砼沉井设计尺寸拟定
沉井计算实例
沉井计算实例某公路独塔斜拉桥桥塔基础，基础平、立、剖面尺寸见图9-40，采用挖土下沉施工。
9.5.1设计资料1.混凝土：底节沉井采用C25；其它各节采用C20；封底采用C25；盖板采用C25。
2.混凝土的设计强与参数：混凝土的设计强度与参数见表9-5。
3.钢材:A 3钢筋: R g =240MPa ；A 3钢板:[d w ]=145MPa, [t]=85MPa9.5.2决定沉井高度及各部分尺寸1.沉井高度根据冲刷计算和最低水位要求，以及按地基土质条件、地基承载力要求沉井底面位于弱风化基岩层一定深度为宜，故定出沉井顶面标高为173.7m ，沉井底面标高为162.2m ，亦即沉井所需的高度H 为H=183.7-162.2=21.5 m考虑到施工期间的水位情况，底节沉井高度不宜太小，所以底节沉井高取为6.0m ，第一节顶节高度取决于上部结构的重量，与顶盖高度及牛腿受力要求有关，所以顶节沉井高取为5.5m ；其余两节均分剩下的高度，即每节高为5.0m 。
2.沉井平面尺寸考虑到桥塔墩形式，采用两端半圆形中间为矩形的沉井，圆端的外半径为5.2m ，矩形长度为16.0m ，宽度为10.0m 。
井壁厚度顶节取0.6m ，第二节厚度为1.4m ，第三节厚度为1.5m ，底节厚度为1.6m ，其它尺寸详见图9-40。
刃脚踏 面宽度采用0.1m ，刃脚高度为1.99m ，刃脚内侧倾角为:32667.1)1.06.1/(99.1tan =-=θ，q=52°59¢13.74²>45°。
9.5.3沉降系数计算1. 沉井自重计算 (1).第一节沉井自重砼重度 1γ=25 kN/m3体积 V 1=[(52-4.42)p+(16×10-16×8.8)]×3.5+[(1+1.5)/2×0.7+1.3×2.0]×(16×2+2×3.7×p)+2×0.8×7.4×2+0.52/2×8×2=129.2+192.0+25.68=346.9 m3自重 Q 1=346.9×25=8673 kN (2).第二节沉井自重砼重度 2γ=25 kN/m3体积 V 2={(5.12-3.72)p+[16×10.2-(3.6×2+7.2)×7.4+2/5.02×8]}×5.0=(38.7+57.6) ×5.0=481.5 m3自重 Q 2=481.5×25=12037.5 kN (3). 第三节沉井自重砼重度 3γ=25 kN/m3体积 V 3={(5.22-3.72)p+[(16×10.4)-(3.6×2+7.2)×7.4+0.52/2×8]}×5.0={41.9+60.8}×5.0=513.5 m 3自重 Q 3=513.5×25=12837.5 kN (4).底节沉井自重砼重度 4γ=25 kN/m3体积 V 4={(5.32-3.72)p+[(16×10.6)-(3.6×2+7.2)×7.4+0.52/2×8]}×6.0={45.2+64.04}×6.0=655.4 m 3自重 Q 4=655.4×25=16385.0 kN沉井自重：åQ=8673+12037.5+12837.5+16385=49933 kN (5).盖板：砼容重 5γ=25 kN/m3体积 V 5=[(5-0.6)2p+16×(10-1.2)]×3.5=705.7 m 3自重 Q 5=705.7×25=17642.5 kN (6). 封底：砼容重 6γ=24 kN/m3体积 V 6=[3.72p+(3.6×2+7.2)×7.4-0.52/2×8]×4.5=148.6×4.5=668.6 m 3自重 Q 6=668.6×24=16046.4 kNåQ =654321Q Q Q Q Q Q +++++=8673+12037.5+12837.5+16385.0+17642.5+16046.4=83621.9 kN2.浮力计算（按一半计算）Q ¢=（346.9+481.5+513.5+655.4）/2×10=9986.5 kN3. 沉降系数计算f =(18+30)/2=24，设计取22.5h =21.5mu =2πr+16×2 =64.7 m∑=u h f T =22.5×21.5×64.7=31299.0 kNT Q Q K '-==276.10.312995.998649933=-9.5.4地基应力计算1.垂直力(1).沉井重（包括封底、盖板）Q=83621.9 kN (2). 井内填充γ=20 kN/m 3Q =[3.72p+(3.6×2+7.2)×7.4]×12.5×20=1869.6m 3×20=37392 kN(3).墩身Q=16905 kN (4).上部结构：恒+汽+附 N 1=164745.08 kN 恒+地 N 2=155608.01 kN (5)沉井底总垂直力N 1=164745.08+16905+37392.0+83621.9=302663.98 kN N2=155608.01+16905+37392+83621.9=293526.91 kN 2.沉井底弯矩总弯矩 M 1=130557.99 m kN ⋅ M 2=227271.75 m kN ⋅ 3.地基应力 (1).地震力情况A=5.32×p+16×10.6=257.8m 2323233.4166/6.10166.10098.06/098.0m bh d W =⨯+⨯=+=kPa W M A N 5466.11383.41675.2272718.25791.29352622±=±=±=σ kPa kPa 4600][6.1684max =<=σσ kPa kPa 4600][6.592min =<=σσ(2). 正常组合kPaW M A N 3140.11743.41699.1305578.25798.30266311±=±=±=σ ][1488max σσ<=kPa []σσ<=kPa 860min (3). 施工阶段kN N 2935271.15560816905373929.836213=+++= m kN M ⋅=38.3409703kPaW M A N 05.81958.11383.41638.3409708.25729352733±=±=±=σ kPa 63.1957max =σ kPa 53.319min =σ9.5.5封底砼计算1.基底应力作为作用封底砼上的竖向反力1p =1957.5 kPa 2. 孔内填充物的重量（包括封底砼重）孔内填充物 ≈γ 2 0 kN/m 32p =14×20+4.5×24=280+108=388 kPa 3. 封底砼底面所受净竖向反力21p p p -==1569.5 kPa4. 按周边简支双向板计算：计算跨径8.9×7.6m （见9-41）g x ，当m=0时x M =0.0506×1569.5×7.62=4587.1 kN ·myM =0.0348×1569.5×7.62=3154.8 kN ·m 6/1=μ时M x (m)=M x +mM y =4587.1+1/6×3154.8=5112.9 kN ·m M y (m)=M y +mM x =3154.8+1/6×4587.1=3919.3 kN ·m5. 