第14页；Qlk―第一个可变荷载的标准值，该荷载的效应yQ；可变荷载的效应YOjCjOjk；；Qjk--厂其他第j个可变荷载的标准值；；Cgi、cQl、cQi；――分别为第i个永久荷载；＆e――可变荷载的组合值系数，一般情况下取o．9；2．永久荷载分项系数，应按表4-2-1采用；第五章沉井结构设计计算；沉井在下沉时，是一种工具性的围护结构，在终沉封底；沉井施
Qlk―第一个可变荷载的标准值，该荷载的效应yQ，CQlQ1k大于其他任意第／个
可变荷载的效应YOjCjOjk；
Qjk--厂其他第j个可变荷载的标准值；
Cgi、cQl、cQi；――分别为第i个永久荷载、第一个可变荷载、第／个可变荷载的荷载效应系数；
＆e――可变荷载的组合值系数，一般情况下取o．9。
2．永久荷载分项系数，应按表4-2-1采用。
第五章 沉井结构设计计算
沉井在下沉时，是一种工具性的围护结构，在终沉封底或填充后又常成为深埋基础或地下构筑物的组成部分。因此，在各个不同阶段，从制作、下沉直到建成投产使用，沉井各部位的传力体系、所承受的外力及作用情况都在不断变化。所以，沉井结构的设计计算应按从施工到使用的各个阶段分别依序进行，以保证沉井结构能满足在施工、运行等各个阶段的强度、刚度和稳定性的要求。
沉井施工阶段的训―算，与所选定的施工方法有关，对于不同的施工方案，它在施工阶段的设计计算内容也不相同。例如，相同的沉井，当采用排水取土下沉时，井壁所受到的水、土压力等外荷载就比采用不排水取土下沉时的情况要大。又如，当沉井采用触变泥浆润滑套助沉时，土壁对沉井的摩阻力将大大减少。
由于沉井在下沉施工阶段是无底无盖的筒状结构，当进行井壁结构计算时，通常在竖向截取单位高度(可选取数个不同深度)的一段，作为平面框架结构进行计算。如果沉井平面尺寸较大，难以满足强度和刚度要求，而在工艺、构造条件允许时，可加设内部支撑予以分隔，做成纵、横隔墙或撑梁，以及竖向框架等形式。此时，沉井结构先经过平面计算再作竖向计算。
沉井使用阶段的计算，是指构筑物全部建成，沉井已经封底、填充或加盖，做好了内部隔墙及上部结构等，这时候结构传力体系及受力状态相对于施工阶段又有了变化，应再作为整体深基础或地下构筑物进行验算。
沉井各部位的截面及配筋，应综合各阶段最不利的受力状态进行设计。
第一节 设计计算的内容和步骤
一般的沉井结构设计计算的内容和步骤如下：
1．根据水文、地质资料及工艺使用要求和施工条件，确定沉井的平面形状、尺寸、埋置(下沉)深度，布置结构体系，选定施工方案。
2，确定截面尺寸
计算外荷载，并绘出水、土压力计算图形。
根据结构布置，估算封底混凝土厚度。
初步确定沉井井壁厚度及其他一些部位构件的截面尺寸。
3．施工阶段强度计算
并壁平面框架内力计算及配筋；
刃脚计算及配筋；
井壁的竖向计算配筋；
竖向框架的内力计算及配筋；
框架底粱防突沉的强度验算；
计算沉井封底混凝土的厚度；
钢筋混凝土底板的计算及配筋。
4．使用阶段计算
沉井结构各部分的强度计算和抗裂验算；
地基承载力及变形(沉降)计算；
沉井抗浮、抗滑移、抗倾覆稳定验算等。
第二节 沉井尺寸设计要点
一、井顶标高
沉井顶面的设计标高，除应符合工艺、使用要求外，由于在终沉后，尚需进行封底及内部充填、安装及上部建筑作业。故用于水中或岸边构筑物的井顶设计标高应高于施工期间最高水位(加浪高)o．5m以上；用于人工筑岛或陆地制作的沉井，宜高于岛面或地面O．~3m以上，以防止地面水流入井内。一般情况下，沉井顶面标高都应高于地面o．3m以上。
