一、设计资料
1.工程概况
地质资料如下图所示，沉井内径D1=12.5米，沉井结构高度H=15.1米，沉井起沉标高低于地面500mm。抗浮计算时，考虑施工时降水，地下水位于起沉标高下500mm；强度计算时，考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下水位，即地下水位于原地面下500mm。施工采用排水法，三次浇注两次下沉。考虑地面堆载qm=10kPa。上部第一层土考虑换填砂层。
沉井材料：混凝土强度等级C25；抗渗等级S6；钢筋采用热轧钢筋HRB335，抗拉强度设计值fy=300MPa.2.计算参数井总深H=井内径D1=井外径D2=壁厚t=计算直径D0=第一类截面深度h1=第二类截面深度h2=企口高度h3=底板厚度h4=刃脚高度h5=踏面坡口高度h6=踏面宽度a=坡口宽度b=企口宽度c=第一类截面壁厚d=封底混凝土边缘厚度h7=钢筋混凝土容重γ1=π=沉井高出起沉面高度H1=沉井下沉深度H2=地下水位离起沉面高度h8=水容重γs=填土重度γt=3.地质资料土层厚度：h1=h2=h3=h4=h5=h6=0.051.21.28.71.80.6515.112.514.20.8513.351.5100.41.11.90.60.90.450.30.251.9253.140.514.60.51018mmmmmmmmmmmmmmmmkN/m3mmmkN/3mkN/m3mmmmmm单位摩阻力：fk1=fk2=fk3=fk4=fk5=fk6=101810201012KpaKpaKpaKpaKpaKpa1
二、抗浮计算
井壁自重：（标准值）
底板底以上G1k=
((D1+d)×h1×d+D0×h2×=10420.99KN ((D2-a-b)×h5
刃脚G2k=
×(a+b)+(D2-=3277.81KN
井壁自重Gok=G1K+G2K
=
底板自重Gdk=
=
封底混凝土自重Gfk=
=
井壁上土重Gtk=
=
抗浮验算Kf=
=
满足《规程》抗浮要求
13698.80 (0.25×D1×D1×h4-0.5×(D1-3329.95 0.25×(D2-2×（a+b）)×5253.10 π×（D2-（t-d）)×691.80 (G0k+Gdk+Gfk+Gtk1.05
KNKNKNKN≥
1.00
三、下沉计算
摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力fka=
(h1×fk1+h2×fk2+h3×fk3+h4 =17.20KPa π×D2×(H2-总摩阻力Ffk=
h1+H1-2.5)×fk =8512.01KN
=
满足《规程》下沉要求
地基土极限承载力Rj=排水下沉稳定系数Kst,s=
160Kpa G0k/(Ffk+0.25 =
0.8～0.9
1.61
＞
1.05
排水下沉系数Kst= G0k/Ffk
×π×(D22- =0.8
满足《规程》下沉稳定要求2
四、圆形沉井井壁环向计算（水土分算）
刃脚处土的粘聚力c=
土的内摩擦角β=刃脚处土的重度γ0=
计算深度z=H2=tg(45-β/2)=
111116.914.6
kPa°kN/m3m
0.822×(45-土壤等值内摩擦角φ=arctg(tg(45-=17.362 λ= tg2(45-φ/2)=λ1==λ2==土重度γ1=土浮重度γ2=水重度γs=分项系数：结构自重k1=沉井外土压k2=地面活荷载k3=地下水压力k4=顶管顶力k5=地面堆积荷载qm=起沉标高b1=地下水位标高b2= 考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下°0.5396 tg(45-(φ+5)/2)0.44822 tg(45-(φ-5)/2)0.21811101.201.271.401.271.30103.403.40-9.65-8.70-4.40-10.60-11.20
kN/m3kN/3mkN/m3kN/m2mmmmmmm
计算截面一标高b01=计算截面二标高b02=计算截面三标高b03=刃脚坡口顶标高b3=刃脚坡口底标高b4=
3
1、计算截面一：取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算 刃脚根部段中心标高(-9.65）m计算高度hc=1.5(a+b)=2.025
为便于计算取hc=h5
刃脚h6传来的荷载PA1=
=PA2= =PB1= =PB2= =PA= =PB= =
截面受力qA=
=qB= =