封底砼顶面的拉应力kPakPa W M wl x lx 800][8.4777.109.5112)(=<===σσμωkPa kPa wl ly 800][3.3667.103.3919=<==σσω6.封底砼按受剪计算（见图9-42）s max =1957.5 kPa s min =319.5kPaP 1=kPa 5.11382/)5.3195.1957(=+P 2=388.0 kPa作用在井孔范围内的封底砼的竖向反力：P =P 1-P 2=1138.5-388=750.5 kPa 井孔范围内封底砼底面积A=7.4×7.2=53.28 2m井孔内1.99m 范围内封底砼底面积A ¢=[(7.4+7.2)×]×1.99=28.108 2m 剪应力：kPa kPa A A P j 1200][1.688108.5828.535.750=<=⨯='⋅=δτ9.5.6沉井盖板计算1.顶盖按单向连续板计算（见图9-43）Q 盖板=17642.5 kNkPaq 920.8)0.80.80.8(5.176421=⨯++=Q 上部恒载=164745.08 kN kPaq 1.16810.70.72/108.1647452=⨯⨯=(2). 板内弯矩 ①. 在q 1作用下a. 边跨中(0.1/=y x L L )当m=0时，M x =0.0340，M y =0.0249，0839.00-=x MM xmax =0.0340×92×8.02=200.2 m kN ⋅ M ymax =0.0249×92×8.02=146.6 m kN ⋅0max x M =-0.0839×92×8.02= -494.0 m kN ⋅当6/1=μ时m KN M u x ⋅=⨯+=0.2256.1466/12.200)(mkN M y ⋅=⨯+=1806/12.2006.146)(μb. 中间跨(.1/=y x l l )当m=0时M x =0.0285，M y=0.0158，0698.00-=x M M xmax =0.0285×92×82=168.0 m kN ⋅ M ymax =0.0158×92×82=93.0 m kN ⋅0698.00max -=x M ×92×82=-411.0 m kN ⋅当6/1=μ时=)(u xM168+1/6×93=184.0 m kN ⋅=)(u y M 93+1/6×168=121.0 m kN ⋅支点力矩：M a =m kN ⋅-=--0.4532/)0.4110.494( 板内拉应力：22)(max /110002.1105.36/1225m kN W M <=⨯==μσ 支点截面：kPa110000.2225.36/10.4532<=⨯=σ（2）在q 2作用下：a.边跨中.1/=x y l l4.00.8/0.4/==y y l a 8.08/3.6/==x x l a当m =0时M x =0.0644，M y =0.0748M xmax =0.0644×1681.1×6.3×4.0=2728.2m kN ⋅ M ymax =0.0748×1681.1×6.3×4.0=3168.8m kN ⋅ 当6/1=μ时m kN M x ⋅=⨯+=325631696/12728)(maxμ mkN M y ⋅=⨯+=362427286/13169)(max μ板内弯矩组合：M x =225+2728=2953 m kN ⋅ M y =180+3169=3349 m kN ⋅板内应力：kPakPa wl x 11000][14465.36/129532=<=⨯=σσ ][16405.36/133492wl y kPa σσ<=⨯= 支点弯矩：M 支x =mkN /2.41347.05.02953=⨯ M 支y =m kN ⋅=⨯6.46887.05.03349][20255.36/12.41342wl x kPa σσ<=⨯=支 ][22965.36/16.46882wl ykPa σσ<=⨯=支(3). 配筋计算（略）3.沉井盖板按深梁计算 (1).深梁纵向受拉钢筋： a. 支点：Z=0.2⨯(1.5h+L)=0.2⨯(1.5⨯3.5+8.0)=2.65 m24)(4.57265340025.1102.4134cm Z R r M A g s x x g =⨯⨯⨯==选10F28 A g =61.53cm 224)(05.65265340025.1106.4688cm Z R r M A g s y y g =⨯⨯⨯== 选11F28 Ag=67.7cm 2b. 跨中240.41265340025.1102953cm A gx =⨯⨯⨯= 选11F22 A g =41.8cm2245.46265340025.1103349cm A gy =⨯⨯⨯= 选10F25 A g =49.09cm 2(2).剪力计算：95.0=b r 25.1=c r 2/1455.14cm kg MPa R a ==bh R r r Q a c bj 02.0≤=kN kg 0.7714771400350100014525.195.002.0==⨯⨯⨯⨯21/0.20270.70.72/1)]11.23896.988(3.179203.101.155598[2.1m kN q =⨯⨯+⨯+⨯+⨯=22/3.1108)888(5.176422.1m kN q =⨯++⨯=kN l q c q Q j 2.44952.4414054283.11020.420272221=+=⨯+⨯=+=9.5.7底节沉井纵向破裂计算1. 截面特性计算(见图9-44)截面积：=F 0.1×1.99+1.5×1.99×0.5+1.6×4.01=0.199+1.493+6.416=8.108m 2截面重心轴位置y x 、：mx 756.0108.81328.58959.00995.0108.85.06.1416.6)5.13/11.0(493.15.099.11.0=++=⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯=y 108.85.001.4416.6)01.499.13/1(493.1)01.45.099.1(99.11.0⨯⨯++⨯⨯++⨯⨯⨯=4232383.1842.1133.078.18.28)3/99.157.26(2/99.15.136/99.15.1)57.23(66.112/66.1m I y y =--+=--⨯⨯-⨯--⨯⨯+⨯=-2. 底节沉井井壁沿周长每米宽荷载m kN Fr q /7.20225108.8=⨯==3. 底节沉井抽除支承垫木或按排水下沉时的计算（见图9-45）5.1509.260.1060.26>==B L所以，两支点间按 0.63L=0.63⨯26.6=16.758m (1). 