摘 要： 本文通過對(duì)實(shí)例工程某雨水泵站泵井(沉井結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)，對(duì)沉井結(jié)構(gòu)井壁設(shè)計(jì)方面做一些探討，為同類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：沉井結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)平面布置；井壁厚度設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU279.7+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2012）07-0131-03

1 引言

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常遇到一些半地下建（構(gòu)）筑物，如雨污水泵房等；泵房泵井在地下部分較深，如采用大開挖，則因場(chǎng)地地下水位較高，易使邊坡塌陷，采用基坑圍護(hù)法，又受到施工工期及經(jīng)濟(jì)效益限制。采用沉井法，可不需要特殊設(shè)備，施工方法簡便，施工場(chǎng)地占用小，出土量小成本低，適用土質(zhì)范圍廣，在淤泥土、砂土、黏土、礫砂等均可施工；而井壁設(shè)計(jì)是沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要部分，現(xiàn)通過對(duì)某雨水泵站泵井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)沉井結(jié)構(gòu)井壁設(shè)計(jì)方面做一些探討。

2 工程概況

擬建雨水泵站場(chǎng)地位于浦東新區(qū)某集鎮(zhèn)東側(cè)，場(chǎng)地內(nèi)地勢(shì)平坦，場(chǎng)地地坪標(biāo)高約3.6~4.0m，地塊范圍內(nèi)基本是農(nóng)田。設(shè)計(jì)地面標(biāo)高4.20m，泵房地面標(biāo)高4.50m，室內(nèi)外高差300mm。擬建泵井內(nèi)凈尺寸長*寬為27.5*16.8m，深10.675m（底板面標(biāo)高-6.175m），泵井內(nèi)局部設(shè)水泵層（板面標(biāo)高-3.395m，層高4.2m）、電機(jī)層（板面標(biāo)高0.805m，層高3.695m）兩夾層，泵井上部一層為配電房（檐口標(biāo)高14m，房屋高9.7m）內(nèi)設(shè)10T吊車，工藝平面如圖1-1，1-2所示；

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地屬長江三角洲入?？跂|南前緣的濱海平原地貌類型。本次勘察所揭露的30.30m深度范圍內(nèi)的地層均屬第四紀(jì)全新世Q4濱海平原型沉積土層；工程地質(zhì)情況見表1。

該場(chǎng)地淺層地下水屬潛水類型。地下水位埋深在0.7~1.2m，標(biāo)高介于2.8~3.3m。

在基坑開挖影響范圍內(nèi)不存在承壓水層；本場(chǎng)地地下水及地基土對(duì)混凝土無腐蝕性。擬建場(chǎng)地屬穩(wěn)定場(chǎng)地，場(chǎng)地類別為IV類，設(shè)計(jì)特征周期為0.9S，軟弱場(chǎng)地土；抗震設(shè)防烈度為7度，第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g。擬建場(chǎng)地在抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，地基不會(huì)發(fā)生液化。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS137:2002），本工程沉井安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)1.0。鋼筋采用HRB335，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性規(guī)范》(GB/ T 50476-2008)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C35。施工方法采用排水下沉。井壁采用直壁式；考慮底板需后澆引起與井壁接縫處止水措施，井壁設(shè)置凹槽，如圖2所示。

根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》[1]

（6.1.2-1）下沉系數(shù)Kst≥1.05

（6.1.2-2）Kst=（Gk-Ffw，K）/Ffk

（6.1.3-1）下沉穩(wěn)定系數(shù)Kst，s=0.8~0.9

（6.1.3-2）Kst，s=（Gk-F’fw，K）/(F’fk+Rb)

（6.1.4-1）抗浮系數(shù)Kfw≥1.0

（6.1.4-2）Kfw（Gk-F’fw，K）/(F’fk+Rb)