k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)271.74k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)283.11k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)313.28k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)326.310.5×(PA1+PA2)×(b3-b4)166.450.5×(PB1+PB2)×(b3-b4)191.88(k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b01)8.53(k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b01)747.88
=
kN/m2kN/m2kN/m2kN/m2kN/mkN/mkN/mkN/m=
1.9m
ω=qB/qA-10.1532-658.67-604.6849.774660.50
KN.mKN.mKNKN
截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =
MB= -0.1366qAr2ω =NA= qAr(1+0.7854ω)=NB= qAr(1+0.5ω) =
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=2700mm2/m
选筋d25@150
2、计算截面二：取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算，计算点标高为底板底标高（-8.70）。
截面受力：qA=
k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)kN/=235.712k2×(（b1-b2)mqB=
×γ1+(b2-b02)kN/=271.99
m2
ω=qB/qA-1=MB= -0.1366qAr2ω =NA=qAr(1+0.7854ω) =NB=qAr(1+0.5ω) =
0.1539-240.52-220.801763.551694.44
KN.m/mKN.m/mKN/mKN/m
截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=1700d20@150
mm2/m
选筋
4
3、计算截面三：计算点标高为井壁中心处（-4.40）
截面受力：qA=
k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b03)kN/=154.172k2×(（b1-b2)mqB=
×γ1+(b2-b03)kN/=178.55
m2
ω=qB/qA-1=MB= -0.1366qAr2ω =NA= qAr(1+0.7854ω)=NB= qAr(1+0.5ω) =
0.1581-161.58-148.341156.1110.46
KN.m/mKN.m/mKN/mKN/m
截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=
1700d20@150
mm2/m
选筋
五、纵向弯曲计算（四支点）单位周长井壁自重g=G0k/(D0×π)
设计值gs=k1×g
==
326.79392.156.6751933.403747.192054.82578.8110.486.291024.945d221986.474d25+2d20
KN/mKN/mmKN.mKN.mKNKN.mmmmm2/mmm2/m
沉井井壁中心半径rc=D0/2=
内力计算：跨中弯矩M0=0.03524πgsrc2 =
支座弯矩M1=0.0683πgsrc2 =最大剪力V=0.25πgsrc =
2
=最大扭矩T=0.01055gsrc
按深梁进行配筋计算L0=D0×π/4
支座截面内力臂Z=0.6×L0刃脚底部配筋As1=M0/(300×Z)井壁上端配筋As2=M1/(300×Z)
由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况===选筋=选筋
六、竖向拉断计算
计算拉力Smax=1/4×gs
按强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造=
98.04KN/m
选筋
1700mm2/md22@2005
七、刃脚计算
1、刃脚向外挠曲计算
（1）沉至井深一半（沉井全高计算）
刃脚斜面与水平线的夹角α=
53°======
土壤与混凝土的摩擦角β=
20°
单位周长井壁自重g=G0k/(D0×π)
设计值gs=k1×g
刃脚斜面部分反力V2=gs×b/(b+2a)刃脚斜面水平推力H=V2tg(α-β)对刃脚端部截面中心的向
H×(2/3h6)
外悬臂弯矩M=水平内力N=H×(D2-a-b)/2
（2）沉井开始下沉（首节计算）
326.79KN/m392.15KN/m78.43KN/M50.90KN/M20.36KN.M/M327.04KN
井总深H=井内径D1=井外径D2=壁厚t=计算直径D0=第一类截面深度h1=第二类截面深度h2=企口高度h3=底板厚度h4=刃脚高度h5=踏面坡口高度h6=踏面宽度a=坡口宽度b=企口宽度c=第一类截面壁厚d=封底混凝土边缘厚度h7=钢筋混凝土容重γ1=
