CECS137-2015 给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程标准

'CECS137:2015中国工程建设协会标准给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程Specificationforstructuraldesignofreinforcedconcretesinkingwellofwatersupplyandsewerageengineering中国计划出版社 中国工程建设协会标准给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程SpecificationforstructuraldesignofreinforcedconcretesinkingwellofwatersupplyandsewerageengineeringCECS137:2015主编单位：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司批准单位：中国工程建设标准化协会施行日期：2015年7月1日中国计划出版社2015北京 中国工程建设标准化协会公告第197号关于发布《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》的公告根据中国工程建设标准化协会《关于印发（2008年工程建设协会标准制订、修订计划（第二批）〉的通知》（建标协字〔2008〕98号）的要求，由上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司等单位全面修订的《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》，经本协会贮藏构筑物专业委员会组织审查，现批准发布，编号为CECS137:20日，自2015年7月1日起施行。原《混凝土水池软弱地基处理设计规范》CECS137:2002同时废止。中国工程建设标准化协会二。一五年四月十六日 前言根据中国工程建设标准化协会《关于印发（2008年工程建设协会标准制订、修订计划（第二批）〉的通知》（建标协宇〔2008〕98号）的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结近年来国内外给水排水工程钢筋泪凝土沉井结构设计的工程实践经验，与国内相关标准协调，并在广泛征求意见的基础上，修订了《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》。《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》是我国唯一的一本沉井设计方面的专项标准。自颁布实施以来得到了广泛应用。本次修编总结了该规程近十年来的应用情况，吸收了国内的工程实践经验，并参考了国内外相关资料，对原规程做了充实和完善。特别是圆形沉井的水平受力，通过沉井下沉过程中倾斜状态的受力分析研究，对沉井结构设计公式做了补充。本规程共分7章和4个附录，主要内容包括：总则，术语和符号，材料，结构上的作用，基本设计规定，沉井下沉和结构计算，构造要求等。本规程修订的主要技术内容是：1.根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010对第6.1.13条沉井水下封底棍凝土厚度的计算公式（6.1.13）作了相应调整；2.第6.2.2条沉井刃脚向外弯曲的计算，可以考虑沉井自重Nl的作用，按压弯构件进行配筋计算；3.第6.2.3条圆形沉井水平配筋计算，根据不同土质情况，可按两种模式计算；4.第6.2.9条圆形板的计算内容由正文改为列入附录C;.1- 5.第7.2.4条刃脚构造增加了（f)形；6.附录B圆形沉井倾斜状态的内力计算新增内容，是全新的圆形沉井计算模式。本规程由中国工程建设标准化协会贮藏构筑物委员会CCECS/TClO）归口管理，由上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司负责解释。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（上海市中山北二路901号，邮政编码：200092）。主编单位：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司参编单位：上海基础工程有限公司湖北省电力勘测设计院主要起草人：葛春辉陈顺彭夏军王恒栋王广平王荣文周质炎姜春辉方国和董亚军徐俊强健王建伟主要审查人：比世杰苏发怀郭天木王乃震舒亚俐范民权李耀良徐震·立· 目次I总则…………………………………………………（1)2术语和符号………………………………………………(2)2.1术语……………………………………………………（2)2.2符号……………………………………………………（2)3材料…………………………………………………（4)4结构上的作用……………………………………………(6)4.1作用分类和作用代表值…·4.2永久作用标准值……4.3rlf变作用标准值和准永久值系数…………………………（自）5基本设计规定……………………………………………(12)5.1→般规定………………………………………………门们5.2承载能力极限状态计算5.3正常使用极限状态、验算…………………………………（15)6沉井下沉和结构计算……………………………………门们6.1一般规定………………………………………………门们6.2圆形沉井………………………………………………(24)6.3矩形沉井………………………………………………(31)7构造要求…………………………………………………(36)7.1一般规定………………………………………………(36)7.2基本构造……·附录A钢筋混凝土沉井结构构件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圆形沉井倾斜状态的内力计算……………………（45)附录C带中隔墙圆形沉井的内力计算……………………（49) 