二、沉井刃脚踏面标高
在确定沉井刃脚踏面设计标高(即埋置深度)时，应注意以下几点：
1．用于地下或水中的空腹式构筑物，应按使用净空要求确定沉井刃脚踏面设计标高。
2．根据抗冲刷计算，沉井的刃脚应埋置在冲刷线以下足够深度，并且满足抗倾覆、抗滑移等稳定性要求。
3．根据地基承载力及变形(沉降)计算，选择较好的持力层。
4．沉井在终沉时，刃脚踏面标高由于超沉或未到设计位置，按《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》规定的施工允许误差，应在设计时预留。
三、沉井平面尺寸
沉井在平面上的内部净空尺寸除应满足使用要求外，尚应计入沉井下沉的施工允许竖向偏斜和水平位移，而且两项偏差可能同时
存在。根据规范规定，沉井四角(圆形沉井为相互垂直两直径与圆周的交点)中任何两角的刃脚底面高差，不得超过该两角间水平距离的l％，最大不得超过30Omm；如两角间水平距离小于l0m时，其刃脚高差允许为lOOmm。沉井的水平位移，不得超过下沉总深度的1％，但下沉总深度小于lOm时，其水平位移允许为lOOmm。因此，按施工需要扩大沉井的平面尺寸，对于空腹式构筑物，应扩大内部净空尺寸；用于填充实体式基础可扩大外沿预留裙边的尺寸。
浮运沉井沉放时，其沉放至水下基床后，平面位置的偏差更大。
四、沉井井壁厚度和各部位的截面尺寸
沉井井壁厚度及各部位的截面尺寸应满足如下几个方面的基本要求：
下沉要求；
沉井结构在各个阶段的稳定要求(如抗浮、抗滑移、抗倾覆)；
沉井结构在各个阶段的强度及刚度要求；
使用阶段的抗渗要求。
第六章 沉井的结构布置及构造
第一节结构布置
一、沉井平面及竖向布置
沉井平面应尽町能对称布置，以利沉井稳定下沉。如果平面上不对称，造成沉井的偏心，令沉井作业困难，向哪边偏心就有可能向哪边倾斜。同样，沉井的竖向布置也应使重心尽可能居中。形状怪异的结构不适宜采用沉井。
二、矩形沉井长宽比
矩形沉井长宽比不宜大于2。当长宽比过大时，需要采取措施，以加强结构刚度。上海某水厂的二级泵房平面尺寸为59mxl6m，深度12m。设计时考虑到长宽比为3．68，2．0，设计要求施工时带一道纵墙和两道横墙’厂沉。施工单位执意不从，最终改成带一道纵墙下沉，取消两道横墙，即该沉井横向只有框架，如图6―1―1和图6-1-2所示。
当沉井下沉到还有3m就达到预定下沉标高时，发生突沉，其中某一只角下沉80cra，沉井的每个横向框架都发生裂缝。这是一例严重的教训，这样的沉井，不加强刚度，就难以抵抗施工因素造成的整体变形。
三、平面分格
不同的沉井，根据不同的使用要求，平面上会有不同的分格。沉井分格因有下沉操作要求，故分格的尺寸有所限制，通常每格的净尺寸不得小于3m。如果沉井作为顶管的工作井，其分格的尺寸尚应满足顶管工作井的要求。分格宽度B=3D+(2．o-2．4m)，D为顶管的外径(m)，分格的长度一般不小于7．5m。
四、刃脚布置
刃脚通常沿沉井外壁布置。当下沉系数太大时，中隔墙或底梁下面也适当布置刃脚以增加下沉阻力；当沉井尺寸比较大，考虑隔墙及底梁底受力要求，中隔墙下也应布置刃脚。某厂水泵房位于长江人海口，该工程由国外设计，地下部分采用沉井法施工。沉井长39．8m、
宽39．45m、深16．2m，沉井井壁厚1．5-1．7m，井内还设有七道隔墙，总重约17500t，沉井构造如图6-1-3所示。刃脚沿沉井周边布置，中隔墙下无刃脚，施工时用砂包垫平。
