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∶2015

2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

3、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007

4、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011

5、《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.0.8

2 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=0.893

z跨中=αd跨中×(h0跨中-0.5×x)=0.893×(2.7-0.5×0.54)=2.171m

A s底部=M跨中/(f y×z跨中)=23.438×106/(300×2170.8)=35.989mm2

A 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=0.893

z支座=αd支座×(h0支座-0.5×x)=0.893×(2.4-0.5×0.48)=1.93m

A s顶部=M支/(f y×z支座)=206.25×106/(300×1929.6)=356.291mm2

A 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。

单位摩阻力f ka：f ka=Σ1n f ki h si/Σ1n h si=(3×22+4×26)/7=24.286kPa

沉井自重标准值G：G=(2Bs+2Ls-4t)tH(G2k+G1k)=(2×8+2×10-4×0.5)×0.5×8×(24+1)=3400kN 沉井下沉重力标准值（包括沉井顶部附加荷载）G k：G k=G+G j=3400+1000=4400kN

由于沉井排水下沉，下沉过程中水的浮托力标准值F fw，k=0

假定摩阻力随土深而加大，并在5m深时达到最大值，5m以下时，保持常值。

井壁总摩阻力标准值F fk：

F fk=(2Bs+2Ls)(Hw-2.5)f ka=(2×8+2×10)×(7-2.5)×24.286=3934.286kN

下沉系数k st：k st=(G k-F fw，k)/F fk=(4400-0)/3934.286=1.118

k st=1.118≥1.05

下沉满足要求！

五、沉井下沉稳定性验算

G k=4400kN

沉井下沉过程中水的浮托力标准值F fw，k=0kN

井壁总摩阻力标准值F fk=3934.286kN

刃脚反力R：

R=(b+c)(2Ls+2Bs-4t)f u=(0.35+0.2)×(2×10+2×8-4×0.5)×300=5610kN

下沉稳定系数k st，s=(G k-F fw，k)/(F fk+R)=(4400-0)/(3934.286+5610)=0.461≤0.9 满足要求！

六、沉井渗透水量计算

沉井渗水量计算简图

由于沉井四侧为混凝土壁，计算时可假定为一深井，其渗透水量计算如下：水渗流的截面积A：

A=(Bs-2t)(Ls-2t)=(8-2×0.5)×(10-2×0.5)=63m2

水力坡度i：i=(h1-h a)/(h1-h a+2h3)=(8-3)/(8-3+2×0.5)=0.833

单位时间内渗透水量Q：Q=K×A×i=0.5×63×0.833=26.25m3/d≤Q s=50m3/d

满足要求！

七、沉井封底验算

混凝土附加厚度hu(m) 0.4 封底混凝土强度等级C30

混凝土抗拉强度设计值ft(N/mm2) 1.43 封底混凝土总厚度ht(m) 1.2 底板尚未施工时，验算此时封底素混凝土。