采用排水下沉，故水浮力標(biāo)準(zhǔn)值F’fw，K =0

井壁側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值F’fk=12070 KN

刃腳，隔墻和底梁下地基土極限承載力Rb=23340KN

扣除立柱和隔墻重量后，推算出沉井(井壁)自重GK=17464~21032KN ，井壁厚度范圍0.71~0.86m之間。

1)結(jié)構(gòu)平面布置

本工程沉井平面尺寸較大，需布置豎向框架。首先根據(jù)雨水泵房工藝平面及剖面布置，確定結(jié)構(gòu)平面布置，合理布置壁柱、支撐（水平橫梁，地梁）、內(nèi)隔墻，合理控制井壁計(jì)算跨度，并滿足《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》平面分格凈尺寸不應(yīng)小于3.0米規(guī)定。根據(jù)泵井工藝平面圖及泵井上部結(jié)構(gòu)布置，水平橫梁設(shè)置結(jié)合水泵層及電機(jī)層標(biāo)高，水平橫梁在下沉工況時(shí)作為水平支撐，正常使用工況時(shí)作為框架梁，承受水泵層、電機(jī)層荷載。壁柱定位結(jié)合上部配電房結(jié)構(gòu)布置，盡量避免梁上立柱，做到傳力途徑直接、合理。設(shè)計(jì)中考慮由井壁、壁柱、支撐（水平橫梁，地梁）、內(nèi)隔墻組成能可靠受力的豎向框架一起下沉。綜上所述，本工程中柱網(wǎng)及橫梁方案設(shè)置如圖 3所示，通過柱網(wǎng)及橫梁設(shè)置，本工程中沉井平面共分24個(gè)格倉；井壁預(yù)留1m后澆段（頂部橫梁設(shè)在3.50標(biāo)高），以減輕沉井下沉?xí)r自重，又可方便澆筑沉井頂板。

2)井壁荷載計(jì)算 （表2）

鋼筋混凝土重度取25KN/m3，素混凝土重度取23KN/m3

土壓力取側(cè)向主動(dòng)土壓力

地面堆載及車輛荷載按10 KN/m2

地下水取靜水壓力，

水、土分算

施工前須平整場(chǎng)地，因此假設(shè)為地面水平，由《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》側(cè)向主動(dòng)土壓力

計(jì)算得側(cè)向主動(dòng)土壓力如圖4所示。

3)井壁內(nèi)力計(jì)算

⑴施工下沉工況

施工下沉工況按水平閉合框架計(jì)算，沿水平方向取1m計(jì)算，荷載取每段上、下端的平均值。刃腳以上1.5倍井壁厚度的高度范圍內(nèi)的井壁，除承受水、土壓力外，還要

力計(jì)算結(jié)果如下：

Mx0= 410 KN*M Mx=202 KN*M

My0= 429 KN*M My=49 KN*M

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，井壁水平鋼筋由下沉工況水平閉合框架計(jì)算內(nèi)力控制，豎向鋼筋由使用工況按三邊固定，上端自由的雙向板計(jì)算內(nèi)力控制。原因分析:下沉工況時(shí)，按水平閉合框架計(jì)算，荷載由水平方向承擔(dān)，故水平向彎矩大，豎向彎矩不計(jì)；使用工況時(shí)，按三邊固定一邊自由雙向板計(jì)算，荷載由水平和豎向共同承擔(dān)，故水平彎矩小于下沉工況，而豎向彎矩大于下沉工況。

控制內(nèi)力如下：

水平支座彎距（井壁外側(cè)）M支=644 KN.M

水平跨中彎距（井壁內(nèi)側(cè)）M1=445 KN.M

豎向支座彎距（井壁外側(cè)）My 0= 429 KN*M

豎向跨中彎距（井壁內(nèi)側(cè)）My=49 KN*M

4)井壁(刃腳)配筋計(jì)算

設(shè)計(jì)中采用兩種井壁厚度進(jìn)行試算，結(jié)果如表3所示（每平方米井壁工程造價(jià)）。

4 結(jié)語

通過對(duì)本工程沉井的設(shè)計(jì)，總結(jié)沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的注意問題及心得體會(huì)，對(duì)今后的進(jìn)一步工作有所幫助；

矩形沉井井壁水平鋼筋由下沉工況水平閉合框架計(jì)算內(nèi)力控制，豎向鋼筋由使用工況按三邊固定，上端自由的雙向板計(jì)算內(nèi)力控制。

由于沉井井壁工程量占沉井總體結(jié)構(gòu)工程量比重教大，對(duì)工程經(jīng)濟(jì)影響重大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行比較，選擇更合理經(jīng)濟(jì)的井壁厚度。

目前，還沒有完整、系統(tǒng)的沉井內(nèi)力計(jì)算軟件，沉井內(nèi)力計(jì)算需各個(gè)構(gòu)件分別計(jì)算，因此，計(jì)算簡圖力求與實(shí)際狀態(tài)吻合并可做一些簡化。

參考文獻(xiàn)：

[1]給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程.CECS137:2002.

[2]給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.GB-50069-2010.