附录D圆形沉井底板在均布荷载作用下的弯矩计算……（55)本规程用词说明·引用标准名录··附：条文说明•2• Contents1Generalprovisions………………………………………(1)2Termsandsymbols………………………………………(2)2.1Terms…………………………………………………(2)2.2Symbols………………………………………………(2)3Materials…………………………………………………(4)4Structureontheaction…………………………………(6)4.1Effectofclassificationandrepresentativevalue……………(6)4.2Characteristicvalueofpermanentaction…………………(6)4.3Valueofvariableactionandquasipermanentvalueofthecoefficient………………………………………(8)5Basicdesignrequirements………………………………(12)5.1Generalrequirements……………………………………(12)5.2Ultimatelimitstates……………………………………(13)5.3Serviceabilitylimitstates………………………………(15)6Sinkingandstructuralcalculation………………………(18)6.1Generalrequirements……………………………………(18)6.2Circularsinkmgwell……………………………………(24)6.3Rectangularsinkingwell…………………………………(31)7Detailingrequirements……………………·…………..(36)7.1Generalrequirements……………………………………(36)7.2Basicdetailing…………………………………………(36)AppendixACalculationformaximumcrackofreinforcedconcretesinkingwellstructuresectionunderflexuralorlargeeccentricity•3• tensilestate…………………………………(42)AppendixBInternalforcecalculationofcircularsinkingwelltiltstate………………………(45)AppendixCThecalculationofinternalforcesofcircularsinkingwellwithpartitio口…………………（49)AppendixDCircularsinkingwellbottomplateunderuniformbendinghugeloadcalculation……(55)Explanationofwordinginthisspecification………………(57)Listofquotedstandards……………………………………(J吕）Addition:Explanationofprovisions………………………(59)•4• 1总则1.o.1为在给水排水工程钢筋棍凝土沉井结构设计中贯彻国家的技术政策，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给水排水工程钢筋氓凝土沉井结构设计，除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。.1i- 2术语和符号2.1术语2.1.1沉井sinkingwell在地面制作后，从井内部取土下沉至预定标高的结构。2.1.2干式沉井drysinkingwell使用时井内元水的沉井。2.1.3刃脚cuttingcurb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。2.1.4排水下沉sinkingbydrainage沉井下沉过程中，在取土作业时排除井内积水。2.1.s不排水下沉sinkingwithoutdrainage沉井下沉过程中，在取土作业时不排除井内积水。2.2符号2.2.1作用、作用效应和抗力：Eeµ.k一一主动土压力合力标准值；E内被动土压力合力标准值；fk~井壁外侧土的摩阻力标准值；Fe川主动土压力标准值；Fvk～－二被动土压力标准值；F机k流水压力标准值；F川←一一水的浮托力标准值；R一←结构构件抗力设计值；wmax→一混凝土构件的最大裂缝宽度。•2• 2.2.2材料性能：Fi~t昆凝土的抗冻等级；Pi←一、混凝土的抗渗等级。2.2.3几何参数：h，一一沉井水下封底混凝土厚度；h1一→刃脚斜面垂直高度；hr一一顶管顶力至刃脚底部的距离；H沉井入土深度；re圆形沉井井壁中心半径。2.2.4设计系数：走a一一主动土压力系数；儿被动土压力系数；k,,下沉系数；走＇＇·阿一一下沉稳定系数；也w一一抗浮系数；k，一一抗滑移系数；kov抗倾覆系数。