）顶板荷载计算:
池顶的覆土压力标准值:Pt=1.500×18.00=27.00kN/m2
池顶板自重荷载标准值:P1=25.00×0.250=6.25kN/m2
顶板活荷载标准值:Ph1=2.00kN/m2
地面活荷载标准值:Ph2=10.00kN/m2
池顶均布荷载基本组合:
Qt=1.30×P1+1.30×Pt+0.90×1.50×1.00×(Ph1+Ph2)=59.42kN/m2池顶均布荷载准永久组合:
Qte=P1+Pt+0.40×Ph1+0.40×Ph2=38.05kN/m2
（2）池壁荷载计算:
(1)池外荷载:
主动土压力系数Ka=0.33
表 2-1侧向土压力荷载组合(kN/m2)
(2)池内底部水压力:标准值=15.00kN/m2，基本组合设计值=19.50kN/m
(3)底板荷载计算(池内无水，池外填土):
水池结构自重标准值Gc=750.27kN
基础底面以上土重标准值Gt=560.81kN
基础底面以上水重标准值Gs=56.10kN
基础底面以上活载标准值Gh=85.92kN
水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb=(750.27×1.30+560.81×1.30+56.10×1.50+85.92×1.50×0.90×1.00) /7.500=253.94kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe=(750.27+560.81+56.10×1.00+2.00×5.460×0.40+10.00×7.500×0.4 0)/7.500=186.87kN/m2
板底均布净反力基本组合:
Q=253.94-0.300×25.00×1.30=244.19kN/m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe=186.87-0.300×25.00=179.37kN/m2
（4）底板荷载计算(池内有水，池外无土):
水池底板以上全部竖向压力基本组合:
Qb=[750.27×1.30+(1.500×2.000×1.500)×10.00×1.30]/7.500=137.85k N/m2
板底均布净反力基本组合:
Q=137.85-(0.300×25.00×1.30+1.500×10.00×1.30)=108.60kN/m2
水池底板以上全部竖向压力准永久组合:
Qbe=[750.27+(1.500×2.000×1.500)×10.00]/7.500=106.04kN/m2
板底均布净反力准永久组合:
Qe=106.04-(0.300×25.00+1.500×10.00)=83.54kN/m2
2.4.7.内力，配筋及裂缝计算
弯矩正负号规则:
顶板:下侧受拉为正，上侧受拉为负
池壁:内侧受拉为正，外侧受拉为负
底板:上侧受拉为正，下侧受拉为负
荷载组合方式:
1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)
2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)
3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)
（1）顶板内力
图 2-3弯矩示意图
M x——平行于l x方向板中心点的弯矩；
M y——平行于l y方向板中心点的弯矩；
M0x——平行于l x方向板边缘弯矩；
M0y——平行于l y方向板边缘弯矩。

计算跨度:l x=1.750m，l y=2.250m，四边简支，按双向板计算。

表 2-2荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)
（2）XZ(前后)侧池壁内力
图 2-4弯矩示意图
M x——平行于l x方向板中心点的弯矩；
M z——平行于l z方向板中心点的弯矩；
M0x——平行于l x方向板边缘弯矩；
M0z——平行于l z方向板边缘弯矩。

计算跨度:l x=1.800m，l z=10.730m，三边固定，顶边自由池壁类型:深池壁
计算方法:0
H>2L部分按照水平向单向板计算
H=2L处池外土压力作用弯矩(kN·m/m):
水平向跨中:基本组合:12.80，准永久组合:9.18
水平向边缘:基本组合:-25.61，准永久组合:-18.36
H=2L处池内水压力作用弯矩(kN·m/m):
水平向跨中:基本组合:-0.00，准永久组合:-0.00
水平向边缘:基本组合:0.00，准永久组合:0.00
跨中弯矩按H>2L段，和0
1.池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)
表 2-3基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土）
表 2-4基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土+温湿度作用）
表 2-5准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土）
表 2-6准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土+温湿度作用）
2.池内有水，池外无土时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)
表 2-7基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水）
表 2-8基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水+温湿度作用）
表 2-9准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水）
表 2-10准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水+温湿度作用）
（3）YZ(左右)侧池壁内力:
图 2-5弯矩示意图
M y——平行于l y方向板中心点的弯矩；
M z——平行于l z方向板中心点的弯矩；
M0y——平行于l y方向板边缘弯矩；
M0z——平行于l z方向板边缘弯矩。

