沉井设计计算讲解资料讲解

第三节 沉井结构上的作用及荷载分项系数
一．永久作用 1．结构自重标准值 钢筋混凝土重度取25kN/m3，素混凝土重度取 23kN/m3 2．侧向主动土压力标准值 二．可变作用
1．地面活荷载，分为地面堆载及车辆荷载，地面堆 载一般按10kN/m2，车辆荷载根据车辆类型及及其轮压换 算成均布荷载。
2．地下水 侧壁上的水压力标准值按静水压力计算，根据岩土工 程勘察报告取最高水位进行计算。
五．沉井的施工简介
1．施工工序
清理场地 →测量放线→开挖基坑→铺设砂垫
层、垫木→ 制作井筒→设置降水井点或挖排水沟、
集水井→抽取垫木→挖土、下沉→封底→浇筑底
板砼 2．开挖方式 水挖法、干挖法、中心岛法 水挖法即不排水开挖法，这种方法的特点是沉
井内、外的水位基本一致。该法适用于渗水量大的 砂层等不稳定地层，可避免排水造成的涌砂等不良 现象。
广东建筑地基基础设计规范（DBJ 15-31-2003）中， 对砂性土宜按水土分算，粘性土、淤泥质土宜按水土合 算。
夏明耀·地下工程设计施工手册中，对于砂土、粉 性土和粉质粘土等渗透性较好的土层应采用水土分算； 对于粘性土，分算、合算应具体对待，沉井、多道支撑 的挡土结构宜水土分算。
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。
第二节 沉井尺寸的拟定
1．据工艺要求确定沉井内净尺寸； 2．井顶标高，高出开挖后的地面300mm以上。有时 顶部有现浇板，通常预留一段井壁与顶板同时现浇；
3．刃脚底标高，根据工艺标高、底板厚度及持力
层来确定 ；
4．壁厚，涉及到强度、裂缝宽度、下沉系数、下 沉稳定系数、抗渗、抗浮等诸多因素，需逐项落实， 最终确定壁厚。有时为增大下沉系数，需做成外台阶 变截面形式，以降低井壁与土的摩阻力，同时也减少 了材料量；还有时为减小下沉系数，需做成内台阶变 截面形式，在不降低摩阻力的情况下降低自重，同时 减少了材料量。
沉井设计计算讲解
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。
天津岩土工程技术规范（DB 29-20-2000）中，宜按 水土分算的原则计算，当有可靠经验时也可按水土合算 的原则计算。
浙江建筑地基基础设计规范（DB 33/1001-2003）中， 淤泥、淤泥质土，采用不排水强度指标和饱和重度水土 合算；砂土，采用有效应力强度指标和有效重度水
土分算，有工程经验时也可采用三轴固结不排水总应力 强度指标水土合算。
建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）中，砂 性土宜按水土分算，粘性土宜按水土合算，也可按地区 经验确定。
建筑基坑பைடு நூலகம்护技术规程（JGJ 120-99）中，碎石土、 砂土水土分算，粉土、粘性土水土合算。
上海基坑工程设计规程(DBJ 08-61-97)中，宜按水土 分算原则计算水、土压力，有工程经验时，也可按水土 合算的原则计算。
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。
四．沉井的组成
井壁—挡土、挡水，一般情况下作为永久结构 刃脚—切土，保证沉井下沉 隔墙—以永久结构的隔墙作为沉井的支撑，用以
减小计算跨度
底梁—在软土土层中下沉，为防止下沉不稳定， 起 到增加阻力的作用
沉井的形状有矩形、圆形及椭圆形
地面堆载及车辆荷载 0 水、土压力 1.0 注意裂缝宽度计算公式按《给水排水工程构筑物结 构设计规范》（GB 50069—2002），不按混凝土结构设 计规范。 还应注意计算裂缝宽度使用的弯矩为准永久组合值 ，而非标准组合值，与混凝土设计规范不同。
第四节 水、土压力标准值计算
1．水压力 Fw=γwzw
3．封底 分为干封底、湿封底两种方式。
干封底即通过干挖法施、井底无水的情况下进行的 封底。又分为施工底板前停止降水和施工底板后停止降水 两种。若施工底板前停止降水则应通过计算确定封底砼厚 度（稍后介绍）。
湿封底即通过水挖法施工、井内有水的情况下进行的 封底。因施工底板前需将井内的水抽干，封底砼要承受水 浮托力的作用，其厚度需经计算确定。湿封底是通过导管 进行水下砼浇筑，类似于泥浆护壁钻孔灌注桩或地下连续 墙。
1）抓斗法，该种方法因抓不到刃脚下方的土体， 是利用沉井自重使刃脚下方的土体崩塌而下沉。该法
使用于软土地层，当土层强度高时，如密实的砂层， 则不适用；
2）水利机械法，用高压水枪破土，用泥浆泵通 过排泥管排泥，优点是能冲挖到刃脚斜面处的土体， 缺点是冲挖范围不易控制；
3）钻吸法 先钻孔松动土体，然后向孔内射水冲挖，挖土范 围易控制。 干挖法即排水开挖法，适用于不易发生流砂或存 在卵石、孤石的情况。
三．承载力极限状态强度计算的基本组合荷载分项 系数
结构自重 1.20，对结构有利时1.00，仅自重时1.27 沉井内水压 1.27，对结构有利时1.00 沉井外土压 1.27，对结构有利时1.00 地面活荷载 1.40 地下水压力 1.27
四．正常使用极限状态裂缝宽度的计算准永久组合准永久 值系数
排水工法简介： 1）集水井排水法
这种方法易发生流砂现象，由于排水致使周围 土体压密，给沉井下沉也带来困难。
2）外围排水法，这种方法是在沉井外围设置 深井，在深井中插入水泵往外抽水，使地下水位降 低。
该法影响范围大，容易造成周围地面下沉；
3）防渗墙法 为防止因降水造成地面下沉，可在沉井外围设置 防渗墙，防渗墙以外的水不会流入井内。