•3• 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？昆凝土强度等级不宜低于C20。3.0.3凡有抗渗要求的沉井，壁板和底板泪凝土的抗渗等级应通过试验确定，并应符合表3.0.3的规定。表3.0.3混凝土抗渗等级的最大水头与混凝土壁板厚度的比值iw抗渗等级Pi30PS注：混凝土抗渗等级Pi系指，龄期为28d的混凝士试件，施加t×0.!MPa水压力后满足不渗水的指标，其中i为4、6、So3.0.4最冷月平均气温低于一3℃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的规定采用。抗冻？昆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冻融循环次数最冷月平均气温二＂100Y,z(4.2.31)走µ＝时（45°十号）(4.2.3-2)式中：Frk地下水位以上的被动土压力标准值CkN/m2);kl"一一被动土压力系数。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：F".,k＝走ρ［Y,zw十r",(z•Zw)](4.2.33)式中：F"rk地下水位以下的被动土压力标准值CkN/rn2）。3对地面水平，多层土层的被动士压力标准值应按下式计算P「lFl""·式中：F,准值CkN/rn2):;走pn－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lOkN/rn＇；污水的重度根据水质可取lOkN/m＇～10.8kN/rn"o4.3可变作用标准值和准永久值系数4.3.I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.OkN／时，准永久值系数可取0.404.3.2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lOkN/m2;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符合下列规定：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，应根据设计水位按下式计算确定（图4.3.的。流水压力的准永久值系数，应按本节第4.3.3条第3款的规定确定。yV"Fdw.k二ndkr」~A(4.3.4)"2g•9• 式中：Fd川流水压力标准值（kN);走f作用在沉井上的水流力系数，可按表4.3.41采用；nd淹没深度影响系数，按表4.3.4亿采用，对于非淹没式应为1.0;几一二水的重度（kN/m3);vw一一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一一沉井的阻水面积（m2），深度计算至最低冲刷线处。片’’’’＋I==、、、、〈主、〈生(a）非淹没式(b）淹没式图4.3.4作用在沉井上的流水压力1沉井中心；2设计水位；3河床线；4最低冲刷线表4.3.4-1水流力系数k,沉井体型方形矩形圆形尖端形长圆形kr1.471.28o.780.690.59表4.3.4-2淹没深度影晌系数n.doIHdIo.50I1.ooI1.50I2.ooI2.25I2.50I3.ooI3.so二主6.0n"1o.70Io.89Io.96Io.99I1.ooIo.99Io.99Io.970.84注：d。一沉井中心至水面的距离；Ho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：l作用在沉井上的融流冰块压力标准值可按下式计算：•10• F1k=mhf1bt1(4.3.5)式中：Fik－一沉井上融流冰块的压力标准值CkN);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；!1一→←冰的极限抗压强度CkN/m2），初融流冰水位时按750kN/m2采用；b作用面宽度（m);t1冰厚（m），按实际情况确定。表4.3.5尖端形沉井体型系数m.沉井迎水流面的角度45"60"75"90"120。m,,0.600.650.690.730.812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国家现行有关标准或当地的经验公式确定，其准永久值系数可取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，其准永久值系数可取0。•11• 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，其余均应采用分项系数设计表达式。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应采用标准值。沉井的工作特征设计系数应符合表5.1.4的规定。表s.1.47冗井的工作特征设计系数1作特征设计系数下i51ι：注I.05下沉稳定ι＇·＇二o.8～（）日抗滑动点二三1.30抗倾覆k川、二三I.30krw二三I.0（不计侧壁摩阻力）抗上浮走fw二三1.15（计侧壁摩阻力）注．稳定验算公式见沉井下沉及结构计算条款。5.1.5当用作建（构）筑物基础时，沉井的地基承载力和变形验•12• 算，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定执行。5.2承载能力极限状态计算s.2.1沉井结构构件按承载能力极限状态计算时，应满足下式要求：γ。S运R(5.2.1)式中：Y。