关于沉井在大管径输水管工程中的结构计算--以厦门市石兜水库输水管工程为例.pdf

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1、２０１５年第８期（总第１６１期）江西建材建筑与规划设计关于沉井在大管径输水管工程中的结构计算———以厦门市石兜水库输水管工程为例■范静■中国市政工程西南设计研究总院有限公司厦门分院，福建厦门３６１０１２摘要：随着施工技术和施工机械的不断发展，沉井技术在现代工程中得到越来到上逐渐变薄，每个台阶的宽度为１００～２００ｍｍ。考虑到下沉的因素，越多的应用。在给排水工程中，沉井结构因其占地面积小、承载力大、施软土地基上的沉井井壁变截面台阶宜设在井壁内侧，硬土地基上的沉工快捷、便于预留孔洞等特点，而广泛应用于沉井

2、泵房、吸水井、取水头井变截面台阶可设在井壁外侧。部、顶管工作井和接收井、拱管桥支座等。本文结合厦门市石兜水库输（２）井壁配筋：矩形沉井井壁的钢筋，为方便施工，一般将外壁水水管工程，对大管径输水管工程中沉井的结构计算进行梳理总结。平钢筋设在垂直钢筋的外侧，但在井壁内侧水平钢筋一般宜设在垂直关键词：沉井大管径输水管结构计算钢筋的里侧。（３）井壁与底板的连接：当井壁与底板通过凹槽联系时，凹槽深度１工程概况可为１５０～２００ｍｍ。本工程采用井壁设凹槽的连接方式，如图１所示。石兜水库输水管工程是厦门市重要的引水

3、工程，该工程自石兜水底板的反力通过连接点传给井壁，通过凹槽连接的节点按铰支计算。库开通输水隧洞，穿越山岭后至３２４国道与新孙坂路交汇处，再沿新孙（４）刃脚：本工程沉井的刃脚外侧设台阶，可以减小下沉阻力，如坂路、海翔大道、田集高速公路连接线最终进入集美大池，全段管道总图１所示。刃脚下水平支承踏面宽度随土质的软硬调整，一般情况下，长约１５ｋｍ，管径从ＤＮ２４００～ＤＮ１６００。管线穿越现状道路、铁路、沟软土地基下取０．４～０．６ｍ，硬土地基下取０．１５～０．３ｍ。刃脚斜面与水渠、集美大学校园等段采用顶管法

4、施工，全线共有１１处顶管，沉井共平面的夹角通常取５０°～６０°，一般取６０°。２９座，其中工作井１７座，接收井１２座，沉井高度７．８１～１２．１５ｍ。沉井（５）施工缝：沉井井壁施工缝应采结构为钢筋混凝土结构，混凝土等级为Ｃ３０，抗渗等级Ｓ８，水下封底混用凹槽式接法，结合面应尽量粗糙，第凝土Ｃ２０。二次浇注前应将施工缝凿毛，用水冲洗２场地水文及工程地质资料干净，并在施工缝结合面涂刷纯水泥浆沉井的设计计算之前，需探明沉井周边外一定范围内土层以及地两遍（水灰比０．３～０．４）然后浇注混凝下水位的详细情况，掌

5、握土的物理力学指标等水文及工程地质资料。土。浇筑过程中确保混凝土结合密实，本工程沉井处勘探深度范围内地基土主要由素填土②、淤泥③、粉不得残留缝隙，特别是梁与壁板结合质粘土⑥、残积砂质粘性土⑩、全风化花岗岩⑾组成。除素填土②的透处，沉井井壁与底板结合的刃脚榫口处水性相对较好，其余土层均属弱～微透水、弱含水层或相对隔水层，富均需按施工缝处理。水性差。地下水对砼结构具微腐蚀性；对钢筋砼结构中钢筋在长期浸５沉井结构计算实例水状态下具微腐蚀性，在干湿交替状下具弱腐蚀性。以下沉井的结构计算以最深的一３施工方法选择

6、处沉井为计算实例，桩号ＡＫ６＋４１５处沉井的施工方法对沉井的设计计算有着直接的关系，应根据场地为一座矩形工作井，该沉井高度为的工程地质及水文地质资料，结合施工条件决定。１２１５ｍ。（１）排水下沉：当地下水位不高，或是虽有地下水但沉井周边的土图１（１）平面净尺寸的确定。石兜水库层渗水性不强，涌入井内的水量不大且排水不困难时，可采用排水下沉输水管工程为大管径输水管工程，管径从ＤＮ２４００～ＤＮ１６００，桩号ＡＫ６法，排水法施工比不排水法施工费用低，工期短。＋４１５处为ＤＮ２２００管道，根据管节长度、顶管

7、机长度、千斤顶长度并考（２）不排水下沉：下列情况宜按不排水下沉设计：①在下沉深度范虑安装富余量及施工作业面，确定顶管井平面净尺寸为８０ｍ×５０ｍ。围内存在粉土、砂土或其他强透水层而排水下沉有可能造成流砂或补（２）下沉及使用阶段抗浮验算。假设井壁厚ｔ＝７５０ｍｍ，通过计算给水量很大而排水困难时；②沉井附近有已建的建（构）筑物及其他设得：井壁重Ｇｋ＝６１８０ｋＮ，井壁总摩阻力Ｆｆｋ＝５６４９ｋＮ，下沉系数ｋｓｔ＝施，排水施工可能导致其沉降及倾斜而难以采取其他措施防止时。１０９＞１０５，满足下沉要求

8、。使用阶段沉井井壁自重Ｇ＝７３１４ｋＮ，浮力（３）分次下沉：根据沉井的高度、地基承载力、施工条件和设计需ｂ要，沉井可沿高度方向一次浇筑下沉，或分段浇筑一次下沉，或分段浇Ｆｆｗ，ｋ＝６７１９ｋＮ，抗浮系数ｋｆｗ＝１０９，满足抗浮要求。（３）刃脚计算。首先对水平框架的作用进行判别：αｆ＝１９９＞筑分次下沉。当沉井高度较大时，可以依据具体高度和现场施工条件１０，刃脚在内外荷载作用下，按悬臂计算。刃脚内侧水平推力之和ｐｌ分二次浇筑或多次浇筑等，每节高度不宜