每对支点反力R ①刃脚部分：21692.12/99.15.199.11.0m A =⨯+⨯=截面重心至外壁的距离：mx 535.0692.1)3/5.11.0(99.12/5.12/1.099.11.0=+⨯⨯+⨯⨯=1n =[2p×(1.6+3.7-0.535)+16⨯2]⨯1.692⨯25=61.94⨯1.692⨯25=2620.1 kN②井壁A 2=1.6⨯4.01=6.416m 2n 2=[2p×(3.7+0.8)+16×2]×6.416×25=60.27×6.416×25=9667.3kN ③隔墙：A 3=（0.8×7.4+0.42×4/2×2=12.48m 2 n 3=12.48×(6.0-0.5)×25=1716.0kN kN R 7.70012/)17163.966701.262(=++= (2). 每对支点截面上的力矩M 01.4)3.5/379.0(tan 1=='-αa=90°-4.1°=85.9° 或 a=1.499 rad 园弧重心至支承点联线的垂直距离)cos /(sin 1ααα-=a ym 699.2594.0544.4)9.85cos 499.1/9.85(sin 544.4=⨯=︒-⨯=0.7453699.27.202544.4499.12210=⨯⨯⨯⨯==rqy M αm kN ⋅支点截面砼的拉应力：kPa kPa I y M y y 15500.50983.18257.20.745320<=⨯⨯==-σ(3). 跨中力矩M)4.02/2.7(255.54.78.0)6.38.06.3()]6.38.06.3()(3)(2[544.42/758.1622233+⨯⨯⨯⨯-++⋅-+++-⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=q d D d D q R M ππ481487.202]8)7.33.5(3)7.33.5(2[7.202544.4579.127.700122233⨯-⨯-+-⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=ππ0.445083256129732733788074=---=m kN ⋅ 跨中截面砼的拉应力：kPakPa I y M w y y 145000][0.287283.182)57.25(445082)5(=<=⨯-⨯=-=-σσ(4).支点截面剪应力： kPakPa F rq R 85000][3925.2615.1108.827.202544.4499.127.70015.1225.1=<=⨯=⨯⨯⨯⨯-⨯=-⨯=τατ4. 按不排水下沉时检算(1).支承于短边的两端点（见图9-46） 支点反力 R=7001.7 kN 跨中弯矩：m kN M ⋅=---=+⨯⨯⨯⨯-⨯-+-⨯-⨯⨯⨯-⨯=453683256129733152693123)4.02/2.7(255.54.78.0827.202]8)4.76.10(3)4.76.10(2[7.202544.42/60.267.70012233跨中截面砼拉应力[]w g kPa g I y M σσ<=⨯-⨯=--=292783.182)57.25(453682)5(m kN M o ⋅=++=⨯⨯⨯⨯+⨯+⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤+-⨯-⨯⨯⨯=4775532563.1297315260.4255.54.78.087.2028)4.76.10(3)4.76.10(27.202544.422233支点截面砼的拉应力：w σ=gI g g -⨯247755=83.18257.247755⨯⨯=3259][w kPa σ<9.5.8沉井各部分内力计算1. 沉井外力计算（见图9-48） (1). 沉井沉至中途计算（排水）土深h E =13m水深h W =11.4m水面上土厚m h E 6.10= 刃脚入土深h 1=1.0m 沉井总高度21.5ma. 土压力、水压力计算： )2/45(tan 200ϕγα-= E E h p =19´1.6´)2/5.3445(tan 2-=8.4 kN/m)2/45(tan 20ϕγ-+= w E E h p p =kPa 6.77)2/3.3245(tan 4.11204.82=-⨯⨯+kPah p w w 57104.115.05.0=⨯⨯==水γ)2/45(tan )(20ϕγ--+=' h h p p w E E=kPa 5.65)2/3.3245(tan )99.14.11(204.82=-⨯-⨯+kPa h h p w w1.4710)99.14.11(5.0)(5.0=⨯-⨯=-='水γ kPa p W E 6.134576.77=+=+ kPa p W E 6.1121.475.65=+='+ m h h w 59.6)99.14.11(7.0)(7.0=-⨯=- m h w 98.74.117.07.0=⨯=图9-48 沉井外力计算(2). 沉井每米宽自重沉井自重 Q=16385+12837.5+12037.5 =4126 kN216)8.07.3(24126⨯++==πu Q G =684.5 kN/m(3). 单位周长内井壁平均土压力E 0=w EE E E h h ⨯+︒+︒︒22ρρρ=4.1126.774.826.14.8⨯++⨯=6.72+490.2 =496.9 kN/m(4). 井壁摩擦力计算T 0=005.0fA E 取最小值0.5E 0=0.5´496.9=248.5 kN/mf =(18+30)/2=24KN/m 2fA 0=24´[2p´(3.7+0.8)+16´2]=24´60.27=1446.5KN/m 故 T 。
矩形沉井工程设计实例
矩形沉井工程设计实例某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。
对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。
一、设计条件1、工程概况根据使用要求，本沉井结构尺寸如附图2-1所示。
沉井平面为矩形，剖面也为矩形，井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。
制作高度为11.0m，施工时采用两次制作，一次下沉，第一节制作高度为6.0m，井壁厚度为600mm，沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。
2、沉井材料混凝土：采用C25;fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2,钢筋：d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335；fy=300N/mm2,3、地质资料根据地质钻探资料分析，本沉井工程范围内的的地层，大致可分五层，其物理力学性能指标如附表。