一－－结构重要性系数，沉井安全等级可取三级，重要性系数取1.0;s重要效应组合的设计值；R→一－结构构件抗力的设计值，按现行国家标准付昆凝土结构设计规范》GB50010的规定确定。5.2.2沉井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：I强度计算的作用效应基本组合设计值应按下式计算：S=2=r(;,C（凡叶γ01Co1Q1k＋ψ，2=yQjCQjQjk(5.2.21)式中：只.；第1个永久荷载的分项系数；儿、儿分别为第一个和第j个可变荷载的分项系数；G;k第1个永久荷载的标准值；Qlk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一一第J个可变荷载的标准值；C；；、Co1,CQi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；你→一可变荷载的组合值系数，取0.9。2永久荷载分项系数应按表5.2.21的规定采用。13• 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I.00i冗井内水压I.27；当对结构有利时取I.00沉井外士压1.27；当对结构有利时取1.003可变荷载分项系数应按表5.2.22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I.40地面i舌荷载1.40地下水压力I.27顶管的顶力I.30流水压力1.40融流冰块压力I.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按表5.2.2~3确定。表5.2.2-3不同工况的作用组合作用项目永久作用口I变作用工资目结构沉井内沉井外顶板沉井外顶管流水融流冰白雪水压土压活荷载水压顶力压力压力G1G2G:iQ,Q1Q:iQ1Qc,工作井/6/、／/施工期间非工作井/6//陆地沉井沉井内元水、、／///使用期间沉井内有水、／/-J、j-J•14• 续表5.2.2-3作用项目11<久作用可变作用项目结构沉井内沉井外顶板沉井外顶管流水融流冰自京水压士压活荷载水压rn力压力压力G1G。c,Q,Q1QiQ飞Q日工作井/6///施工期间非工作井/6/、、／"1江心沉井沉井内无水/000//使用期间沉井内有水、J0、／、／//、J注：1符号”、／”表示排水下沉沉井的作用项目，2符号“A”表示带水下沉沉井的农久作用项目。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：丘1＝三jC;;G;k十C0,Q1k十功，~CQjQjk(5.3.2)】0~2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本规程表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：Sd=2=CGι《＋2=CQjsfiιtiQjk(5.3.3)式中：轧第j个可变荷载的准永久值系数。2准永久组合应根据沉井所处的环境及其工况按本规程表5.2.2-3选取不同的作用项目组合。5.3.4钢筋？昆凝土沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，抗裂度验算应符合下列规定：1对轴心受拉构件，应满足下式要求：Nk~r(5.3.4-1)A＂＋αEA白＂＂＂＂α＂｝tk式中：Nk~一构件在作用效应标准组合下，计算截面上的纵向力CN);f,k一一－t昆凝土轴心抗拉强度标准值CN/mm2），按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用；A＂一一混凝土净截面面积（mm2);人验算截面内纵向受拉钢筋的总截面面积（mm2);αE钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；α「一－混凝土拉应力限制系数，取0.87。2对小偏心受拉构件，应满足下式要求：队（午十土）~川k(5.3.42)YWoAo式中：eo一－一纵向拉力对截面重心的偏心距（mm);Wo构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩（mm:•);Ao一一←构件换算截面面积（mm2);y受拉区混凝土的塑性影响系数，按现行国家标准《？昆凝土结构设计规范》GB50010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16• 受压时，最大裂缝宽度限值wmax应按表5.3.5确定。表5.3.5沉井的最大裂缝宽度限值（mm)类别创mnx污水构筑物0.20净水构筑物0.25注：沉井下沉施1：期fs］.裂缝不应大于0.3mm,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，最大裂缝宽度可按本规程附录A计算确定。5.3.7当沉井平台梁支承坚向传动装置设备时，应按作用效应准永久组合进行变验算，其挠度计算值应满足下式要求：ω三三__l__L(5.3.7)~750式中：ω飞l支承梁的挠度计算值（mm);L一一支承梁的计算长度（mm）。•17• 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井壁外侧与士层间的单位摩阻力标准值儿，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J.