浅谈小型混凝土井室逆筑法设计

浅谈小型混凝土井室逆筑法设计

作者：罗艳

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第16期

摘要：“浅谈小型混凝土井室逆筑法设计”是笔者从事广州白云机场迁建工程的管理以来，在迁建工程的污水处理工程和中水回用改造工程设计和施工过程中遇到的问题提出来一种设计思路，其目的是寻求一种比较经济，管理和施工比较方便设计方法。这种设计方法的重点在于井壁的设计，也是本文的重点。这种小型混凝土井室逆筑法设计方法对市政工程中的给排水工程的设计具有一定的意义。

关键词：混凝土；井室逆筑法；设计

1.小型混凝土井室的定义

在机场建设管理工作中，经常遇到的给水排水工程中的检查井，流量计井，地下泵房和顶管工作坑等的构筑物设计与施工的工作，这些构筑物通常采用混凝土结构；平面采用圆形、矩形或者正方形平面；平面尺寸不大，一般4至8米。深度5到10米。在本文中就把这些构筑物定义为小型混凝土井室，使用阶段一般井室内没有水嘏只有设备。

2.小型混凝土井室常规的设计方法和存在的问题

现在不少的设计单位对小型混凝土井室设计采用的设计方法主要是整体浇灌混凝土的设计方法（下面称为整体法）和沉井设计方法（下面称为沉井法）。这两种设计方法在建设过程遇到如下问题：

2.1整体法在施工过程中工程程序复杂，业主单位首先要进行基坑工程的设计，基坑工程的设计要找另外的有相应资质的设计单位设计，设计文件出来后，业主单位要组织专家进行设计评审。设计文件确认后施工单位要做专项施工方案，专项施工方案出来后，业主单位要组织专家进行专项施工方案的评审。整体法设计建设费用高，因为不同于房屋建筑工程，小型混凝土井室本身费用不高，而基坑工程的费用高。在我们遇到的工程实例中，如一个排水工程的提升泵房，入土深度9.6米，采取的是基坑支护的施工方法，结果基坑工程施工的费用超出构筑物本身的施工费用的30%。

2.2采用沉井法的设计方法，从设计角度来看，小型混凝土井室从结构安全的要求构件的壁厚不需要太大，而为了下沉要增加重量，因此要增加构件的壁厚，因此增加了工程造价。就施工而言要求技术比较高，小型混凝土井室工程量不是太大，难以找到适合的施工单位，技术力量较强的施工企业往往因工程量不大不愿意承担或者要求费用较高。如果水平不高的施工单位，做沉井工程容易产生突沉，不沉或者倾斜的现象，发生问题处理起来很麻烦。影响工程质量和进度。

根据实际工作中遇到的问题，对于工程量不大小型混凝土井室，提出逆筑法的设计方法，笔者认为相对整体法和沉井法的设计方法造价要低，建设过程来得简单，施工技术要求相对要低。

3.小型混凝土井室逆筑法设计的概念

这种方法是把小型混凝土井室的井壁分成内外两层进行设计，如（图3-1）所示，外层池壁用来作为支护结构，主要作用是用来挡土，抵抗土压力，首先施工，施工程序是从地面开始，以1000mm为一个单元从上至下进行外池壁的施工，为了浇灌混凝土方便施工时将外池壁内模装成倾斜形式，因此完成的池壁形状类似鱼鳞，也就可以形象地称为鱼鳞板。内层池壁是用来防水，在结构上形成整体作用与外层池壁构成叠合板，包括井室底板是后施工，施工程序是从下向上一次连续施工完成。外层结构设计的荷载：地面荷载按施工阶段的要求取值，外侧水平荷载根据地质报告计算侧土压力。结构内力计算模型按平面刚架或者圆形筒体进行内力结算。结构计算按混凝土结构计算。内层结构设计的与外层设计基本相同，只是在内力计算时地面荷载考虑使用阶段的地面荷载，结构计算时按内外层叠合板进行内层配筋计算，内层混凝土要根据使用要求考虑抗渗问题。这里所指“逆筑”是相对整体法设计的施工过程来说的，整体法是从下往上施工一次完成，而逆筑法设计方法的施工是从上开始往下再往上施工，与整体法的设计比较施工方向不同，所以称为逆筑法的设计方法。

4.小型混凝土井室逆筑法设计要点

4.1基本参数的确定：

4.1.1几何尺寸的确定：几何尺寸的确定要根据工艺条件和使用要求保证完成后的井室内容尺寸满足工艺要求的内空尺寸，外层池壁的厚度可以根据确定的内空尺寸根据经验确定。内层池壁可按250mm初设进行验算。

4.1.2抗震设防按地质报告的要求确定。

4.1.3安全等级为2级。

4.1.4使用年限：如果作为构筑物使用年限50年，如果用于顶管工作坑等施工措施用使用年限可根据施工情况确定，一般可以定为两年。

4.2确定小型混凝土井室结构上的作用的基本原则：

4.2.1结构上的作用可分为三类：永久作用、可变作用和偶然作用。

4.2.2永久作用应包括：结构和永久设备的自重、土的竖向压力和侧向压力、构筑物内部的盛水压力、结构的预加应力、地基的不均匀沉降。

可变作用应包括：楼面和屋面上的活荷载、吊车荷载、雪荷载、风荷载、地表或地下水的压力（侧压力、浮托力）、流水压力、融冰压力、结构构件的温、湿度变化作用。

偶然作用，系指在使用期间不一定出现，但发生时其值很大且持续时间较短，例如高压容器的爆炸力等，应根据工程实际情况确定需要计入的偶然发生的作用。

结构设计时，对不同的作用应采用不同的代表值：对永久作用，应采用标准值作为代表值；对可变作用，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。作用的标准值，应为设计采用的基本代表值。

当结构承受两种或两种以上可变作用时，在承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按短期效应标准组合设计中，对可变作用应取其标准值和组合值作为代表值。可变作用组合值，应为可变作用标准值乘以作用组合系数。

当正常使用极限状态按长期效应准永久组合设计时，对可变作用应采用准永久值作为代表值。可变作用准永久值，应为可变作用的标准值乘以作用的准永久值系数。

使结构或构件产生不可忽略的加速度的作用，应按动态作用考虑，一般可将动态作用简化为静态作用乘以动力系数后按静态作用计算。

4.3小型混凝土井室结构上的永久作用标准值：

结构自重的标准值，可按结构构件的设计尺寸与钢筋混凝土单位体积的自重计算确定。钢筋混凝土的自重可以按《建筑结构荷载规范》GB 50009 的规定采用。

永久性设备的自重标准值、可按该设备的样本提供的数据采用。

直接支承轴流泵电动机、机械表面曝气设备的梁系，设备转动部分的自重及由其传递的轴向力应乘以动力系数后作为标准值。动力系数可取2.0。

作用在小型混凝土井室结构上竖向土压力的情况比较少见，如果有必要计算时，其标准值应按下式计算：

作用在小型混凝土井室结构上侧向土压力标准值，应按下列规定确定（图4.3.5）：

应按主动土压力计算；

当地面平整，小型混凝土井室位于地下水位以上部分的主动土压力标准值可按下式计算（图4.3.5）：