土层物理力学指标二、水、土压力的计算本沉井采用排水法下沉，对于作用在井壁上的水、土压力，采用重液地压公式计算：pw+E=13h当h=0m，pw+E=0h=4.5m, pw+E=13*4.5=58.5kn/m2h=8.6m, pw+E=13*8.6=111.8kn/m2h=9.0m, pw+E=13*9.0=117.7kn/m2h=9.9m, pw+E=13*9.9=128.7kn/m2h=10.5m, pw+E=13*10.5=136.5kn/m2根据上述计算，绘制水压力、主动土压力图形，如下图：三、下沉计算1、沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计，沉井重量为GK=（9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0）*25=4884KN2、摩阻力井壁侧面的摩阻力分布如图，单位摩阻力，按《上海市地基基础设计规范》规定：f=25-20 KN/m2。
hk= 5*1/2+5.5=8.0m井壁总摩阻力：Ffk=Uhkf=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN下沉系数K= GK /Ffk=4884/4480=1.09≥1.05满足《规程》下沉要求。
四、沉井竖向计算1、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。
第四节 沉井尺寸的拟订及(4—4)
㈡沉井的平面尺寸
1、平面尺寸：基础顶面的平面尺寸。 2、沉井顶面襟边最小宽度： 若为浮式沉井，应另加250mm。
不小于总高度的1/50，且不小于200mm， 3、尺寸的拟检算
1、Q＞T Q—沉井的自重，如不排水下沉，则要
扣除浮力； T—土对沉井外壁的摩擦力，∑fihiμi hi、μi—沉井穿过第i层土的厚度及沉井 的周长。 fi—第i层土对井壁的单位面积摩擦力。
3、沉井与石砌井顶围堰所受浮力 ㈣下沉检算
第四节 沉井尺寸的拟订及下 沉检算
一、设计内容
1、收集资料：上部结构资料；
水文地质资料。
2、设计内容
拟订沉井各部尺寸；沉井下沉检算； 沉井各部的结构计算；
沉井基础考虑土的弹性抗力作用的计算；
稳定性和基底偏心的检算； 沉降量检算。
二、沉井尺寸的拟订
㈠沉井高度 1、底面标高：应根据冲刷深度和地基容许承 载力等因素确定。（基础底面） 2、沉井顶面：不应高出最低水位； 地面高出最低水位且不受冲刷，则不宜高出 地面。 3、较高的沉井应分节制造下沉： 高度5~6m，底节4~6m； 软土中，不应大于沉井宽度的0.8倍
四、沉井基础标准图的应用
1、标准图号：壹桥4203 图中沉井详细尺寸和有关检算资料，按照通 用图选顶沉井尺寸后，就不需要检算其结构 的强度了。 2、适用条件： 沉井穿过的土层是软土及松散砂类土或中密
砂类土及稍松碎石、卵石类土。 跨度为32m及其以下各式道碴桥面梁的墩台。 施工水位不高（2m以下），下沉深度在20m 以内。
3、标准图的应用 按照墩台底面的尺寸，选择相应的沉井
形状和平面尺寸；按照基础的埋置深度 选定沉井总高度和分节高度。 4、检算：下沉检算和基础本身对土的 抗力的检算，必要时检算偏心和稳定性
沉井方案长宽比
沉井方案长宽比1. 引言在沉井工程中，长宽比是一个重要的设计参数。
长宽比的选取对于沉井的稳定性、结构强度和施工难度等方面都有影响。
本文将探讨沉井方案中长宽比的选择及其影响因素，为沉井工程设计提供参考。
2. 沉井方案中长宽比的选择2.1 设计原则沉井方案中长宽比的选择应综合考虑以下设计原则：1.结构强度：长宽比的选取应保证沉井结构的强度和稳定性，以抵抗外部荷载的作用。
2.施工难度：长宽比的选取应使得沉井的施工更加便捷、安全，降低施工风险。
3.经济性：长宽比的选取应使得沉井施工的成本最小化，同时保证工程质量。
2.2 影响因素沉井方案中长宽比的选择受到以下因素的影响：1.地质条件：不同地质条件下，不同长宽比的沉井方案具有不同的适用性。
2.设计荷载：设计荷载的大小和作用方式会影响长宽比的选取，以保证沉井能够承受荷载并保持结构稳定。
3.施工技术：不同的施工技术对长宽比的要求不同，需要考虑沉井施工的可行性和效率。
2.3 选择方法根据以上影响因素，可以采取以下方法进行长宽比的选择：•根据地质条件，参考相关规范和文献，确定适用于该地质条件下的长宽比范围。
•进行荷载计算，分析设计荷载对沉井结构的影响，选择能够满足要求的长宽比范围。
•考虑施工技术，根据施工方法和设备情况，确定适用的长宽比范围。
•综合以上因素，选择最佳的长宽比，可以通过经验和工程实例进行参考。
3. 长宽比与沉井工程性能的关系3.1 强度和稳定性长宽比的选取与沉井结构的强度和稳定性密切相关。
过小的长宽比可能导致沉井结构的强度不足，无法承受设计荷载；过大的长宽比可能导致结构不稳定，容易发生沉陷、倾斜等问题。
3.2 施工难度和安全性长宽比的选取会影响沉井的施工难度和安全性。
过小的长宽比可能导致施工空间狭小，难以进行机械化作业；过大的长宽比可能需要额外的支护措施，增加施工难度和风险。
3.3 经济性长宽比的选取也与沉井工程的经济性相关。
过小的长宽比可能导致施工成本增加，如需采取特殊的施工措施；过大的长宽比可能造成材料浪费和施工效率低下。
沉井基础算例
沉井转动中心位置为：
两控制位置z=h/3和z=h处井侧水平压应力
土体极限横向土抗力为：
修正系数 ，
0~h/3范围内土的加权浮重度：
h/3处的内摩擦角：
h/3处的粘聚力：
0~h范围内土的加权浮重度：
h处的内摩擦角：
h处的粘聚力：
则
均满足要求，因此计算时可以考虑沉井侧面的弹性抗力。
重度
刃脚截面积
形心至井壁外侧的距离为
刃脚体积
刃脚重力：
②底节沉井井壁
重度
截面积
体积
重力：
③底节沉井隔墙
重度
体积
重力：
④第二节沉井井壁
重度
截面积
体积
刃脚重力：
⑤钢筋混凝土盖板（厚1.5m）
重度
体积
重力：
⑥井孔填砂卵石重
重度
考虑自井底以上3.6m范围内以水下混凝土封底，以上用砂卵石填孔，填孔高度为4.9m。
若按此深度，则沉井将较接近于细砂类淤泥层，形成软弱土层，对沉井与上部结构安全不利。
②按土质条件沉井应进入密实的砂卵石层并考虑2.0m的安全度，则
③按地基承载力，沉井底面位于密实的砂卵石层为宜。
根据以上分析，拟采用沉井高度H=10m，沉井顶面标高定为91.7m，沉井底面标高为81.7m。因洪水位较高，第一节沉井高度不宜太小，故取8.5m，第二节沉井高1.5m，第一节沉井顶面标高为90.2m。
由土层资料知：
根据持力层土的类别查规范表格得：