(kPa)土层类别fk土层类别fk流塑状态新性士10~15砂性土12~25可塑、软塑状态秸性士12~25砂砾土15~20硬塑状态和性土25~50卵石18~30泥浆套3~5注：1当井壁外侧为阶梯型并采用灌砂助沉时，灌砂段的单位摩阻力标准值可取7kPa~IOkPa;2气幕减阻时，白I按表中摩阻力乘0.5～0.7系数。2当沿沉井下沉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：三fk;h,,(6.1.1)fka=~←一一2-::h,,式中：fka－多土层单位摩阻力标准值的加权平均值CkPa);fk；一－一第i层土的单位摩阻力标准值＜kPa），按表6.1.1选•18• 用；h，；－第1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.l(a）采用；当井壁外侧为阶梯形时，可按图6.1.l(b)采用。叫什eev、w、于gmlhh迦gmlk出同院哇抖斗(a）直壁式井壁外侧(b）阶梯式井壁外侧图6.1.1摩阻力沿井壁外侧分布6.1.2沉井下沉系数应满足下列公式要求：k，，注1.05(6.1.21)k,,=CG;kFrw.k)/Frk(6.1.22)式中：扎下沉系数；G;k一一－沉井自重标准值（包括外加助沉重量的标准值）CkN);Fw.k一←←下沉过程中水的浮托力标准值CkN);Frk一一井壁总摩阻力标准值CkN）。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，井满足下列公式的要求： ι＇·＇=0.8~0.9(6.1.3-1)k,G;k-F~wk(6.1.3-2)F"rw+Rb式中：k"·"下沉稳定系数；F"rw.k→一验算状态下水的浮托力标准值（kN);F~w验算状态下井壁总摩阻力标准值（kN);Rb一一沉井刃脚、隔墙和底梁下地基土的极限承载力之和(kN），当无极限承载力试验资料时，可按表6.1.3选用。表6.1.3软弱土层极限承载力参考表｛kPa)土的种类极限承载力泥炭60~70淤泥80~100淤泥质教土10~1206.1.4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，并满足下列公式的要求：走fw二三1.00（不计侧壁摩阻力）(6.1.4-1)G;k走f盯＝一？一(6.1.4-2)川F~w.k式中：走fw沉井抗浮系数；F~w.k一一基底的水浮托力标准值（kN）。6.1.5当封底棍凝土与底板间有拉结钢筋等可靠连接时，封底棍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：I抗滑移验算应满足下列公式要求：ι二三1.3(6.1.6-1)走－r;Epk十Fbr.k(6.1.6-2)E,µ,k•20• 式中：ι沉井抗滑移系数；7厂一被动土压力利用系数，施工阶段可取0.8，使用阶段可取0.65;Ee,,.Eνk沉井前侧被动士压力标准值之和CkN);Fnr.k沉井底面有效摩阻力标准值之和CkN）。2抗倾覆验算应满足下列公式要求：走。v二三1.5(6.1.63)k2=Moov.k(6.1.6-4)2=M叫式中：走ov－沉井抗倾覆系数；~Mιk一一一沉井抗倾覆弯矩标准值之和CkN•m);~M"v.k沉井倾覆弯矩标准值之和CkN•m）。6.1.7靠近江、河、海岸边施工的沉井，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及考虑下沉引起沉降的影响。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¢不得大于矿，并应满足（ρl)>O的要求。¢角应按下式计算：1.0m时，人可按1.Om计算；RJ刃脚底端的坚向地基反力之和CkN/m);d1→一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);N1刃脚根部的竖向轴力计算值CkN/m);g1一一一刃脚的结构自重CkN/m);α一一一刃脚的底面宽度（m);。一－刃脚斜面的水平夹角；β）刃脚斜面与土的外摩擦角，可取等于士的内摩擦角，硬土可取30。，软土可取20。；b－刃脚斜面入土深度的水平投影宽度Cm)o•25• Md:"始沉标高啊V(F叩1(a）竖向的向外弯曲(b）竖向的向内弯曲图6.2.2刃脚计算简图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)]:M1工士（2Fep1十F:p1川(6.2.25)式中：Fep1一一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);F:p1沉井下沉到设计标高时，沉井刃脚根部处的水、土侧压力计算值。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：Ns=P1r民(6.2.2-6)式中：Na~刃脚承受的环向拉力（kN);r，一一刃脚的计算中心半径（m）＇取刃脚截面P1作用点的中心半径。•26• 5计算刃脚foJ外弯曲时，可考虑沉井自重轴压力凡的作用，按压弯构件配筋；6圆形沉井的刃脚力矩对井壁竖向配筋影响，可根据筒壳两端自由．应按筒壳下端有弯矩作用的图式计算。6.2.3不带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按下列规定计算：1当下沉区域土质均匀、不存在特别软弱的土质时，可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在互成90°的两点处土的内摩擦角差值为4。