《沉井的设计》PPT课件

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1、沉井的设计主讲人：李绪华前言在我们的工程中经常遇到沉井，大多用于炼钢及轧钢的一次沉淀池中。从前的设计一般是根据某些参考书及前人的设计实例进行的，统一性不够完善。中国标准化协会标准《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137:2002）已于2003年出版发行，为了让设计人员对此有所了解，更好地进行沉井设计及方案选择，特举办本次技术讲座。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

2、、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。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

3、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。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。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

4、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。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

5、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。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。第三节沉井结构上的作用及荷载分项系数一．永久作用

6、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/m32．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。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地

7、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》（GB50069—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=γwzw2.土压力Ka=tg2(45°-φ/2)φ—土的内摩擦角，取固结快剪峰值强度指标Fep,k=Kaγsz-2c√Ka3．水、土压力合算与分算合算、分算尚属学术界