给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程〔CECS 137：2002〕.pdf

1、 中国工程建设标准化协会标准 给水排水工程 钢筋混凝土沉井结构设计规程 Specification for structural design of reinforced concrete sinking well of water supply and sewerage engineering CECS 137:2002 2002北 京 第 1 页 中国工程建设标准化协会标准 给水排水工程 钢筋混凝土沉井结构设计规程 Specification for structural design of reinforced concrete sinking well of water supply

2、and sewerage engineering CECS 1372002 主编单位:上海市政工程设计研究院 批准单位:中国工程建设标准化协会 施行日期:2003年3月1日 2002 北京 第 2 页 前 言 本规程原属于给水排水工程结构设计规范GBJ 69-84中第六章的内容。根据逐步与国际接轨的需要，现将本规程独立成本，以便于工程应用和今后修订。据此，按中国工程建设标准化协会(94)建标协字第11号关于下达推荐性标准编制计划的函的要求进行编制。 本规程根据国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 500682001和工程结构可靠度设计统一标准GB 50153-92规定的原则，采用以概率理论为

3、基础的极限状态设计方法编制，并与有关的结构专业设计规范协调一致。 本规程总结了原给水排水工程结构设计规范GBJ 69-84近十多年来的应用情况，吸取了国内的工程实际经验和国外相关标准的内容，对原规范的内容做了大量的充实和完善。 根据国家计委标19861649号文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知的要求，现批准协会标准给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规范，编号为CECS1372002，推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。 本规程第3.0.1、3.0.3、3.0.4、3.0.6、5.1.4、5.2.1、5.3.1、5.3.2、5.3.3、5.3.5、6.1

4、.8、7.1.5条建议列入工程建设标准强制性条文。 本规程由中国工程建设标准化协会贮藏构筑物委员会CECS/TC10(北京西城区月坛南街乙二号 北京市市政工程设计研究总院，邮编:100045)归口管理，并负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。 主编单位:上海市政工程设计研究院 主要起草人: 葛春辉 王广平 王恒栋 杜一鸣 缪宇宁 王大龄 汤 伟 汪天翔 中国工程建设标准化协会 2002年12月1日 第 3 页 目 录 1 总 则 5 2 主要术语和符号 6 2.1 主要术语. 6 2.2 主要符号. 6 3 材料 8 4 结构上的作用 10 4.1 作用分类和

5、作用代表值 10 4.2 永久作用标准值 10 4.3 可变作用标准值和准永久值系数 12 5 基本设计规定 15 5.1 一般规定. 15 5.2 承载能力极限状态计算. 15 5.3 正常使用极限状态验算. 17 6 沉井下沉和结构计算 19 6.1 一般规定. 19 6.2 圆形沉井. 24 6.3 矩形沉井. 32 7 构造要求. 37 7.1 一般规定. 37 7.2 基本构造. 37 附录A 钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大 偏心受拉(压)状态时的最大裂缝宽度计算. 42 附录B 带中隔墙圆形沉井的内力计算. 44 本规程用词说明 50 第 4 页 1 总 则 1.0.1 为了在给水

6、排水工程钢筋混凝土沉井结构设计中贯彻国家的技术经济政策，力求做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。 1.0.2 本规程适用于给水排水工程中各类钢筋混凝土沉井结构的设计。 1.0.3 本规程根据建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068、工程结构可靠度设计统一标准GB 50153及给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069规定的原则制定。符号、计量单位和基本术语按照建筑结构设计术语和符号标准GB/T 50083的规定采用。 1.0.4 按本规程设计时，材料和施工质量尚应符合给水排水构筑物施工及验收规范GBJ 141等有关标准的要求。 1.0.5 对拟建在地震区、冻土地区、湿

7、陷性黄土地区及膨胀土地区的沉井，设计时尚应符合现行有关标准的规定。 第 5 页 2 主要术语和符号 2.1 主要术语 2.1.1 沉井和干式沉井 sinking well and dry sinking well 沉井指在地面制作后，从井内部取土下沉至预定标高的结构；干式沉井指使用时井内无水的沉井。 2.1.2 刃脚 cutting curb 沉井壁板下端带有斜面的部分，用于支承沉井重量和切土下沉。 2.1.3 排水下沉 sinking by drainage 沉井下沉过程中，在取土作业时排除井内积水。 2.1.4 不排水下沉 sinking without drainage 沉井下沉过程中，