～8°0内力可按下列公式计算（图6.2.3):NA＝户八r《Cl+0.7854旷）(6.2.31)NB＝ρAr,Cl+o.5旷）(6.2.3-2)MA=0.1488pAr~w"(6.2.33)MB=-0.1366pAr;w"(6.2.3-4)w"一一一－－－－一－PH11(6.2.35)PA式中：NA一二A截面上的轴力CkN/m);r,沉井井壁的中心半径（m);NilB截面上的轴力CkN/m);MAA截面上的弯矩［CkN•m)/m］，以井壁外侧受拉取负值；MBB截面上的弯矩［CkN•m)/m];ρ八、A一→－井壁外侧A、B点的水平向土压力CkN/m勺。Ps亏h；二l+ro"sinB)叶NArA图6.2.3圆形沉井井壁计算•27• 2当下沉区域有较厚的杂填土、士质变化复杂或沉井下沉深度内存在软弱土层可能发生突沉时，宜采用考虑沉井倾斜理论的分析方法计算内力。内力计算可按本规程附录B的规定执行。6.2.4带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中和使用阶段的井壁内力，可沿不同高度截取闭合圆环按平面结构计算，计算时假定井壁在同一水平圆环上的土压力均匀分布。各截面的内力可按本规程附录C计算确定。6.2.5单孔、双孔圆端形沉井（图6.2.日，在下沉过程中井壁的内力，可沿井壁不同高度截取闭合环形按平面结构计算。计算时假定井壁在同一水平环上的水、士压力q均匀分布，各截面的内力 表6.2.5圆端形平面框架内力系数~I.00.90.80.7。.60.50.40.3乘数M1。o.072。1660.2930.4840.759I.2472.23jqa"单孔M,。-o045-o.115-o.2270405。741I.378-2.821qa"H1。()0993。19450.28210.35900.42300.47200.5049qbN10.90070.80550.71790.64100.57700.52800.4951qb双孔M1。一0.0044-o.01570.0307-0.04710.0628-o.0760-o.0854qb"几4。-o.0001一0.00120.00360.00810.0148-o.024C0.0355qb"儿1,1。0.00050.00330.00910.01730.02670.03540.042Cqb"注：1最大正弯矩M,m.＂在y=H1/q处；2弯矩M值，＂十”值表示里皮受投产”表示外皮受拉。6.2.6顶管工作井的沉井井壁在顶管推进时的内力，应由顶力、土抗力和井周土压力叠加作用求得。6.2.7圆形顶管工作井在顶管力作用下的土抗力假定沿坚直方向按三角形分布，沿水平方向按余弦函数分布（图6.2.7）。壁板后土抗力最大值和各点内力可按下列公式计算：4P,qAmax(6.2.7-1)P，＝γpptk(6.2.72)MA=0.307qAr!;NA=-0.375qAr,(6.2.73)MB=0.068qAr;;Nll=0(6.2.7-4)Mc=0.057qAr;;Ne＝一0.125qAr,(6.2.75)式中：q/nrnx一一一壁板后土抗力的最大值＜kN/m2);P，→一一顶管力设计值＜kN);rι沉井中心半径（m);hr一一顶管力至刃脚底的距离；rp一一顶管力分项系数，取1.3;•29• P,k顶管力标准值CkN），根据本规程第4.3.6条确定：取一一一任意高度上A点的士抗力CkN/m勺。ι瓦w(a）水平向分布(b）垂直向分布图6.2.7圆形顶管井士抗力分布6.2.8圆形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定应符合下列公式规定（图6.2.8):P,k＝号CO.8Epk-E叩.k)(6.2.81)Epk二士π叫》k(6.2.8-2)E叩k=tn:rHF叩k(6.2.83)~=(hrIhrh,]I)/hr(6.2.8-4)hp=H/3C6.2.8-5)式中：P,k一一顶管力标准值CkN);~考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减系数；E内一一沉井后方被动土压力合力标准值CkN);F叩k一一刃脚底部主动土压力标准值CkN/m2);r沉井外壁半径（m);H沉井入土深度（m);Fpk刃脚底部被动士压力标准值CkN/m2);Eep.k一一沉井前方主动土压力合力标准值（kN);hp一一土压力合力至刃脚底的距离。30 主动土压力E~出F叩,k(a）平面图(b）剖面图图6.2.8圆形沉井在顶管力作用下后背土体的稳定计算6.2.9圆形沉井的底板在均布荷载作用下的弯矩可按下列规定计算：1当底板与池壁采用凹槽连接时，应按周边简支的圆板计算；2当底板与池壁采用预留插筋连接时，按周边固定的圆板计算；3圆形板在均布荷载作用下的计算公式可按本规程附录D的规定执行。6.3矩形沉井6.3.1矩形沉井应根据其下沉前的支承情况，对井壁自重作用下竖向受力进行强度计算。沉井制作采用垫木或素？昆凝土支承时，计算时的不利支承点应符合下列规定：1长宽比不小于1.5的小型矩形沉井，应按四点支承计算，定位支承点距端部的距离可取o.15LC图6.3.1)。丁叫」AUFO’lndξJ·FUHL队一」沉n卫一井－’二定赳」一位川一但承哺’Li唱、岳阳→二形壁「「支付图11占川布置-咽IJLU•31• 2长宽比小于1.5的小型矩形沉井，定位支点宜在两个方向均按本条第1款规定设置；3对于大型矩形沉井，支承点数量和尺寸可根据沉井尺寸、砂垫层厚度和持力土层的极限承载力确定。6.3.2矩形沉井刃脚的竖向弯曲内力计算应按第6.2.2条计算简图和有关规定外，尚应遵守本规程第6.3.3条规定。6.3.3矩形沉井刃脚强度计算时，可按下列规定对水平荷载进行折减：1当内隔墙的底面距刃脚底面距离不大于500mr口，或大于500mm且有垂直腋角时，作用于垂直悬臂部分的水平荷载应乘以折减系数α：o.ir:(6.3.3-1)αhi十0.osz:当α＞l时，取α＝l。