π=
4.312.514.20.8513.3500.70.41.11.90.60.90.450.30.251.9253.14
mmmmmmmmmmmmmmmkN/m3
m6
井壁自重：（标准值）
((D2-d)×h1×底板底以上G1k=
=
d+D0×h2×刃脚G2k=
=
3277.81
井壁自重G0k= G1k+G2k
刃脚斜面与水平线的夹
角α=
53
((D2-a-b)×h5×(a+b)+(D2-a)1761.42KNKN=°
5039.23土壤与混凝土的摩擦角β=
120.21====KN/Mm
144.26144.260.600.60
KN20KN/mKN/mKN/Mmm
°
G/(D0×π)单位周长井壁自重g=0
=设计值gs= k1×g刃脚底端的竖向地基反
g力Rj=s
刃脚的斜面高度hl=h6刃脚的入土深度hs=刃脚内侧水平推力之和H==
地基反力合力偏心距dl=
hl
Rj×hs×tg(α-β)/(hs+2a18.81hl/(2tgα)-hs×=0.11
对刃脚端部截面中心的H×(hl-向外悬臂弯矩M=hs/3)+Rj×dl
=
水平内力N=
2、刃脚向内挠曲计算
刃脚根部侧压力PA=
=
刃脚底部侧压力PB=
=
刃脚竖向向内弯曲受力M=
=
H×(D2-a-b)/2 = k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)290. k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)303.04 1/6（2×PB+PA）×h6×53.82
22.78
KN.M/M120.85KN
kN/m2kN/m2
KN.M/M 按承载能力配筋：刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋为构造配筋 据上述计算结果，按强度配筋，由理正软件计算得刃脚内外侧垂直配筋
及刃脚环向配筋均为构造配筋，面积=
2700d25@150
mm2/m
选筋
7
八、顶力作用下井壁计算井壁计算半径r=顶管中心标高b=6.675-5.650001.33.14mmKN顶管力标准值Ptk=顶管力分项系数γp=π=刃脚底部标高b4=-11.2 4×γp×土抗力最大值qmax=Ptk/(3πr(b- =73.84顶管中心处土抗力q= 2/3×qmax土抗力产生内力MA1= -0.307qr2MB1= 0.068qr2NA1= -0.375qrNB1=
井周土压力qA=
mkN/m2====49.23-673.34149.14-123.220.00
kN/m2KN.M/MKN.M/MKN/MKN/M
k2×(（b1-b2)
×γ1+(b2-b)×kN/ =1.70
m2
内力NA2= -qA×r=
-1266.25-673.34149.14-13.47
KN/MKN.M/MKN.M/MKN/M
强度配筋MA= MA1
MB= MB1NA= NA1+NA2
===
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得外侧配筋面积=2953d22@1001700d22@150
mm2/mmm2/m
选筋
内侧为构造配筋，面积=
九、顶力作用下土体稳
定计算
选筋
17.36°
主动土压力系数λ1= tg(45-φ/2)
2= tg(45-φ/2)被动土压力系数λ2== b-b4
顶管中心至刃脚底距离hf=
= b-b
沉井入土深度H=14
= （hf-│hf-H/3
折减系数ξ=
│)/hf =0.87
(（b1-b2)×γ
主动土压力标准值Fepk=
1+(b2-b4)×γkN/ =238.062
(（b1-b2)×γm
被动土压力标准值Fpk=
1+(b2-b4)×γkN/ =461.102
主动土压力合力标准值 1/4×πrH×m
Eepk=Fepk = 1/4×πrH×
被动土压力合力标准值Epk=
Fpk =ξ（0.8Epk-稳定验算表达式
Eepk）=
2
刃脚底部等值内摩擦角φ=
0.541.855.6014.60
mm
18212.0235274.878697.33
KNKNKN
≥Ptk=5000KN
8
十、底板计算（简支考虑） （G0k+Gtk)/自重产生的
（0.25×π×
底板反力标准值qk=
D2×D2）90.91 =
设计值q= 1.27×Pk
-0.1979×q×径向最大弯矩值Mr=
(D0/2)2
KN. =-1018.09
-0.1979×q×M/M切向最大弯矩值Mt=
(D0/2)2
KN. =-1018.09
M/M由理正软件计算得上层配筋面积=
下层构造配筋面积=
kN/m2
=
115.46
kN/m2
3351d22@1002200d22@150
mm2/mmm2/m
上层选筋下层选筋
9
