摘要：以某沉井結構為工程實例，簡要論述了沉井結構設計中的設計步驟、設計要點
頂管施工是近現代發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層并且能夠穿越公路、鐵路、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等。頂管施工就是借助頂油缸的推力，把工具管或掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井吊起的一種施工方式。因此在頂管工程中，頂管工作井和接收井是一個重要組成部分。對于管線較淺、水位較低的工程一般頂管工作井和接收井可以采用鋼板樁圍護的結構形式，若管線埋藏較深、水位較高、頂力較大，通常采用沉井的結構形式。沉井井身剛度大、斷面大、承載力高、抗?jié)B能力好、耐久性好、內部空間可充分利用，同時施工場地占地面積小、出土量少、成本低，土質適用范圍廣，周圍地層土體造成的位移小，對鄰近建筑物的影響小。本文主要就金沙湖輸水管道工程頂管工作井和接收井沉井結構設計方法及施工時一些注意事項做一些簡要介紹。
一、 工程概況
本工程為某輸水管線工程，位于杭州下沙經濟開發(fā)區(qū)，頂管穿過某河和某路頂管長約156米。頂管部分采用鋼管，管道直徑分別為DN1200，頂管工作井和接收井均位于河岸邊或公路邊較空曠處。
根據現場的勘察情況，地質條件如下：①雜填土：雜色，松散，干-稍濕。主要以粉土為主，夾粒徑約1~4cm碎石及少量碎瓦礫等組成。局部孔中底部碎石含量較高。層頂標高6.14～7.81m，厚度1.70～7.60m。
②-1粘質粉土：灰黃色，灰色，稍密，濕。含大量云母碎屑。搖震反應中等，刀切面粗糙，韌性及干強度低。局部為砂質粉土或粉砂。局部缺失，層頂標高3.67～5.91m，層厚0.00～2.80m。
②-2砂質粉土：灰色，稍密~中密，很濕。含大量云母碎屑。搖震反應迅速，刀切面粗糙，韌性及干強度低。局部夾粘質粉土或粉砂。全場分布，層頂標高-0.95～4.35m，層厚5.90～9.80m。
②-3砂質粉土：灰色，中密，很濕。含大量云母碎屑。搖震反應迅速，刀切面粗糙，韌性及干強度低。局部含粘質粉土以及粉砂等。局部粉砂含量較高，全場分布，層頂標高-4.89～-7.93m，層厚未揭穿。
勘察期間測得地下水位埋深在1.70～2.80m之間。
二、 設計要點
（一）沉井的選址
在工作井及接收井的選址上應盡量避開房屋、地下管線、架空電線等不利于施工的作業(yè)的場所。工作井內部需布置大量設備，地面上要堆放管道、渣土運輸、泥漿沉淀池，還要有排水管道等。工作井及接收井若離地下管線過近，在施工過程中會造成它們損壞；工作井及接收井在河道邊，若河道中的水與坑中的貫通造成水土流失，不利于結構的安全；在架空電線下作業(yè)，容易發(fā)生觸電或停電事故。因此本工程在排除地下管線情況綜合考慮后，將工作井位置選址在某河岸邊空地處，接收井位于某路邊空地處，同時避開綠化并在規(guī)劃建筑物紅線范圍5米以外。
（二）沉井的選型
沉井的施工方法對沉井設計計算有直接關系，本工程地下主要為粉土層，且地下水位較高，井外排水進行排水下沉時，井壁側壁摩阻力偏大，常常無法下沉至設計標高，因此該工程采用不排水下沉，在下沉至設計標高封底完成后，可進行排水作業(yè)，將井內水排空。一般小型沉井應優(yōu)先采用圓形沉井，結構受力性能好，下沉阻力小，對土體擾動小。根據頂管設計規(guī)程，頂管過河底時，頂管頂部應該在規(guī)劃河堤下3倍管徑以下并不小于2.5m。聚首河規(guī)劃河底標高為1.375米，則頂管頂部標高定為-1.625m，管道中心標高-2.225m?？紤]到頂管設備的尺寸及施工場所的大小，沉井內徑定為6.3m，井壁厚度暫定450mm。底板厚度取600mm，刃腳踏面寬250mm，刃腳斜面與水平面夾角60°，刃腳高度1000mm。
1. 沉井的計算
?。?）井壁厚度確定
井壁厚度主要由以下因素確定
1）下沉要求。設計中一般優(yōu)先考慮依靠井身自重克服摩擦力下沉的原則，使得下沉系數Kst≥1.05。
總摩阻力Ffk=2193.28kN，井壁自重G1k=2708.82kN，下沉過程中水浮力（不排水下沉，考慮內外水位高差3m）Ffw，k=826.68kN，
下沉系數Kst=(G1k-Ffw，k)/Ffk=0.86≤1.05，不滿足下沉要求，需助沉。
2）下沉穩(wěn)定性要求。因下沉系數<1.05不需進行下沉穩(wěn)定計算
3）抗浮要求。因本工程地下水位較高，沉井井身自重需滿足抗浮系數Kfw≥1.0（不計側壁阻力）的要求。
沉井使用階段自重（因井壁及底板自重不足，因此在地板上部澆注厚600mm素混凝土的配重抗?。〨沉井=4475.97kN，地下水浮力Ffw，k=4263.11kN
Kfw=G沉井/Ffw，k=1.05＞1.0滿足抗浮要求
通過對下沉系數，下沉穩(wěn)定系數和抗浮系數的驗算，壁厚450mm滿足結構設計要求。
?。?）強度驗算
根據《給水排水工程沉井設計規(guī)程》強度計算分為以下幾個步驟：
1） 下沉前井壁豎向彎曲計算，可參照規(guī)程公式按照深梁設計井壁上部和下部配筋
2） 刃腳計算。分刃腳根部向內彎曲和刃腳根部向內彎曲兩部分計算刃腳配筋
3） 井壁計算（封底前）。先取刃腳根部以上1.5倍井壁厚度一段進行計算，然后取刃腳影響區(qū)以上單位高度井壁進行計算，再取底面標高為-5.730m處井壁進行計算
4） 施工階段的井壁豎向抗拉計算
5） 底板澆筑后的井壁計算，此時按照按底板處為簡支，井上口處為自由的筒殼計算
6） 在頂管頂力作用下池壁配筋計算
7） 底板計算
具體計算本文不詳細闡述。
2. 止水帷幕設計
因本工程位于地下，沉井封底時為排水施工，井外需進行井點降水，因臨近河堤和城市道路，施工時需嚴格控制沉降，故在沉井周邊打一圈旋噴樁形成止水帷幕，樁徑600mm，樁長定為20米，樁中心間距300mm。
成功提示
錯誤提示
警告提示
評論 （0）