8、在取土作业时不排除井内积水。 2.2 主要符号 2.2.1 作用、作用效应和抗力 Eep，k主动土压力合力标准值 Epk 被动土压力合力标准值 fk井壁外侧土的摩阻力标准值 fI冰的极限抗压强度 Fep，k主动土压力标准值 Fpk被动土压力标准值 FIk融流冰块的压力标准值 Fdw，k流水压力标准值 Ffw，k水的浮托力标准值 Glk沉井自重标准值 Ptk顶管力标准值 R结构构件抗力设计值 w水流的平均流速 第 6 页 max混凝土构件的最大裂缝宽度 2.2.2 材料性能 Fi混凝土的抗冻等级 Si混凝土的抗渗等级 2.2.3 几何参数 ht沉井水下封底混凝土厚度 hl刃脚斜面垂直高度 hf顶

9、管力至刃脚底部的距离 H沉井入土深度 H0沉井中心至设计水位的距离 Hd最低冲刷线至井顶的距离 rc圆形沉井井壁中心半径 t井壁厚度 tl沉井中隔墙厚度 tI冰层厚度 2.2.4 设计系数 ka主动土压力系数 kp被动土压力系数 kf水流力系数 kst下沉系数 kst，s下沉稳定系数 kfw抗浮系数 ks抗滑移系数 kov抗倾覆系数 mp迎水流面体型系数 nd淹没深度影响系数 第 7 页 3 材料 3.0.1 沉井结构的混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。干式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低于C25，湿式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低于C20。 3.0.2 水下封底混凝土强度等级

10、不宜低于C20。 3.0.3 凡有抗渗要求的沉井，壁板和底板混凝土的抗渗等级应通过试验确定，并应符合表3.0.3要求。 表3.0.3 混凝土抗渗等级(Si)的选用 最大水头与混凝土厚度的比值(iw) 抗渗等级（Si） 10 S4 1030 S6 30 S8 注：混凝土抗渗等级Si系指，龄期为28d的混凝土试件，施加i01MPa水压力后满足不渗水指标。 3.0.4 最冷月平均气温低于-3 的地区，外露的井壁混凝土应具有良好的抗冻性能，并应按表3.0.4的要求采用。抗冻混凝土用水泥不得采用火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。 表3.0.4 混凝土抗冻等级（Fi）的选用 冻融循环次数 最冷月平均气温

11、 100 100 低于-10 F300 F250 -3-10 F250 F200 注：1 混凝土抗冻等级Fi系指，龄期为28d的混凝土试件，在进行相应冻融循环总次数i次作用后，其强度降低不大于25，重量损失不超过5； 2 气温应根据连续5年以上的实测资料，统计其平均值确定； 3 冻融循环总次数系指一年内气温从+3以上降至-3以下，然后回升至+3以上的交替次数；对于地表水取水头部，尚应考虑一年中月平均气温低于-3期间，因水位涨落而产生的冻融交替次数，此时水位每涨落一次应按一次冻融计算。 3.0.5 当沉井混凝土满足抗渗要求时，可不作外加的抗渗处理；当地下水和井内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时，应

12、按现行有关标准或进行专门试验确定防腐措施。 第 8 页 3.0.6 沉井混凝土的碱含量最大值应符合混凝土碱含量限值标准CECS 53的规定。 3.0.7 沉井结构的混凝土可根据需要适当采用外加剂。当采用外加剂时，应符合混凝土外加剂应用技术规范GB 50119的规定。 3.0.8 普通钢筋应选用HPB 235、HRB 335和HRB 400钢筋，对必须进行验算裂缝宽度的构件宜优先选用变形钢筋。 3.0.9 沉井结构的混凝土及钢筋的力学性能指标，应按混凝土结构设计规范GB 50010的规定采用。 第 9 页 4 结构上的作用 4.1 作用分类和作用代表值 4.1.1 沉井结构上的作用可分为永久作用