又基础的最小宽度
一般冲刷线至基底的距离
土重度：持力层为透水性土， 取浮重度
基底持力层土的浮重度：
基底以上土层的加权平均浮重度：
沉井基础设计规范
竭诚为您提供优质文档/双击可除沉井基础设计规范篇一：沉井基础-最终版第五节沉井基础设计沉井基础为深基础，具有埋深较大，整体性好，稳定性好，能承受较大的垂直和水平荷载的特点。
桥梁沉井基础多用于大型桥梁。
江阴长江公路大桥北锚锭基础采用钢筋混凝土沉井，平面尺寸为69m×51m，下沉58m；日本明石海峡大桥主塔基础采用钢壳沉井，平面尺寸为80m×70m和78m×67m，下沉60m。
一、沉井的类型1．按沉井形状分按其截面轮廓分，有单孔或多孔的圆形、矩形和圆端形等三类：①圆形沉井，形状对称，周长最小、摩阻力相应减小，便于下沉且下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差；②矩形沉井，惯性矩及核心半径均较大，对基底受力有利，与墩、台截面形状适应性好，模板制作简单，但边角土不易挖除，下沉易产生倾斜；③圆端形沉井，适用于圆端形的墩身，控制下沉与受力状态较矩形好,但施工较复杂。
图7-5-1沉井常见截面型式a圆形沉井b圆端形沉井c矩形沉井按沉井外壁立面形状分，有柱形、阶梯形和倒锥形：①柱形构造简单，挖土较均匀，井壁接长较简单，模板可重复使用；②阶梯形、倒锥形，节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多。
6097-5-2沉井外壁立面型式a柱形沉井b阶梯形沉井c倒锥形沉井2．按建筑材料分按建筑材料分，有竹沉井、砖、石沉井、混凝土沉井、钢筋混凝土沉井和钢沉井等。
桥梁沉井多采用混凝土、钢筋混凝土和钢沉井。
混凝土沉井混凝土沉井的特点是抗压强度高，抗拉强度低，因此这种沉井宜做成圆形，并适用于下沉深度不大（4~7m）的软土层中。
钢筋混凝土沉井这种沉井的抗拉及抗压强度较高，下沉深度可以很大（达数十米以上），当下沉深度不很大时，井壁上部用混凝土，下部（刃脚）用钢筋混凝土，在桥梁工程中得到广泛运用，当沉井平面尺寸较大时，可做成薄壁结构，沉井外壁采用泥浆润滑套、壁后压气等施工辅助措施就地下沉或浮运下沉。
此外，钢筋混凝土沉井井壁隔墙可分段（块）预制，工地拼接，做成装配式。
沉井计算实例
沉井计算实例某公路独塔斜拉桥桥塔基础，基础平、立、剖面尺寸见图9-40，采用挖土下沉施工。
9.5.1设计资料1.混凝土：底节沉井采用C25；其它各节采用C20；封底采用C25；盖板采用C25。
2.混凝土的设计强与参数：混凝土的设计强度与参数见表9-5。
3.钢材:A 3钢筋: R g =240MPa ；A 3钢板:[δω]=145MPa, [τ]=85MPa混凝土的设计强度(MPa)与参数 表9-5应力种类符号混凝土标号2025 轴心抗压 R a 11.0 14.5 抗拉 R e1.3 1.55 直接抗剪[jR ]0.951.2粘结应力 [C] 0.9 1.1 弹性模量比N10109.5.2决定沉井高度及各部分尺寸1.沉井高度根据冲刷计算和最低水位要求，以及按地基土质条件、地基承载力要求沉井底面位于弱风化基岩层一定深度为宜，故定出沉井顶面标高为173.7m ，沉井底面标高为162.2m ，亦即沉井所需的高度H 为H=183.7-162.2=21.5 m考虑到施工期间的水位情况，底节沉井高度不宜太小，所以底节沉井高取为6.0m ，第一节顶节高度取决于上部结构的重量，与顶盖高度及牛腿受力要求有关，所以顶节沉井高取为5.5m ；其余两节均分剩下的高度，即每节高为5.0m 。
2.沉井平面尺寸考虑到桥塔墩形式，采用两端半圆形中间为矩形的沉井，圆端的外半径为5.2m ，矩形长度为16.0m ，宽度为10.0m 。
井壁厚度顶节取0.6m ，第二节厚度为1.4m ，第三节厚度为1.5m ，底节厚度为1.6m ，其它尺寸详见图9-40。
刃脚踏 面宽度采用0.1m ，刃脚高度为1.99m ，刃脚内侧倾角为:32667.1)1.06.1/(99.1tan =-=θ，θ=52︒59'13.74">45︒。
9.5.3沉降系数计算1. 沉井自重计算 (1).第一节沉井自重砼重度 1γ=25 kN/m3体积 V 1=[(52-4.42)π+(16×10-16×8.8)]×3.5+[(1+1.5)/2×0.7+1.3×2.0]×(16×2+2×3.7×π)+2×0.8×7.4×2+0.52/2×8×2=129.2+192.0+25.68=346.9 m3自重 Q 1=346.9×25=8673 kN (2).第二节沉井自重砼重度 2γ=25 kN/m3体积 V 2={(5.12-3.72)π+[16×10.2-(3.6×2+7.2)×7.4+2/5.02×8]}×5.0=(38.7+57.6) ×5.0=481.5 m3自重 Q 2=481.5×25=12037.5 kN (3). 第三节沉井自重砼重度 3γ=25 kN/m3体积 V 3={(5.22-3.72)π+[(16×10.4)-(3.6×2+7.2)×7.4+0.52/2×8]}×5.0={41.9+60.8}×5.0=513.5 m 3自重 Q 3=513.5×25=12837.5 kN (4).底节沉井自重砼重度 4γ=25 kN/m3体积 V 4={(5.32-3.72)π+[(16×10.6)-(3.6×2+7.2)×7.4+0.52/2×8]}×6.0={45.2+64.04}×6.0=655.4 m 3自重 Q 4=655.4×25=16385.0 kN沉井自重：∑Q=8673+12037.5+12837.5+16385=49933 kN (5).盖板：砼容重 5γ=25 kN/m3体积 V 5=[(5-0.6)2π+16×(10-1.2)]×3.5=705.7 m 3自重 Q 5=705.7×25=17642.5 kN (6). 封底：砼容重 6γ=24 kN/m3体积 V 6=[3.72π+(3.6×2+7.2)×7.4-0.52/2×8]×4.5=148.6×4.5=668.6 m 3自重 Q 6=668.6×24=16046.4 kN∑Q =654321Q Q Q Q Q Q +++++=8673+12037.5+12837.5+16385.0+17642.5+16046.4=83621.9 kN2.浮力计算（按一半计算）Q '=（346.9+481.5+513.5+655.4）/2×10=9986.5 kN3. 沉降系数计算f =(18+30)/2=24，设计取22.5h =21.5mu =2πr+16×2 =64.7 m∑=u h f T =22.5×21.5×64.7=31299.0 kNT Q Q K '-==276.10.312995.998649933=-9.5.4地基应力计算1.垂直力(1).沉井重（包括封底、盖板）Q=83621.9 kN (2). 