该沉井在抽除刃脚下承垫木以后，就发生裂缝39条(其中：贯穿者27条。未贯穿者12条)，裂缝宽度0．2-0．4mm不等，最大达lmm。从裂缝部位来看，全部集中在七道隔墙上，尤其在预留洞口两侧较集中，几乎每个洞口均出现裂缝，但在四周外墙上未发现裂缝。
尺寸这么大的沉井仅在周边设置刃脚是不妥当的，当拆除周边刃脚下的承垫木时，中隔墙承受悬臂力矩和剪力；沉井下沉时，中隔墙的正弯矩电很大。该沉井在抽垫木后及下沉过程中出现许多裂缝，都表明这座沉井刃脚的布置不合理。
第二节 刃脚形式和构造
一、刃脚形式
刃脚的形式一般有下列五种(见图6-2-1)。
a型刃脚适用于干封底情况，在无地下水地区可以采用，不适用于软土地区。
b型刃脚是常用的形式，适用带水下沉的沉井。
c型刃脚外壁设台阶，可以减少下沉阻力，适用下沉系数较小而难于下沉的沉井。
第七章 沉井施工概要
第一节概要简述
沉井，是深基础和地下工程的一种结构形式，也是常采用的施工方法之一。
沉井是在经过整平或处理的地基上制作的无盖、无底的结构物，采取不同的方式取出井内的土体，主要靠其本身重量克服井壁与土的摩阻力和刃脚下的阻力下沉到设计标高。经封底后形成的地下空间，可作为地下构筑物或作为基础使用。
沉井施工法，不仅适用于软土地基，在硬土、砂、砾石等土层也可应用。由于沉井是一种传统的施工方法，再加j：采用了新的
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圆形沉井应根据下沉前的支承情况，对井壁竖向受力进行强度计算。沉井制作采用支承时，可按周边均匀布置，支点数量和尺寸可根据沉井的直径、砂垫层厚度及持力土层的极限承载力决定。四支点情况(图6．2．1)井壁所承受的最大内力，可按下列公式计算：
圆形沉井定位支承点布置
1-沉井；2-定位支承点
圆形沉井刃脚的内力应按下列规定计算：
刃脚竖向的向外弯曲受力，应按沉井开始下沉刃脚已嵌入土中的工况计算[忽略刃脚外侧水、土压力，图6．2．2(a)]。当沉井高度较大时，可采用分节浇筑多次下沉的方法减小刃脚向外弯曲受力。弯曲力矩可按下列公式计算：
&&&&式中：M1——刃脚根部的竖向弯矩计算值[(kN·m)／m]；
&&&&&&&&&&P1——刃脚内侧的水平推力之和(kN／m)；
&&&&&&&&&&h1——刃脚的斜面垂直高度(m)；
&&&&&&&&&&hs——沉井开始下沉时刃脚的入土深度(m)，可按刃脚的斜面高度h1计算；当h1＞1．0m时，hs可按1．0m计算；
&&&&&&&&&&Rj——刃脚底端的竖向地基反力之和(kN／m)；
&&&&&&&&&&d1——刃底面地基反力的合力作用点至刃脚根部截面中心的距离(m)；
&&&&&&&&&&N1——刃脚根部的竖向轴力计算值(kN／m)；
&&&&&&&&&&g1——刃脚的结构自重(kN／m)；
&&&&&&&&&&a——刃脚的底面宽度(m)；
&&&&&&&&&&θ——刃脚斜面的水平夹角；
&&&&&&&&&&β0——刃脚斜面与土的外摩擦角，可取等于土的内摩擦角，硬土可取30°，软土可取20°；
&&&&&&&&&&b——刃脚斜面入土深度的水平投影宽度(m)。
刃脚计算简图
刃脚竖向的向内弯曲受力，可按沉井已沉至设计标高，刃脚下的土已被全部掏空的工况计算[图6．2．2(b)]：
&&&&式中：Fep1——沉井下沉到设计标高时，沉井刃脚底端处的水、土侧压力计算值(kN／m2)；
&&&&&&&&&&F′ep1——沉井下沉到设计标高时，沉井刃脚根部处的水、土侧压力计算值。
当刃脚以上井壁留有连接底板的企口凹槽时，尚应对凹槽处的截面进行竖向弯曲受力验算；