13、和可变作用两类。永久作用应包括结构自重、土的侧向压力、沉井内的静水压力；可变作用应包括沉井顶板和平台活荷载、地面活荷载、地下水压力(侧压力、浮托力)、顶管的顶力、流水压力、融流冰块压力等。 4.1.2 沉井结构设计时，不同荷载应采用不同的代表值:对永久荷载，应采用标准值作为代表值； 对可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。 4.1.3 当结构承受两种或两种以上可变作用，承载能力极限状态按作用效应基本组合计算或正常使用极限状态按作用效应标准组合验算时，应采用标准值和组合值作为可变作用代表值。可变作用组合值应为可变作用的标准值乘以作用组合值系数。 4.1.4 当正常使用极

14、限状态按作用效应准永久组合验算时，应采用准永久值作为可变作用代表值。可变作用准永久值应为可变作用的标准值乘以准永久值系数。 4.2 永久作用标准值 4.2.1 结构自重的标准值，可按结构构件的设计尺寸与相应材料的重度计算确定，钢筋混凝土重度可取25kN/m3，素混凝土重度可取23kN/m3。永久设备的自重标准值，可按设备样本提供的数据采用；构件上设备转动部分的自重和轴流泵的轴向力应乘以动力系数后作为标准值，动力系数可取2.0。 4.2.2 作用在沉井壁上的侧向主动土压力标准值，应按下列规定确定: 1 对地面水平，地下水位以上的主动土压力标准值应按下式计算: zkFsakep= ,(4.2.2-

15、1) )245(2= tgka(4.2.2-2) 式中 Fep，k地下水位以上的主动土压力标准值(kN/m2)； ka主动土压力系数； 第 10 页 砂性土的内摩擦角；对粘性土可采用下式将粘聚力c(kPa)和内摩擦角()折算成等效内摩擦角D(): ;2)245()245(zctgtgsD= s土的重度(kN/m3)； z自地面至计算截面处的深度(m)。 2 对地面水平，地下水位以下的主动土压力标准值应按下式计算: Fep，k=kaszw+s(z-zw) (4.2.2-3) 式中 Fep，k地下水位以下的主动土压力标准值(kN/m2)； zw自地面至地下水位的距离(m)； s地下水位以下土的有效

16、重度，可按10kN/m3采用。 3 对地面水平，多层土层的主动土压力标准值应按下式计算: )(1111, =+=niinsnaninisiankepnhzkhkF (4.2.2-4) 式中 Fepn，k第n层土层中，距地面zn深度处的主动土压力标准值(kN/m2)； si第i层土的重度(kN/m3)，当位于地下水位以下时取有效重度； sn第n层土的重度(kN/m3)，当位于地下水位以下时取有效重度； hi第i层土的厚度(m)； kan第n层土的主动土压力系数； zn自地面至第n土层计算截面处的深度(m)。 4.2.3 作用在沉井壁上的侧向被动土压力标准值，应按下列规定确定: 1 对地面水平，地

17、下水位以上的被动土压力标准值应按下式计算: zkFsppk= (4.2.3-1) )245(2+= tgkp(4.2.3-2) 式中 Fpk地下水位以上的被动土压力标准值(kN/m2)； kp被动土压力系数。 2 对地面水平，地下水位以下的被动土压力标准值应按下式计算: )(wswsppkzzzkF += (4.2.3-3) 式中 Fpk地下水位以下的被动土压力标准值(kN/m2)。 第 11 页 3 对地面水平，多层土层的被动土压力标准值应按下式计算: )(1111, =+=niinsnpninisipnkpnhzkhkF (4.2.3-4) 式中 Fpn，k第n层土层中，距地面zn深度处的

18、被动土压力标准值(kN/m2)； kpn第n层土的被动土压力系数。 4.2.4 沉井内的静水压力应按设计水位计算。清水的重度可取10kN/m3；污水的重度根据水质可取1010.8kN/m3。 4.3 可变作用标准值和准永久值系数 4.3.1 沉井顶板和平台的活荷载标准值应根据实际情况确定。当无特殊要求时可取4.0kN/m2，准永久值系数取0.4。 4.3.2 地面活荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值应按下列规定确定: 1 地面活荷载可分为地面堆积荷载和地面车辆荷载； 2 地面堆积荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值，可折算为等效的土层厚度进行计算。当无明确要求时，地面堆积荷载标准值可取10kN/m2