井内填充γ=20 kN/m 3Q =[3.72π+(3.6×2+7.2)×7.4]×12.5×20=1869.6m 3×20=37392 kN(3).墩身Q=16905 kN (4).上部结构：恒+汽+附 N 1=164745.08 kN 恒+地 N 2=155608.01 kN (5)沉井底总垂直力N 1=164745.08+16905+37392.0+83621.9=302663.98 kN N2=155608.01+16905+37392+83621.9=293526.91 kN 2.沉井底弯矩总弯矩 M 1=130557.99 m kN ⋅ M 2=227271.75 m kN ⋅ 3.地基应力 (1).地震力情况A=5.32× π+16×10.6=257.8m 2323233.4166/6.10166.10098.06/098.0m bh d W =⨯+⨯=+=kPa W M A N 5466.11383.41675.2272718.25791.29352622±=±=±=σ kPa kPa 4600][6.1684max =<=σσ kPa kPa 4600][6.592min =<=σσ(2). 正常组合kPa W M A N 3140.11743.41699.1305578.25798.30266311±=±=±=σ ][1488max σσ<=kPa []σσ<=kPa 860min(3). 施工阶段kN N 2935271.15560816905373929.836213=+++= m kN M ⋅=38.3409703kPaW M A N 05.81958.11383.41638.3409708.25729352733±=±=±=σ kPa 63.1957max =σ kPa 53.319min =σ9.5.5封底砼计算1.基底应力作为作用封底砼上的竖向反力1p =1957.5 kPa 2. 孔内填充物的重量（包括封底砼重） 孔内填充物 ≈γ 2 0 kN/m 32p =14×20+4.5×24=280+108=388 kPa 3. 封底砼底面所受净竖向反力21p p p -==1569.5 kPa4. 按周边简支双向板计算：计算跨径8.9×7.6m （见9-41）85.0/=g x l l ，当μ=0时x M =0.0506×1569.5×7.62=4587.1 kN ·myM =0.0348×1569.5×7.62=3154.8 kN ·m 6/1=μ时M x (μ)=M x +μM y =4587.1+1/6×3154.8=5112.9 kN ·m M y (μ)=M y +μM x =3154.8+1/6×4587.1=3919.3 kN ·m 5. 封底砼顶面的拉应力kPakPa W M wl x lx 800][8.4777.109.5112)(=<===σσμωkPa kPa wl ly 800][3.3667.103.3919=<==σσω6.封底砼按受剪计算（见图9-42）σmax =1957.5 kPa σmin =319.5kPaP 1=kPa 5.11382/)5.3195.1957(=+P 2=388.0 kPa作用在井孔范围内的封底砼的竖向反力： P =P 1-P 2=1138.5-388=750.5 kPa 井孔范围内封底砼底面积A=7.4×7.2=53.28 2m井孔内1.99m 范围内封底砼底面积A '=[(7.4+7.2)×]×1.99=28.108 2m 剪应力：kPa kPa A A P j 1200][1.688108.5828.535.750=<=⨯='⋅=δτ9.5.6沉井盖板计算1.顶盖按单向连续板计算（见图9-43）Q 盖板=17642.5 kN图9-41 周边简支双向板 图9-42 封底砼按受剪计算kPaq 920.8)0.80.80.8(5.176421=⨯++=Q 上部恒载=164745.08 kN kPaq 1.16810.70.72/108.1647452=⨯⨯=(2). 板内弯矩 ①. 在q 1作用下a. 边跨中(0.1/=y x L L )当μ=0时，M x =0.0340，M y =0.0249，0839.00-=x MM xmax =0.0340×92×8.02=200.2 m kN ⋅ M ymax =0.0249×92×8.02=146.6 m kN ⋅0max x M =-0.0839×92×8.02= -494.0 m kN ⋅当6/1=μ时m KN M u x ⋅=⨯+=0.2256.1466/12.200)(mkN M y ⋅=⨯+=1806/12.2006.146)(μb. 中间跨(.1/=y x l l )当μ=0时M x =0.0285，M y=0.0158，0698.00-=x M M xmax =0.0285×92×82=168.0 m kN ⋅ M ymax =0.0158×92×82=93.0 m kN ⋅0698.00max -=x M ×92×82=-411.0 m kN ⋅当6/1=μ时=)(u xM168+1/6×93=184.0 m kN ⋅=)(u y M 93+1/6×168=121.0 m kN ⋅支点力矩：M a =m kN ⋅-=--0.4532/)0.4110.494( 板内拉应力：22)(max /110002.1105.36/1225m kN W M <=⨯==μσ 支点截面：kPa110000.2225.36/10.4532<=⨯=σ（2）在q 2作用下：图9-43顶盖按连续板计算图式a.边跨中.1/=x y l l4.00.8/0.4/==y y l a 8.08/3.6/==x x l a当μ=0时M x =0.0644，M y =0.0748M xmax =0.0644×1681.1×6.3×4.0=2728.2m kN ⋅ M ymax =0.0748×1681.1×6.3×4.0=3168.8m kN ⋅ 当6/1=μ时m kN M x ⋅=⨯+=325631696/12728)(maxμ mkN M y ⋅=⨯+=362427286/13169)(max μ板内弯矩组合：M x =225+2728=2953 m kN ⋅ M y =180+3169=3349 m kN ⋅板内应力：kPakPa wl x 11000][14465.36/129532=<=⨯=σσ ][16405.36/133492wl y kPa σσ<=⨯= 支点弯矩：M 支x =mkN /2.41347.05.02953=⨯M 支y =m kN ⋅=⨯6.46887.05.03349][20255.36/12.41342wl x kPa σσ<=⨯=支 ][22965.36/16.46882wl ykPa σσ<=⨯=支(3). 配筋计算（略）3.沉井盖板按深梁计算 (1).深梁纵向受拉钢筋： a. 