某软土区沉井的结构设计与分析.pdf

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1、型些垒型叁些塑垫垒篁』垒堡堕—————一江酉建挝建筮皇塑剑遮i±某软土区沉井的结构设计与分析●许能权蓊上海绿地建设设计研究院有限公司，上海200065摘要：本文主要结合工程实例．对软土区沉井的结构设计进行了探讨：关键词：沉井不排水下沉软土桩基抗隆起稳定性抗渗流稳定性沉井作为一种施工方法，在地下构筑物和深基础工程中运用越来越广泛它具有占地面积小，挖土少，对临近建构筑物影响小、结构简单、造价低廉、质量可靠、适应型强等优点。沉井结构形式多样，圆形、长方形、正方形、多边形等较为多见=沉井一般采用分段制作、分段开挖下沉的方式进行，待下沉至设计标高，然后进行封底作业和内部结构、上部结构的施

2、工：大部分沉井既作为施工过程中一种围护措施存在，又作为永久结构的一部分存在，沉井的设计不仅受地质条件、地下水位、周边环境影响，还与沉井所处的实际受力工况有关：因此沉井设计时必须根据不同工况采用不同的的受力模型进行结构内力分析计算。下面就以某软土区取水泵站为例，对软土区沉井的结构设计进行说明：1工程概况该取水泵站是江苏省某企业长江取水工程的一部分，泵站作为顶管施工的接收井，设在长江大堤内侧不远处，两根直径DN700的取水管接入泵站内?取水泵站为圆形，内径尺寸巾16m，基础底板顶面距离现有场地9．1n，一该泵站穿越的主要土层为流塑状淤泥质粉质粘土层：根据结构初步计算分析，泵站形状、

3、拟定尺寸如下图一—翻厂气、}j王．强。一‰／崤dn一一—■‘———一L-k·_。j幺◇≤懈一、存r”一刊一一柏n盖轾j圈I目一翼■-～～∥：叫一f旷剖基篇龠阂／一』”l一彰斟馨＼／／i挺¨／，一／／．咝。‘蕊⋯7／／％【m，Ⅻw催1l～1§划艇．亡卫==苣!=、：＼潜譬E夏。～～2由f一⋯尝‘⋯2参数(1)地质参数，见表表】地质参数土层单位压缩三轴不固结地层岩土状态天然承载摩阻模量不排水剪重度力特比标标准代号名称驮y征值准值值内摩密实度，。‘JIEj卜2擦角内聚IP“n力C。。k^／m3kP8MP8kP8③淤泥质粉质粘土流塑17．5651026218④l淤泥质粉质牯土夹粉土流塑

4、17875112．8220⑤l粉质粘土夹粉土软塑17．885135O7024⑥l粉细砂中密18．718513．0273．0⑥2粉土夹粉砂中密18．01458．0142．0⑦3粉细砂密实18525013．03l0(2)抗浮水位：按当地长江历史最高水位标高5．30m考虑。(3)施工期间承压水水头(⑥l粉细砂)按绝对标高1．63m考虑。(4)施工期间地下水水位1．80m一3方案选择取水泵站紧靠长江大堤，泵站穿越的主要土层为流塑状淤泥质粉质粘土：若采用大开挖施工，施工难度很大(需设置隔渗帷幕，并对基坑坑底和边坡土体进行加固，同时外侧降水处理)，施工周期长、对长江大堤影响大，同时也不经济

5、；采用连续墙、排桩等其它基坑围护措施不经济，最终采用沉井法施工。4结构分析4．1基坑底抗渗流稳定性计算由于泵站底板底距离承压含水层⑥l粉细砂顶面距离7．8m，而承压水水头为16．62m，直接采用干式封底基坑底抗渗流稳定性不足。该区域下部几个土层均为透水层、承压水水头大，综合考虑到基坑底抗隆起稳定性、基坑底抗渗流稳定性经济性、和施工难度，最终采用不排水下沉、水下封底方案：施工期间基坑底承压水水头和沉井内水位均按绝对标高1．63m考虑。水下封底施工时，基坑底抗渗流稳定性：Kty=(7。，hw+y。+△I)／PⅥ’=(10．73}10+5．5}17．8)／(16．3+146)=1．2

6、6>1．1满足要求二4．2基坑底抗隆起稳定性计算沉井设计时，抗隆起稳定性验算经常是容易被设计人员忽略的环节．但很多工程沉井下沉到设计标高后出现坑内隆起，沉井外侧土体塌陷现象都是抗隆起稳定性不足造成的。软土地区沉井设计，特别是坑底位于软土层的沉井设计时，无论采用干封底或水下封底，抗隆起稳定性验算都很重要=该泵站沉井施工期间沉井内水位按绝对标高1．63m考虑。水下封底砸工时．基坑底抗隆起稳定性：Nq=t92(45。+等){e嘶：19248．5‰嘲。：I．879；NC=(Nq～1)／tg妒=(14．879一1)／t妒。=7．158；Kb=(7。}hw}Nq+c}Nc)／[y。}(h+

7、k1)+q]=(10}10．73$1．879+7．158{24)／：(17．5}7．6+17．8}4．6)+10]=1．66>1．6，满足要求。4．3下沉计算5．000m以下沉井自重：Gk=16665kN；施工期间水浮托力Fh，k=5136kN；井壁摩阻力：Ffl(=93．9}3．14159}17．8=525lkN：下沉系数：Ks【-(Gk—Fhk)／Ffk=(16665—5136)／525l=2．20>1．05满足要求一4．4下沉稳定验算(1)施工期间水浮托力r“，k=5136kN；(2)