19、； 3 地面车辆荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值，应为该荷载标准值传递到计算深度处的竖向压力标准值乘以计算深度处土层的主动土压力系数； 4 地面堆积荷载和地面车辆荷载作用在沉井井壁上的侧压力标准值取二者中的较大值，准永久值系数可取0。 4.3.3 地下水(包括上层滞水)对沉井作用的标准值和准永久值系数应按下列规定采用: 1 沉井侧壁上的水压力标准值应按静水压力计算； 2 计算地下水压力标准值的设计水位，应按施工阶段和使用阶段当地可能出现的最高和最低水位采用； 3 水压力标准值的相应设计水位，应根据对结构的作用效应确定取最低水位或最高水位。当取最低水位时，相应的准永久值系数应取1.0；当取最高水

20、位时，相应的准永久值系数可取平均水位与最高水位的比值。 4 地下水对沉井浮托力的标准值，应按最高水位乘以浮托力折减系数确定。浮托力折减系数，对非岩质地基取1.0；对岩石地基按其破碎程度确定，当基岩面设置滑动层时取1.0。 4.3.4 当沉井位于江心时，作用在沉井上的流水压力标准值，应根据设计水位按(4.3.4)式计算确定(图4.3.4)。流水压力的准永久值系数，应按第4.3.3条第3款的规定确定。 第 12 页 AgknFwwfdkdw=22,(4.3.4) 式中 Fdw，k流水压力标准值(kN)； kf作用在沉井上的水流力系数，可按表4.3.4-1采用； nd淹没深度影响系数，按表4.3.4

21、-2采用，对于非淹没式应为1.0； w水的重度(kN/m3)； w水流最大设计流速沿井垂直面的平均流速(m/s)； g重力加速度(m/s2)； A沉井的阻水面积(m2)，深度计算至最低冲刷线处。 表4.3.4-1 水流力系数kf沉井体型 方形 短形 圆形 尖端形 长圆形 kf 1.47 1.28 0.78 0.69 0.59 表4.3.4-2 淹没深度影响系数ndd0/Hd 0.50 1.00 1.50 2.00 2.25 2.50 3.00 3.50 4.0 5.00 6.0 nd 0.70 0.89 0.96 0.99 1.00 0.99 0.99 0.97 0.95 0.88 0.84

22、注：d0-沉井中心至水面的距离；Hd-沉井最低冲刷线至井顶的距离。 4.3.5 河道内融流冰块作用在沉井上的压力标准值，可按下列规定确定: 1 作用在沉井上的融流冰块压力标准值，可按下式计算: FIk=mhfIbtI(4.3.5-1) 式中 FIk沉井上融流冰块的压力标准值(kN)； mh沉井迎冰流面的体型系数，矩形时取1.0；圆形时取0.9，尖端形时按表4.3.5采用； fI冰的极限抗压强度(kN/m2)，初融流冰水位时按750kN/m2采用； b作用面宽度(m)； 第 13 页 tI冰厚(m)，按实际情况确定。 表4.3.5 尖端形沉井体型系数mh沉井迎水流面的角度 45 60 75 90

23、 120 mh 0.60 0.65 0.69 0.73 0.812 融流冰块压力的准永久值系数，对东北地区和新疆北部地区可取0.5；对其他地区可取0。 4.3.6 当沉井作为顶管工作井时，作用在沉井上的顶力标准值应按有关标准或当地的经验公式确定，其准永久值系数取0.6。 4.3.7 对于有顶盖的江心沉井，在设计时应考虑使用中可能形成的真空压力。真空压力的标准值可根据使用条件确定，其准永久值系数取0。 第 14 页 5 基本设计规定 5.1 一般规定 5.1.1 各类沉井结构构件均应按承载能力极限状态计算。 5.1.2 沉井结构按承载能力极限状态计算时，除结构整体稳定性验算外，其余均采用分项系数