支点：Z=0.2⨯(1.5h+L)=0.2⨯(1.5⨯3.5+8.0)=2.65 m24)(4.57265340025.1102.4134cm Z R r M A g s x x g =⨯⨯⨯==选10Φ28A g =61.53cm 224)(05.65265340025.1106.4688cm Z R r M A g s y y g =⨯⨯⨯==选11Φ28 Ag=67.7cm 2b. 跨中240.41265340025.1102953cm A gx =⨯⨯⨯=选11Φ22 A g =41.8cm 2 245.46265340025.1103349cm A gy =⨯⨯⨯=选10Φ25 A g =49.09cm 2(2).剪力计算：95.0=b r 25.1=c r 2/1455.14cm kg MPa R a ==bh R r r Q a c bj 02.0≤=kN kg 0.7714771400350100014525.195.002.0==⨯⨯⨯⨯21/0.20270.70.72/1)]11.23896.988(3.179203.101.155598[2.1m kN q =⨯⨯+⨯+⨯+⨯=22/3.1108)888(5.176422.1m kN q =⨯++⨯=kN l q c q Q j 2.44952.4414054283.11020.420272221=+=⨯+⨯=+=9.5.7底节沉井纵向破裂计算1. 截面特性计算(见图9-44)截面积：=F 0.1×1.99+1.5×1.99×0.5+1.6×4.01=0.199+1.493+6.416=8.108m 2 截面重心轴位置y x 、：mx 756.0108.81328.58959.00995.0108.85.06.1416.6)5.13/11.0(493.15.099.11.0=++=⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯=my 57.2108.8864.12977.6996.0108.85.001.4416.6)01.499.13/1(493.1)01.45.099.1(99.11.0=++=⨯⨯++⨯⨯++⨯⨯⨯=图9-44 底节沉井截面特性计算 图9-45底节沉井排水下沉时的计算截面(单位：cm ）截面惯性矩I4232383.1842.1133.078.18.28)3/99.157.26(2/99.15.136/99.15.1)57.23(66.112/66.1m I y y =--+=--⨯⨯-⨯--⨯⨯+⨯=-2. 底节沉井井壁沿周长每米宽荷载m kN Fr q /7.20225108.8=⨯==3. 底节沉井抽除支承垫木或按排水下沉时的计算（见图9-45）5.1509.260.1060.26>==B L所以，两支点间按 0.63L=0.63⨯26.6=16.758m (1). 每对支点反力R ①刃脚部分：21692.12/99.15.199.11.0m A =⨯+⨯=截面重心至外壁的距离： mx 535.0692.1)3/5.11.0(99.12/5.12/1.099.11.0=+⨯⨯+⨯⨯=1n =[2π×(1.6+3.7-0.535)+16⨯2]⨯1.692⨯25=61.94⨯1.692⨯25=2620.1 kN②井壁A 2=1.6⨯4.01=6.416m 2 n 2=[2π×(3.7+0.8)+16×2]×6.416×25=60.27×6.416×25=9667.3kN ③隔墙： A 3=（0.8×7.4+0.42×4/2×2=12.48m 2 n 3=12.48×(6.0-0.5)×25=1716.0kNkN R 7.70012/)17163.966701.262(=++= (2). 每对支点截面上的力矩M 01.4)3.5/379.0(tan 1=='-αα=90︒-4.1︒=85.9︒ 或 α=1.499 rad 园弧重心至支承点联线的垂直距离)cos /(sin 1ααα-=a ym 699.2594.0544.4)9.85cos 499.1/9.85(sin 544.4=⨯=︒-⨯=0.7453699.27.202544.4499.12210=⨯⨯⨯⨯==rqy M αm kN ⋅支点截面砼的拉应力：kPa kPa I y M y y 15500.50983.18257.20.745320<=⨯⨯==-σ(3). 跨中力矩M)4.02/2.7(255.54.78.0)6.38.06.3()]6.38.06.3()(3)(2[544.42/758.1622233+⨯⨯⨯⨯-++⋅-+++-⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=q d D d D q R M ππ481487.202]8)7.33.5(3)7.33.5(2[7.202544.4579.127.700122233⨯-⨯-+-⨯-⨯⨯⨯⨯-⨯=ππ0.445083256129732733788074=---=m kN ⋅ 跨中截面砼的拉应力：kPakPa I y M w y y 145000][0.287283.182)57.25(445082)5(=<=⨯-⨯=-=-σσ(4).支点截面剪应力： kPakPa F rq R 85000][3925.2615.1108.827.202544.4499.127.70015.1225.1=<=⨯=⨯⨯⨯⨯-⨯=-⨯=τατ4. 按不排水下沉时检算(1).支承于短边的两端点（见图9-46） 支点反力 R=7001.7 kN 跨中弯矩：m kN M ⋅=---=+⨯⨯⨯⨯-⨯-+-⨯-⨯⨯⨯-⨯=453683256129733152693123)4.02/2.7(255.54.78.0827.202]8)4.76.10(3)4.76.10(2[7.202544.42/60.267.70012233跨中截面砼拉应力[]w g kPa g I y M σσ<=⨯-⨯=--=292783.182)57.25(453682)5(图9-46 底节沉井不排水下沉时支承于短边的两端点 图9-47 底节沉井不排水下沉时支承于长边的中点(2). 支承于长边的中点（见图9-47） 支点截面砼力矩：m kN M o ⋅=++=⨯⨯⨯⨯+⨯+⎢⎢⎣⎡⎥⎦+-⨯⨯⨯=4775532563.1297315260.4255.54.78.087.2028)4.76.10(37.202544.4222支点截面砼的拉应力：w σ=gI g g -⨯247755=83.18257.247755⨯⨯=3259][w kPa σ<9.5.8沉井各部分内力计算1. 沉井外力计算（见图9-48） (1). 沉井沉至中途计算（排水） 土深h E =13m水深h W =11.4m水面上土厚m h E 6.10=刃脚入土深h 1=1.0m 沉井总高度21.5m a. 