式中：l1刃脚水平向最大计算跨度（m);h1刃脚斜面垂直高度（m）。2刃脚在水平方向可按闭合框架计算，作用于框架上的水平荷载应乘以折减系数卢：/3=h~(6.3.3呵2)h~+0.05l~式中：l2刃脚水平向最小计算跨度（m）。6.3.4单孔矩形沉井作为顶管工作井时，在顶管力作用下壁板可按下列规定设计：1顶管千斤顶后座尺寸宜为3m×3m（图6.3.41)，其等效荷载在壁板上的分布高度可按下列公式计算：当3000十2t运0.6lo时：b=3000+2t十0.7l。(6.3.4-1)当0.6l0豆豆3000+2t《f。时：b=0.6(3000+2t）十0.94l11(6.3.4-2)•32• 式中：b－一二等效荷载分布高度（mm);f一一壁板厚度（mm);lo侧壁的中心距（mm）。向队竹井壁fi图6.3.4-1顶力后座尺寸2当顶管力与刃脚底的距离hr注b/2时，等效荷载分布范围可按图6.3.4-2确定；计队竹1日们制Ub图户hυq4U川口效九荷＜载－时布顶古同管度力坐守图6.3.42hr斗时顶管力等2分效荷载分布高度•33• 3当顶管力与刃脚底的距离hr沉井水平截面的外包尺寸（m);hr顶管力至刃脚底距离（m）。个－－AAE~4｜｜11午qmox(a）水平分布(b）垂直分布图6.3.44顶管力作用在壁板中轴上的士抗力分布6.3.5当顶管工作井为双孔矩形沉井时，单孔顶进的土的最大抗力可按下式计算（图正6.3.5):(a）平面分布(b）垂直分布(c）透视图图6.3.5偏心顶管力作用时的土抗力分布•34• 4P,j冗井刃脚底的最大抗力：qn»>X二百；7(6.3.5)6.3.6矩形沉井在顶管力作用下，后背士体的稳定性验算应满足本规程公式（6.2.81）的要求。E,,k和E《、｝压力分布计算O被动土压力主动土压力(a）平面图(b）剖面图图6.3.6矩形沉井在顶管力作用下后背士体稳定计算6.3.7矩形沉井底板内力宜按下列规定计算：1应按钢筋混凝土底板与井壁所设凹槽或水平插筋的构造情况，确定支座条件为简支、固定或弹性固定；2可假定底板反力呈直线分布；3板的长边l1与短边乌之比l1Il2>2时，应按单向板计算，l1Ilzζ2时应按双向板计算；4设有底梁时，底板应按连续板计算。6.3.8壁板内力计算可按本规程第6.1.16条执行。•35• 7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，高宽比不宜大于2.5。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《泪凝土结构设计规毡》GB50010和《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069的规定。7.1.5沉井受力钢筋的？昆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.Om。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符合下列规定：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围堪的设计应考虑沉井重量对围堪产生的附加侧压力作用4筑岛材料宜采用砂土。•36• 7.2.3水位应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150mm～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铜板护角（图7.2.4）。ιk~(a）适用小型干封底(b）适用水下封底(c）适用无地下水(d）适用硬土地基(e）适用碎石及分化岩地基的适用薄壁沉井凹槽不削弱截面图7.2.4刃脚构造。刃脚斜面倾角，c刃脚踏面底宽；l底板；2垫层；3封底混凝土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士和底板混凝士的接触面。7.2.6刃脚的长度应满足封底混凝土厚度的要求。当刃斜面倾角。确定后，可调节刃脚直线段尺寸。7.2.7刃脚的配筋应符合下列规定：1刃脚的坚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；’37• 2刃脚的内、外层竖向钢筋间应设置向～向拉筋，拉筋的问距可取300mm～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；2对水下封底混凝士，待强度等级达到设计要求后，方可将井内水抽除。7.2.9钢筋混凝土底板的构造应符合图7.2.9的规定。注150二2150f才俨才:?cmNA、llA飞(a）带刃脚隔墙与底板连接(b）无刃脚隔墙与底板连接（适用隔墙厚度运400)2[7(c）错置底板与隔墙连接(d）底梁与底板连续图7.2.9沉井底板构造1隔墙；2底板；3封底混凝土，4底梁；5上置底板：6下置底板；7插筋•38• 7.2.10沉井井壁变截面台阶宽度可采用lOOmm～200mr凡沉井最下部台阶宜设在沉井底板以上，距底板面不应小于1.0倍凹槽处壁厚（图7.2.10）。为减少下沉摩阻力而设置的台阶应设在外侧，因受力要求设置的台阶应设在内侧。w斗j._____LJ(a）外置一级台阶(b）外宣多级台阶(c）内置台阶图7.2.10井壁变截面台阶7.2.11分节制作的沉井应符合下列规定：1沉井分节浇筑时，每节高度宜采用5m～6m，底节沉井高度宜采用4m～6m;2沉井井壁上端的环向或水平向钢筋应加强。