刃脚的环向拉力，可按下式计算：
&&&&式中：Nθ——刃脚承受的环向拉力(kN)；
&&&&&&&&&&rs——刃脚的计算中心半径(m)，取刃脚截面P1作用点的中心半径。
计算刃脚向外弯曲时，可考虑沉井自重轴压力N 1的作用，按压弯构件配筋；
圆形沉井的刃脚力矩对井壁竖向配筋影响，可根据筒壳两端自由，应按筒壳下端有弯矩作用的图式计算。
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下列规定计算：
当下沉区域土质均匀、不存在特别软弱的土质时，可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在互成90°的两点处土的内摩擦角差值为4°～8°。内力可按下列公式计算(图6．2．3)：
&&&&式中：NA——A截面上的轴力(kN／m)；
&&&&&&&&&&rc——沉井井壁的中心半径(m)；
&&&&&&&&&&NB——B截面上的轴力(kN／m)；
&&&&&&&&&&MA——A截面上的弯矩[(kN·m)／m]，以井壁外侧受拉取负值；
&&&&&&&&&&MB——B截面上的弯矩[(kN·m)／m]；
&&&&&&&&&&pA、pB——井壁外侧A、B点的水平向土压力(kN／m2)。
圆形沉井井壁计算
当下沉区域有较厚的杂填土、土质变化复杂或沉井下沉深度内存在软弱土层可能发生突沉时，宜采用考虑沉井倾斜理论的分析方法计算内力。内力计算可按本规程附录B的规定执行。
带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中和使用阶段的井壁内力，可沿不同高度截取闭合圆环按平面结构计算，计算时假定井壁在同一水平圆环上的土压力均匀分布。各截面的内力可按本规程附录C计算确定。
单孔、双孔圆端形沉井(图6．2．5)，在下沉过程中井壁的内力，可沿井壁不同高度截取闭合环形按平面结构计算。计算时假定井壁在同一水平环上的水、土压力q均匀分布，各截面的内力系数可按表6．2．5取值。
单孔、双孔圆端形沉井井壁计算简图
圆端形平面框架内力系数
顶管工作井的沉井井壁在顶管推进时的内力，应由顶力、土抗力和井周土压力叠加作用求得。
圆形顶管工作井在顶管力作用下的土抗力假定沿竖直方向按三角形分布，沿水平方向按余弦函数分布(图6．2．7)。壁板后土抗力最大值和各点内力可按下列公式计算：
&&&&式中：qAmax——壁板后土抗力的最大值(kN／m2)；
&&&&&&&&&&Pt——顶管力设计值(kN)；
&&&&&&&&&&rc——沉井中心半径(m)；
&&&&&&&&&&hf——顶管力至刃脚底的距离；
&&&&&&&&&&γp——顶管力分项系数，取1．3；
&&&&&&&&&&Ptk——顶管力标准值(kN)，根据本规程第4．3．6条确定；
&&&&&&&&&&qA——任意高度上A点的土抗力(kN／m2)。
圆形顶管井土抗力分布
圆形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定应符合下列公式规定(图6．2．8)：
&&&&式中：Ptk——顶管力标准值(kN)；
&&&&&&&&&&ξ——考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减系数；
&&&&&&&&&&Epk——沉井后方被动土压力合力标准值(kN)；
&&&&&&&&&&Fep,k——刃脚底部主动土压力标准值(kN／m2)；