24、设计表达式。 5.1.3 各类沉井结构构件的使用阶段均应按正常使用极限状态验算。对轴心受拉和小偏心受拉构件应按作用效应标准组合进行抗裂度验算；对受弯构件和大偏心受拉构件应按作用效应准永久组合进行裂缝宽度验算；对需要控制变形的结构构件应按作用效应准永久组合进行变形验算。 5.1.4 各种形式的沉井均应进行沉井下沉、下沉稳定性及抗浮稳定性验算，必要时尚应进行沉井结构的倾覆和滑移验算。 验算时抵抗力应只计永久作用(可变作用不应计入)，参与组合的作用力均采用标准值。沉井的工作特征设计系数应符合表5.1.4的要求。 表5.1.4 沉井的工作特征设计系数 工 作 特 征 设 计 系 数 下 沉Kst1.0

25、5 下沉稳定sts：0.80.9 抗滑动s1.30 抗倾覆ov1.50 抗上浮 Kfw1.0（不计侧壁阻力） 注：稳定验算公式见沉井下沉及结构计算条款。 5.1.5 沉井的地基承载力和变形验算，应按照现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007的规定执行。 5.2 承载能力极限状态计算 5.2.1 沉井结构构件按承载能力极限状态计算时，应采用下列设计表达式: 0SR (5.2.1) 第 15 页 式中 0结构重要性系数，在一般情况下沉井安全等级可取二级，重要性系数取1.0； S作用效应组合的设计值； R结构构件抗力的设计值，按混凝土结构设计规范GB 50010的规定确定。 5.2.2 沉井

26、按承载能力极限状态进行强度计算时，作用效应的基本组合设计值应按下列规定确定: 1 强度计算的作用效应基本组合设计值，应按下式确定: jkQjnjQickmiQQikGiQCQCGcSGi=+=21111 (5.2.2-1) 式中 Gi第i个永久荷载的分项系数； Q1、Qj分别为第一个和第j个可变荷载的分项系数； Gik第i个永久荷载的标准值； Q1k第一个可变荷载的标准值，取地表水或地下水的作用作为第一个可变荷载； Qjk第j个可变荷载的标准值； CGi、CQ1、CQj分别为第i个永久荷载、第一个可变荷载和第j个可变荷载的荷载效应系数； c可变荷载的组合值系数，取0.9。 2 永久荷载分项系数

27、，应按表5.2.2-1的规定采用。 表5.2.2-1 永久荷载分项系数 永久荷载类别 分 项 系 数 结构自重1.20；当对结构有利时取1.00 沉井内水压1.27；当对结构有利时取1.00 沉井外土压1.27；当对结构有利时取1.00 3 可变荷载分项系数，应按表5.2.2-2的规定采用。 表5.2.2-2 可变荷载分项系数 可变荷载类别 分 项 系 数 顶板和平台活荷载1.40地面活荷载1.40地下水压力1.27顶管的顶力1.30流水压力 1.40 融流冰块压力1.404 强度计算的作用效应基本组合设计值，应根据沉井所处的环境及其工况取不同的作用项目。不同工况的项目组合可参照表5.2.2-

28、3确定。 第 16 页 表5.2.2-3 不同工况的作用组合 作 用 项 目 永久作用 可变作用 沉井环境及工况 结构 自重 G1 沉井 内水 压 G2 沉井 外土 压 G3 顶板 活荷 载 Q2 沉井 外水 压 Q1 顶管 顶力 Q1 流水 压力 Q4 融流 冰压 力 Qs 工作井 施工 期间 非工作井 沉井内无水 陆地 沉井 使用 期间 沉井内有水 工作井 施工 期间 非工作井 沉井内无水 江心 沉井 使用 期间 沉井内有水 注：1 符号“”表示排水下沉沉井的作用项目； 2 符号“”表示带水下沉沉井的永久作用项目。 5.3 正常使用极限状态验算 5.3.1 沉井结构构件按正常使用极限状态设

29、计时，应分别按作用效应的标准组合或准永久组合进行验算。结构构件的变形、抗裂度和裂缝宽度计算值应满足相应的规定限值。 5.3.2 当沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，应控制抗裂度，并取作用效应的标准组合按下列规定确定: 1 对正常使用极限状态验算，作用效应标准组合的设计值应按下式计算: jknjQjckQikmiGidQCQCGCS=+=1111 (5.3.2) 式中 Sd作用效应组合设计值。 2 标准组合应根据沉井所处的不同环境及其工况按表5.2.2-3选取。 5.3.3 当沉井结构构件处于受弯、大偏心受压或大偏心受拉时，应控制裂缝宽度，并取作用效应的准永久组合按下列规定确定: 1 正常