土压力、水压力计算： )2/45(tan 200ϕγα-= E E h p =19⨯1.6⨯)2/5.3445(tan 2-=8.4 kN/m)2/45(tan 20ϕγ-+= w E E h p p =kPa 6.77)2/3.3245(tan 4.11204.82=-⨯⨯+kPah p w w 57104.115.05.0=⨯⨯==水γ)2/45(tan )(20ϕγ--+=' h h p p w E E=kPa 5.65)2/3.3245(tan )99.14.11(204.82=-⨯-⨯+kPa h h p w w1.4710)99.14.11(5.0)(5.0=⨯-⨯=-='水γ图9-48 沉井外力计算(2). 沉井每米宽自重沉井自重 Q=16385+12837.5+12037.5 =4126 kN216)8.07.3(24126⨯++==πu Q G =684.5 kN/m(3). 单位周长内井壁平均土压力E 0=w EE E E h h ⨯+︒+︒︒22ρρρ=4.1126.774.826.14.8⨯++⨯=6.72+490.2 =496.9 kN/m(4). 井壁摩擦力计算T 0=005.0fA E 取最小值0.5E 0=0.5⨯496.9=248.5 kN/m f =(18+30)/2=24KN/m 2fA 0=24⨯[2π⨯(3.7+0.8)+16⨯2]=24⨯60.27=1446.5KN/m 故 T 。
给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计 (6)构造要求
构造要求7.1 一般规定7.1.1 沉井平面宜对称布置，矩形沉井的长宽比不宜大于2。
7.1.2 沉井平面重心位置宜布置在对称轴上，平面重心的竖向连线宜为竖直线。
7.1.3 现浇钢筋混凝土大型沉井分节制作时，对上节沉井井壁应增加水平构造钢筋。
7.1.4 受力钢筋的最小配筋率，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069的规定。
7.1.5 沉井内受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm。
7.1.6 当沉井位于航道内时，应采取防撞措施或保护措施。
7.2 基本构造7.2. 1 沉井平面分格净尺寸不宜小于3.0m。
沉井作为顶管工作井时，分格尺寸应满足顶管施工工艺要求。
7.2.2 当沉井在人工筑岛上制作时，人工筑岛的基本构造应满足下列规定:1 岛面标高应比施工期最高水位高500mm以上。
2 岛面尺寸应等于沉井平面尺寸加施工护道宽度，护道宽度不宜小于2m。
3 围堰的设计应考虑沉井重量对围堰产生的附加侧压力作用。
4 筑岛材料宜采用砂土。
7.2.3 应将水位控制在沉井起沉标高以下不小于500mm。
7.2.4 刃脚的踏面底宽宜为150～400mm，刃脚斜面与水平面夹角宜为50°～60°。
当遇坚硬土层时，刃脚的踏面底宽可取150mm，刃脚斜面与水平面夹角应取60°，并宜在刃脚的踏面外缘端部设置钢板护角(图7.2.4)。
7.2.5 沉井下沉前，刃脚内侧(包括凹槽)及底梁和隔墙二侧均应打毛。
打毛范围不应小于封底混凝土和底板混凝土的接触面。
7.2.6 刃脚的长度必须满足封底混凝土厚度的要求。
7.2.7 刃脚的配筋应符合下列规定:1 刃脚的竖向钢筋应设置在水平向钢筋的外侧，并应锚入刃脚根部以上。
2 刃脚的里、外层竖向钢筋间应设置φ6～φ8拉筋，拉筋的间距可取300～500mm。
7.2.8 沉井的封底应符合下列规定:1 通过降水进行干封底时，应待封底混凝土强度等级达到设计要求后，方可停止降水。
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常水位（m）13.5洪水位（m）
22
承台顶高（m）9承台底高（m）1承台厚度（m）8封底厚度（m）6围堰顶高18围堰底高
-5围堰高度23
钢围堰内径（m）15钢围堰内周长（m）94.2590等分圆心角2φ
4钢围堰壁厚（m） 1.5围堰内砼高度（m）9.50空心围堰壁高（m） 4.00
钢围堰外径（m）16.5钢围堰外周长（m）103.6790等分圆切角φ
2竖向加劲肋尺寸I10外壁竖肋间距（m）0.58内壁竖肋间距（m）0.52sin(φ)
0.0349围堰外侧环撑材料T150*150*8围堰内侧环撑材料T150*150*8环撑间距
围堰格撑材料L75*10
围堰格撑α值26.7围堰格撑β值28.7cos(β)/sin(φ)25.1335cos(α)
0.8934cos(β)=cos（α+φ）0.877
25.13350.06180.12860.06561.7705
0.0747
P1
N1N2N3水位γ环撑间距（Δh）
γ*h*Δh
γ*h*Δh*2*φ*R
见下式见下式见下式01200.000.000.000.000-1122 2.3068.6635.01-1.393-2124 4.61137.3370.02-2.786-3126 6.91205.99105.03-4.179-41289.22274.65140.04-5.572-5115 5.76171.6687.52-3.482-6116 6.91205.99105.03-4.179-71178.06240.32122.53-4.875-81189.22274.65140.04-5.572-911910.37308.99157.54-6.268-10111011.52343.32175.05-6.965-11111112.67377.65192.55-7.661-1210.78.49.68288.39147.04-5.850-1310.79.110.48312.42159.29-6.338-1410.79.811.29336.45171.54-6.825-1510.710.512.10360.48183.80-7.313-1610.711.212.90384.52196.05-7.800-1710.711.913.71408.55208.30-8.288-1810.5910.37308.99157.54-6.268-1910.59.510.94326.15166.29-6.616-2010.51011.52343.32175.05-6.965-2110.510.512.10360.48183.80-7.313-2210.51112.67377.65192.55-7.661-23
1
0.5
11.5
13.25
394.81
201.30
-8.009
;;
钢围堰计算
钢围堰不同水深环撑受力
根据下表设计sin(φ)(cos(α)+cos(α+φ))cos(β)*φ+π*sin（φ）*cos（α）
（π*sin（φ）-φ）*cos（β）
cos(α)+cos（α+φ）
π*sin（φ）-φ。