沉井计算书.docx

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沉井计算书

县府路、虹桥路改造工程

沉井专项施工方案计算书

编制人：

复核人：

审核人：

批准人：

XXXXXXXXXX有限公司

2018年03月

沉井专项施工方案计算书

一、刃脚混凝土厚度计算

本工程工作井4*6m工作井4座，接收井4*4m接收井3座，为了确保沉井新浇注混凝土的质量，尽量减少浇灌过程中地基的沉降量，其垫层厚度可按下式计算：

h砼=（G/R1-b）/2

式中，h—砼垫层厚度（m） 

G—沉井第一节单位长度重量（KN/m） 

R1—砂垫层的承载力设计值一般为100~200KN/m2 ，在此取100KN/m2

b—刃脚踏面宽度（m）

对于500mm厚内池壁，沉井第一节外壁混凝土方量为25.5m3，长度为20m，刃脚踏面宽度为0.15m。

G=25.5×25/20=31.875KN/m

 h砼=（31.875/100-0.15）/2=0.0844m

外池壁刃脚混凝土垫层按0.3m厚度、1.2m宽度浇筑；500mm内池壁刃脚混凝土垫层按0.1m厚度、1.2m宽度浇筑。

确保沉井第一节制作过程中保持稳定。

二、砂垫层铺设计算

砂垫层的厚度根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定。

第一节基础验算时在刃脚下取1m的单元体验算，各层地基承载力按照设计值控制。

计算公式为：

G/（ι+hs）≤fa 

得hs≥G/fa-ι 

式中：

hs—砂垫层的厚度（m）

G—沉井的单位长度重量（KN/m） 

fa—地基承载力设计值（KN/m2）

ι—刃脚混凝土垫层宽度 

开挖2.5m地基土为淤泥，地基承载力为50KPa；刃脚混凝土垫层宽度取1.3m，因此：

hs≥90.5/50-1.3=0.61m

为确保砂垫层有足够承载力，施工中砂垫层按1.5米厚度铺设，碾压密实。

内外刃脚高低差部分亦采用砂垫层铺设，在其上浇筑混凝土垫层。

砂垫层宽度B按下式计算：

B≥b+2h tanθ

式中：

b—混凝土垫层底面宽度（m）

h—砂垫层厚度（m）

θ—砂垫层压力扩散角，在此取22.5°

对800mm厚外池壁B≥1.5＋2×1.5×0.414=2.742m

对600mm厚内池壁B≥1.2＋2×0.1×0.414=1.283m（刃脚高低差部分）

对500mm厚内池壁B≥1.2＋2×0.7×0.414=1.780m（刃脚高低差部分）

砂垫层按基坑开挖的范围满铺，其宽度从混凝土垫层边外扩h×tanθ即可。

由此可确定基坑底面开挖尺寸为：

长a=26＋1＋1.5×0.828=28.242m

宽b=24.2+1＋1.5×0.828=26.442m

基坑开挖尺寸：

顶面31m×29m，底面29m×27m，深2.5m。

内外刃脚高低差部分填砂下口宽度为：

600mm厚内池壁2m；500mm厚内池壁和其他刃脚部分2.5m。

三、沉井下沉验算

下沉系数K0按下式计算：

k0=（G－B）/Tf

式中，G——井体自重（KN）；

B——下沉过程中地下水的浮力；

Tf——井壁总摩阻力（KN）；

k0——下沉系数，宜为1.05~1.25，位于淤泥质土中的沉井取小值，位于其他土层中取大值。

摩阻力Tf计算方法：

假定摩阻力随土深而加大，并且在5m深时达到最大值，5m以下时保持常值。

沉井下沉系数计算简图

（a）下沉时力系平衡图；（b）下沉摩阻力计算简图

沉井钻孔位置平面图

沉井下沉位置剖面图

图中①为素填土，②1为淤泥，②2为粉质粘土，②3为细砂，③1为粘性土，③2为砂质粘性土。

沉井制作及下沉相关参数

节数

制作高度m

混凝土方量m3

总自重KN

下沉刃脚标高m

第一节

0～4

674.045

16851.125

/

第二节

4～9.1

684.024

33951.725

/

第三节

11～14.2

671.330

50734.975

-13.4

井壁摩阻力系数

土的种类

井壁摩阻力系数（kN/m2）

流塑状粘性土

10~15

软塑及可塑状粘性土

12~25

粉砂和粉性土

15~25

砂卵石

17.7~29.4

泥浆套

3~5

沉井下沉应力及稳定系数计算

土层

名称

层底

标高

（m）

土层

厚度

（m）

下沉深度

（m）

地基

承载力

（kPa）

摩阻

系数

（kPa）

摩阻力f

（kN）

地下水

浮力

（kN）

下沉

稳定

系数

砂垫层

1.1

1.8

1.8

100

22

3975.84

612.44

13.204

①素填土

-0.9

2.0

3.8

70

22

8393.44

2620.44

5.732

②1淤泥

-3.8

2.9

6.7

50

22

15019.84

5532.04

3.009

②3细砂

-5

1.2

7.9

140

22

17449.52

6736.84

2.521

②2粉质粘土

-7.5

0.2

10.4

220

22

22971.52

9246.84

1.806

③1粘性土

-13.4

5.9

16.3

220

22

31364.96

14256.8

1.163

沉井外壁周长100.4m，刃脚踏面面积为63.24m2，底梁踏面面积为77.12m2。

沉井侧壁摩阻力系数取22kPa，自然地面以下5m范围内摩阻力按照减半取值。

下沉验算：

沉井三节高度14.2m，三节沉井井体自重为50734.975kN。

按土层计算出井壁总摩阻力为31364.96KN，地下室浮力为。

k0=（G－B）/Tf

=50734.975-14256.8/31364.96

=1.163

表示沉井下沉下数满足要求！

四、沉井封底后的抗浮稳定性验算

沉井封底后，整个沉井受到被排除地下水向上浮力的作用，如沉井自重不足于平衡地下水的浮力，沉井的安全性会受到影响。

为此，沉井封底后应进行抗浮稳定性验算。

验算公式为：

K=（G+Tf）/F≥1.1

式中：

G——沉井自重力（kN）

Tf——井壁总摩阻力；

F——地下水向上的浮力（kN）

验算过程：

沉井自重为井壁和底板混凝土方量为2397.2m3，总重量为59928.6kN。

地下水向上浮力：

按照县府路《岩土工程勘察报告》建议，地下室抗浮设防地下水位标高取3.10米。

沉井底标高为-13.40，故验算浮力的地下水深度按16.5m考虑，则：

F=10×26×24.2×16.5=103818kN

K=（59928.6+25662.24）/103818=0.824＜1.1

计算结果说明，沉井封底后如停止降水，沉井自重将不足以抵抗地下水的浮力。

因此，沉井封底并浇筑完成底板后，井外的深井降水与井内的集水井排水必须继续进行。

沉井内部构造在降水期间施工，刃脚踏面算起0～14.2米高度范围内沉井胸墙、导流墙、填充混凝土、导流墙内回填土完成后，共加载混凝土3316.9m3，总重82922.5KN；加载回填土588m3，总重10584KN。

K=（82922.5+10584+25662.24）/103818=1.148﹥1.1

即自刃脚踏面算起，0～14.2米部分沉井内部构造完成后，沉井自身已满足抗浮要求，可停止降水。

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