30、使用极限状态验算时，作用效应准永久组合的设计值应按下式计算: jkqjnjQjikmiGidQCGCS =+=11(5.3.3) 式中 qj第j个可变荷载的准永久值系数。 第 17 页 2 准永久组合应根据沉井所处的环境及其工况按表5.2.2-3选取不同的作用项目组台。 5.3.4 钢筋混凝土沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，抗裂度验算应满足下列规定: 1 对轴心受拉构件，应满足: sEnkAAN+ (5.3.4-1) tkctf式中 Nk构件在作用效应标准组合下，计算截面上的纵向力(N)； ftk混凝土轴心抗拉强度标准值(N/mm2)，按现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的

31、规定采用； An混凝土净截面面积(mm2)； As验算截面内纵向受拉钢筋的总截面面积(mm2)； E钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值； ct混凝土拉应力限制系数，取0.87。 2 对小偏心受拉构件，应满足: +0001AWeNk (5.3.4-2) tkctf式中 e0纵向拉力对截面重心的偏心距(mm)； W0构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩(mm3)； A0构件换算截面面积(mm2)； 受拉区混凝土的塑性影响系数，按现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的规定采用。 5.3.5 钢筋混凝土沉井结构构件处于受弯、大偏心受拉或大偏心受压时，最大裂缝宽度限值wmax应按表5.3.5确定。

32、 表5.3.5 沉井的最大裂缝宽度限值 类 别 Wmax(mm) 污水构筑物 0.20 净水构筑物 0.25 5.3.6 钢筋混凝土沉井结构构件处于受弯、大偏心受拉或大偏心受压时，最大裂缝宽度可按附录A计算确定。 5.3.7 当沉井平台梁支承竖向传动装置设备时，应按作用效应准永久组合进行变形验算，其挠度计算值符合下式要求: vL7501(5.3.7) 式中 v支承梁的挠度计算值(mm)； 第 18 页 L支承梁的计算长度(mm)。 6 沉井下沉和结构计算 6.1 一般规定 6.1.1 沉井井壁外侧与土层间的摩阻力及其沿井壁高度的分布图形，应根据工程地质条件、井壁外形和施工方法等，通过试验或对比

33、积累的经验资料确定。当无试验条件或无可靠资料时，可按下列规定确定: 1 井壁外侧与土层间的单位摩阻力标准值fk，可根据土层类别按表6.1.1的规定选用。 表6.1.1 单位摩阻力标准值fk土 层 类 别 fk(kPa) 土 层 类 别 fk(kPa) 流塑状态粘性土1015 砂性土 1225 可塑、软塑状态粘性土 1025 砂砾石1520 硬塑状态粘性土2550 卵 石 1830 泥浆套 35 注：当井壁外侧为阶梯形并采用灌砂助沉时，灌砂段的单位摩阻力标准值可取710kPa。 2 当沿沉井深度土层为多种类别时，单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。该值可按下式计算: =nisini

34、sikikahhff11(6.1.1) 式中 fka多土层单位摩阻力标准值的加权平均值(kPa)； fki第i层土的单位摩阻力标准值(kPa)，按表6.1.1选用； hsi第i层土的厚度(m)； n沿沉井下沉深度不同类别土层的层数。 3 摩阻力沿沉井井壁外侧的分布图形，当沉井井壁外侧为直壁时，可按图6.1.1-a采用；当井壁外侧为阶梯形时，可按图6.1.1-b采用。 第 19 页 6.1.2 沉井下沉系数应符合下式要求: stk1.05 (6.1.2-1) kst=(Gk-Ffw,k)/Ffk (6.1.2-2) 式中 kst下沉系数； G1k沉井自重标准值(包括外加助沉重量的标准值)(kN)