计算跨度:l y=2.300m，l z=10.730m，三边固定，顶边自由池壁类型:深池壁
计算方法:0
H>2L部分按照水平向单向板计算
H=2L处池外土压力作用弯矩(kN·m/m):
水平向跨中:基本组合:18.53，准永久组合:13.25
水平向边缘:基本组合:-37.07，准永久组合:-26.51
H=2L处池内水压力作用弯矩(kN·m/m):
水平向跨中:基本组合:-0.00，准永久组合:-0.00
水平向边缘:基本组合:0.00，准永久组合:0.00
跨中弯矩按H>2L段，和0
1.池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)
表 2-11基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土）
表 2-12基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土+温湿度作用）
表 2-13准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土）
表 2-14准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池外土+温湿度作用）
2.池内有水，池外无土时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)
表 2-15基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水）
表 2-16基本组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水+温湿度作用）
表 2-17准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水）
表 2-18准永久组合作用弯矩表(kN·m/m)（池内水+温湿度作用）
（4）底板内力
计算跨度:l x=1.800m，l y=2.300m，四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算。

1.池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)表 2-19基本组合作用弯矩表
表 2-20准永久组合作用弯矩表
2.池内有水，池外无土时，荷载组合作用弯矩表(kN·m/m)表 2-21基本组合作用弯矩表
表 2-22准永久组合作用弯矩表
（5）配筋及裂缝
配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋。

裂缝计算根据《给排水结构规范》附录A公式计算。

按基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合弯矩计算裂缝，结果如下:①顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN·m/m，面积:mm2/m，裂缝:mm)
图 2-6配筋示意图
A x——平行于l x方向的板跨中钢筋；
A y——平行于l y方向的板跨中钢筋；
A0x——平行于l x方向的板边缘钢筋；
A0y——平行于l y方向的板边缘钢筋。

表 2-23裂缝表
②XZ(前后)侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN·m/m，面积:mm2/m，裂缝:mm)
图 2-7配筋示意图
A x——平行于l x方向的板跨中钢筋；
A z——平行于l z方向的板跨中钢筋；
A0x——平行于l x方向的板边缘钢筋；
A0z——平行于l z方向的板边缘钢筋。

表 2-24裂缝表
③YZ(左右)侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN·m/m，面积:mm2/m，裂缝:mm)
图 2-8配筋示意图
A y——平行于l y方向的板跨中钢筋；
A z——平行于l z方向的板跨中钢筋；
A0y——平行于l y方向的板边缘钢筋；
A0z——平行于l z方向的板边缘钢筋。

表 2-25YZ(左右)侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN·m/m，面积:mm2/m，裂缝:mm)
表 2-26底板配筋及裂缝表(弯矩:kN·m/m，面积:mm2/m，裂缝:mm)
裂缝验算均满足。

2.4.8.混凝土工程量计算
(1)顶板:L×B×h1=2.100×2.600×0.250=1.36m3
(2)池壁:[(L-t1)+(B-t1)]×2×t1×h2=[(2.100-0.300)+(2.600-
0.300)]×2×0.300×10.730=26.40m3
(3)底
板:(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3=(2.100+2×0.200)×(2.600+2×0.200)×0.300= 2.25m3
(4)池外表面积:(L+2×t2)×(B+2×t2)×2+(2×B+2×L)×(H-
h3)+(2×B+2×L+8×t2)×h3=(2.100+2×0.200)×(2.600+2×0.200)×2+(2×2. 600+2×2.100)×(11.280-
0.300)+(2×2.600+2×2.100+8×0.200)×0.300=121.51m2
(4)池内表面积:(L-2×t1)×(B-2×t1)×2+(L+B-4×t1)×2×(H-h3-
h1)=(2.100-2×0.300)×(2.600-2×0.300)×2+(2.100+2.600-
4×0.300)×2×(11.280-0.300-0.250)=81.11m2
(5)水池混凝土总方量=1.36+26.40+2.25=30.01m3
-----------------------------------------------------------------------
【理正结构设计工具箱软件7.5PB1】计算日期:2022-06-0121:52:05
2.4.9.结论
根据以上计算可知，此次超深检查井设计满足该项目使用要求，同时符合规范要求。

结束语：标准图集作为通用规范，并不是所有工程都适用，存在一定的局限性，作为一名给排水工程师，不能生搬硬套图集，必须要紧扣工程实际，因地制宜，实事求是。

同时，当今的工程项目也对给排水工程师提出了更高的要求，不
能局限于单一专业，要融会贯通，结合结构相关知识，通过数理分析，结构计算，制定处切实可靠的设计方案。

参考文献：
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[3]市政道路排水管道工程设计及思考[J].沈昆，白灰.工程建设与设
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[4]浅谈市政道路排水管道改造设计要点[J].袁娇如.安徽建筑. 2018(05)
作者简介：杨程（1988年9月），男，汉族，四川省三台县，大学本科，中
级工程师，给水排水。