沉井分节下沉时，每节井壁上端的环向或水平向钢筋均应加强。沉井的竖向框架在沉井下沉前应形成封闭体系。7.2.12在井壁与后烧隔墙的连接处，宜在井壁上加设腋角，并预留凹槽、连接钢筋和止水片。凹槽的深度不宜小于25mm，连接钢筋的直径和间距应与隔墙边的水平向钢筋一致。7.2.13因施工要求需弯折的预留插筋，其直径不宜大于20mm。当直径大于20mm时，插筋接头应采用钢筋接驳器或采用电焊连接。7.2.14现由钢筋混凝土沉井壁板厚度不宜小于300mmo7,2.15沉井壁板在底板厚度范围内设凹槽时，其深度不宜小于150mmo在顶管工作井承受顶力壁板的凹槽内应预留插筋（或采 用植筋）与沉井底板连接。沉井壁板在底板面上侧设凸缘时，凸缘宽度不应大于150mm（图7.2.15）。(a）井壁设凹槽；民(c）利用壁端支承底板（d）井壁设凸缘（e）不设钢筋混凝土底板（f）井壁不削弱图7.2.15井壁及底板构造1井外壁；2一凹槽；3←凸缘配筋；4预留钢筋；5凸缘；6挚层；7找平层；8永久性水下封底7.2.16不设刃脚的底梁和隔墙的底面距沉井刃脚底的距离，不宜小于500mm。7.2.17当沉井隔墙需设置施工过人洞口时，洞口尺寸可采用1.Om×2.0m。洞口应设预埋插筋，待底板浇筑完成后封闭。新旧？昆凝土的接缝应根据施工规范采取防渗措施。7.2.18为增强沉井F沉刚度所设置的隔墙或框架梁，应与井壁同时施工。7.2.19井壁框架柱宜向沉井内凸出。7.2.20沉井作为顶管工作井或接收井时，井壁预留洞口尺寸应符合下列规定：1沉井井壁预留顶出洞口的直径：对于铜管顶管不宜小于•40• (0.12m十顶管外径），对于钢筋混凝土顶管不宜小于（0.20m＋顶管外径）；2沉井井壁预留接收洞口的直径：对于钢管顶管不宜小于(0.40m＋顶管外径），对于钢筋混凝土顶管不宜小于（0.30m＋顶管外径）；3预留洞口的底与沉井底板面的距离：对于钢管不宜小于700mm，对于钢筋棍凝土管不宜小于600mm。7.2.21顶管后座面积不宜小于3m×3m。对于圆形沉井，在顶管支座处应浇制平整的钢筋海凝土后座。•41• 附录A钢筋混凝土沉井结构构件处于受弯或大偏心受拉（压）状态时的最大裂缝宽度计算A.O.I受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度，可按下列公式计算：wmax=1.句号~(1.5c+0.11t)Cl十αI)uCA.o.11)0.65元k功＝1.1-p:ζZCA.0.1-2)A,CA.o.13)p,e二飞7豆豆对受弯、大偏心受压构件取αi=O，对大偏心受拉构件取：α＝0.28I2enCA.0.14)I1十兀ι对受弯构件取α2=1.0，对大偏心受压构件取：α。＝10.2生LCA.0.15)-en对受弯构件取α2=1.0，对大偏心受拉构件取：α。＝1+0.35生LCA.0.16)-eo式中：ω最大裂缝宽度（mm);¢「一裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数，当tjJL60°65°70°75°80°85°90°α3-o1750-o.1348-o.1014一0.0725-o.0468-o.0229。α41.81931.40961.12230.91530.76260.64780.5601α50.32220.34090.36590.39820.43950.49230.5601α6一0.4328-o.3803。.3366-o.2996。.2676-o.2396-o.2148α7-o.1404一0.1466-o.14980.1498一0.1468-o.14090.1326α80.22910.21170.19580.18110.16730.15420.1418α90.0580-o.0708•0.0841-o.09750.1103一0.1222-o.13261.20α100.2038。.1685。.14080.11850.10030.08540.0729αlI0.19840.21740.2339。.24730.25710.26310.2652α12。17660.19330.20760.21930.22780.23310.2348α131.6219-1.21780.9347干0.7308-o.5803-o.4668一0.3795α14-o.3538-o3205-o.2877-o.2559-o.2252-o1961一0.1688α150.19740.19180.18760.18440.18230.1810。.1806α16一0.0500-o.06420.0806-o0993。.1202十01435-o.1688C.0.3框架内力的符号，应按图C.0.3的规定采用。几气~Hee图C.o.3内力符号规定注：图示为正值。•54• 附录D圆形沉井底板在均布荷载作用下的弯矩计算D.0.1周边简支的圆板（图D.o.1)应符合下列规定：径向弯矩：M，＝走，qr;CD.0.11)切向弯矩：M,=k,qr;CD.o.12)内力系数走，和k，可按表D.O.1采用。P＝手"q图D.0.1周边简支圆板简图表D.0.1周边简支圆板弯矩系数p0.00.10.20.30.4走r-o.1979I-o.1959Io.1900Io.1801Io.1662k,-o1979I-o.1970I-o1942I-o.1肌Io.四9p0.50.60.70.80.91.0k,o.1484一o.12670.1009-o.0712I•o.0376Io.0000k,|•o.1745Io.1642Io.1520I-o.1379Io.1220Io.1042注：表中··一”表示板顶面受拉。D.0.2周边固定圆板（图D.0.2）应符合下列规定：径向弯矩：•55• M,=k,qr;