35、； Ffw，k下沉过程中水的浮托力标准值(kN)； Ffk井壁总摩阻力标准值(kN)。 6.1.3 当下沉系数较大，或在下沉过程中遇有软弱土层时，应根据实际情况进行沉井的下沉稳定验算，并符合下式的要求: 9.08.0,=sstk (6.1.3-1) bfkkfwksstRFFGk+=,(6.1.3-2) 式中 ksts下沉稳定系数； Ffw，k验算状态下水的浮托力标准值(kN)； Ffk验算状态下井壁总摩阻力标准值(kN)； Rb沉井刃脚、隔墙和底梁下地基土的极限承载力之和(kN)，参照表6.1.3选用。 第 20 页 表6.1.3 地基土的极限承载力 土的种类 极限承载力 (kPa) 土的种

36、类 极限承载力 (kPa) 淤 泥 100200 软塑、可塑状态粉质粘土 200300 淤泥质粘性200300 坚硬、硬塑状态粉质粘土300400 细 砂 200400 软塑、可塑状态粘性土 200400 中 砂300500 坚硬、硬塑状态粘性土300500 粗 砂 400600 6.1.4 沉井抗浮应按沉井封底和使用两个阶段，分别根据实际可能出现的最高水位进行验算，并符合下式的要求: fwk1.0 (6.1.4-1) bkfwkfwFGk,= (6.1.4-2) 式中 kfw沉井抗浮系数； bkfwF,基底的水浮托力标准值(kN)。 6.1.5 当封底混凝土与底板间有拉结钢筋等可靠连接时，封

37、底混凝土的自重可作为沉井抗浮重量的一部分。 6.1.6 位于江(河、湖、水库、海)岸的沉井，若前后两面水平作用相差较大，应按下列要求验算沉井的滑移和倾覆稳定性: 1 抗滑移验算: ks1.3 (6.1.6-1) kepkbfpksEFEk,+=(6.1.6-2) 式中 ks沉井抗滑移系数； 被动土压力利用系数，施工阶段取0.8，使用阶段取0.65； Eep，k沉井后侧主动土压力标准值之和(kN)； Epk沉井前侧被动土压力标准值之和(kN)； Fbf，v沉井底面有效摩阻力标准值之和(kN)。 ：2 抗倾覆验算: kov1.5 (6.1.6-3) =kovkaovMM,ovk (6.1.6-4)

38、 式中 kov沉井抗倾覆系数； Maov，k沉井抗倾覆弯矩标准值之和(kNm)； Mov，k沉井倾覆弯矩标准值之和(kNm)。 第 21 页 6.1.7 靠近江、河、海岸边的沉井，应进行土体边坡在沉井荷重作用下整体滑动稳定性的验算。 6.1.8 水中浮运的沉井在浮运过程中(沉入河床前)，必须验算横向稳定性。沉井浮体在浮运阶段的稳定倾斜角不得大于6，并应满足(p-l)0的要求。角按下式计算: )1(1=VMtgw(6.1.8) 式中 沉井在浮运阶段的倾斜角； M外力矩(kNm)； V排水体积(m3)； l沉井重心至浮心的距离(m)，重心在浮心之上为正，反之为负； 定倾半径(图6.1.8)，即定倾

39、中心至浮心的距离(m)。=VI，此处I为沉井浸水截面面积对斜轴线的惯性矩(m4)； w水的重度(kN/m3)。 6.1.9 在施工阶段，井壁的竖向抗拉应按下列规定计算: 1 土质较好，沉井下沉系数接近1.05时，等截面井壁的最大拉断力为: 第 22 页 4maxGN = (6.1.9-1) 式中 G沉井下沉时的总重量设计值(kN)，自重分项系数取1.20，即G=1.2G1k。 2 土质均匀的软土地基，沉井下沉系数较大(1.5)时，可不进行竖向拉断计算，但竖向配筋不应小于最小配筋率及使用阶段的设计要求。 3 当井壁上有预留洞时，应对孔洞削弱断面进行验算。 6.1.10 当沉井的下沉深度范围内有地