&&&&&&&&&&r——沉井外壁半径(m)；
&&&&&&&&&&H——沉井入土深度(m)；
&&&&&&&&&&Fpk——刃脚底部被动土压力标准值(kN／m2)；
&&&&&&&&&&Eep,k——沉井前方主动土压力合力标准值(kN)；
&&&&&&&&&&hp——土压力合力至刃脚底的距离。
圆形沉井在顶管力作用下后背土体的稳定计算
圆形沉井的底板在均布荷载作用下的弯矩可按下列规定计算：
当底板与池壁采用凹槽连接时，应按周边简支的圆板计算；
当底板与池壁采用预留插筋连接时，按周边固定的圆板计算；
圆形板在均布荷载作用下的计算公式可按本规程附录D的规定执行。
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提示： 沉井下部为刃脚，其支设方式取决于沉井重量、施工荷载和地基承载力。常用的方法有垫架法、砖垫座法和土胎模法。 在软弱地基上浇筑较重、较大的沉井，常用垫架法(见图8-8(a))。垫架的作用是将上部沉井重量均匀地传给地基，使沉井井身在浇筑过程中不会产生过大的不均匀沉降，而使刃脚和井身产生裂缝而破坏；使井身保持垂直；
&&& 沉井下部为刃脚，其支设方式取决于沉井重量、施工荷载和地基承载力。常用的方法有垫架法、砖垫座法和土胎模法。
&&& 在软弱地基上浇筑较重、较大的沉井，常用垫架法(见图8-8(a))。垫架的作用是将上部沉井重量均匀地传给地基，使沉井井身在浇筑过程中不会产生过大的不均匀沉降，而使刃脚和井身产生裂缝而破坏；使井身保持垂直；便于拆除模板和支撑。采用垫架法施工时，应计算井身一次浇筑高度，使其不超过地基承载力，其下砂垫层厚度亦须计算确定。直径（或边长）不超过8m的较小的沉井，土质较好时可采用砖垫座法(见图8-8 (b))，砖座的水平抗力应大于刃脚斜面对其产生的水平推力方町稳定。砖垫座沿周长分成6~8段，中间留20 mm的空隙，以便拆除，砖垫座内壁用水泥砂浆抹面。对于重量轻的小型沉井，土质较好时，可选用砂垫、灰土垫或直接在地层上挖槽做成土模(见图8-8(c))，土模表面及刃脚底面的地面上，均应铺筑一层2～3 cm的水泥砂浆，砂垫层表面涂隔离剂。
&&& 1-刃脚；2-砂垫层；3-枕木；4--垫架；5-模板；6-砖垫座；7-水泥砂浆抹面；8-刷隔离层；9-土胎模
&&& 图8-8&&& 沉井刃脚支设
&&& 刃脚支设用的较多的是垫架法。采用垫架法时．先在刃脚处敷设砂垫层，再在其上铺枕木和垫架，枕木常用断面为16 cm&22 cm。枕木应使顶面在同一水平面上，用水准仪找平，高差不宜超过10 mm，在枕木间用砂填实，枕心中心应与刃脚中心线重合。为了便于抽除，垫木应按&内外对称，间隔伸出&的原则布置，如图8-9所示，垫木之间的空隙也应以砂填满捣实。
&&& 垫架数量根据第一节沉井的重量和地基（或砂垫层）的容许承载力计算确定，间距一般为0.5～1.0 m。垫架应对称，一般先设8组定位垫架，每组由2~3个垫架组成。矩形沉井多设4组定位垫架，其位置在距长边两端0. 15L处（L为长边边长），在其中间支设一般垫架，垫架应垂直井壁。圆形沉井垫架应沿刃脚圆弧对准圆心敷设。在枕木上支设刃脚和井壁模板。如地基承载力较低，经计算垫架需要量较多，则应在枕木下设砂垫层，将沉井重量扩散到更大面积上。
&&& 图8-9&&& 沉井垫木
（责任编辑: 佚名 ）
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