40、下水时，对下列情况可酌情按不排水施工或部分不排水施工设计: 1 在下沉度范围内的土层中存在粉土或粉细砂层，排水下沉有可能造成流砂时； 2 沉井附近存在已有建筑或构筑物，降水施工可能增加其沉降或倾斜而难以采取其它有效措施时。 6.1.11 作用在底板上的反力可假定按直线分布，计算反力时不宜考虑井壁与土的摩阻力作用。底板与井壁间，当无预留插筋连接时，应按铰接考虑；当用钢筋整体连接时，可按弹性固定考虑。 6.1.12 对建造在软土地基上设有底梁的沉井，应对底梁进行下沉阶段的强度验算。梁下的地基反力设计值可取地基土的极限承载力值(参照表6.1.3选用)。 6.1.13 水下封底混凝土的厚度应根据基底的

41、向上净反力计算确定。水下封底混凝土的厚度，应按下式计算: utthbfMh +=72.5(6.1.13) 式中 ht水下封底混凝土厚度(mm)； M每米宽度最大弯矩的设计值(Nmm)； b计算宽度(mm)，取1000mm； ft混凝土抗拉强度设计值(N/mm2)； hu附加厚度(mm)，可取300mm。 6.1.14 封底混凝土板的边缘应进行冲剪验算，冲剪处的封底厚度应在设计图中注明，计算厚度必须扣除附加厚度。 6.1.15 沉井可简化为平面体系进行结构分析。 6.1.16 在沉井下沉阶段，不带内框架的井壁结构进行内力计算时，可在垂直方向截取单位高度的井段，按水平闭合结构进行计算；对带内框架的

42、井壁结构，则应根据框架的布置情况，按连续的平板或拱板计算。计算可采用下列假定: 第 23 页 1 在同一深度处的侧压力按均匀分布考虑； 2 井壁上设置竖向框架或水平框架时，当框架梁与板的刚度比不小于4时，框架梁视为井壁的不动铰支承； 3 刃脚根部以上高度等于该处井壁厚度1.5倍的一段井壁，施工阶段计算时除考虑作用在该段上的水、土压力外，尚应考虑由刃脚传来的水、土压力作用。 6.1.17 应根据沉井的施工及地质情况，对沉井施工阶段的涌土和流砂进行验算。 6.1.18 在沉井的使用阶段，其结构应根据底板及后浇隔墙浇筑完成后的结构体系和实际作用进行计算。 6.2 圆形沉井 6.2.1 圆形沉井应根据

43、下沉前的支承情况，对井壁竖向受力进行强度计算。沉井制作采用垫木支承时，垫木可按周边均匀布置，支点数量可根据沉井的直径、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，应按下列公式计算: 跨中最大弯矩 （6.2.1-1） )(035.02mkNgrMco= 支座弯矩 （6.2.1-2） )(068.02mkNgrMcs= 最大扭矩 T （6.2.1-3） )(011.02maxmkNgrc= 最大剪力 V （6.2.1-4） )(25.0 kNgrcmzx=式中 g单位周长井壁自重(kN/m)； rc沉井井壁中心半径(m)。 第 24 页 6.2.2 圆形沉

44、井刃脚的内力应按下列规定计算: 1 刃脚竖向的向外弯曲受力，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: 1111)3( dRhhPMjs+= (6.2.2-1) N1=Rj-g1 (6.2.2-2) )(201+= tgatghhRPSSj(6.2.2-3) )23(126211baatghhtghdss+=(6.2.2-4) 2 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): 21111)2(61hFF

45、Mepep+= (6.2.2-5) 3 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。 4 刃脚的环向拉力，可按下式计算: N=P1rc(6.2.2-6) 式中 N刃脚承受的环向拉力(kN)； 第 25 页 M1刃脚根部的竖向弯矩计算值(kNm/m)； N1刃脚根部的竖向轴力计算值(kN/m)； P1刃脚内侧的水平推力之和(kN/m)； Ri刃脚底端的竖向地基反力(kN/m)； hl刃脚的斜面高度(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h11.0m时，hs可按1.0m计算； gl刃脚的结构自重(kN/m)； a刃脚的底面宽度(m)； b刃脚斜面入土深度的水平投影宽度(m)； 刃脚斜面的水平夹角； 0刃脚斜面与土的外摩擦角，可取等于土的内摩擦角，硬土一般可取30，软土一般可取20； 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)； Fepl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)； Fepl沉井下沉到设计标高时，沉井刃脚根部处的水、土