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1、 XXXX路及其配套设施建设项目（排水工程）工作井（沉井）结构计算书 计算:校核:审定:XXXXX设计建设二一二年X月1 目 录1目 录21.1工程概况31.2结构计算依据31.3顶管概况31.4顶管工作井、接收井尺寸31.51000mm管顶力计算41.5.1推力计算41.5.2壁板后土抗力计算：41.5.3后背土体的稳定计算：51.6工作井（沉井）下沉及结构计算51.6.1基础资料：51.6.2下沉计算：51.6.3下沉稳定计算：61.6.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)：61.6.5刃脚计算：61.6.6沉井竖向计算：71.6.7井壁力计算：(理正结构工具箱计算)91.6.8
2、底板力计算：(理正结构工具箱计算)141.7接收井（沉井）下沉及结构计算151.7.1基础资料：151.7.2下沉计算：161.7.3下沉稳定计算：161.7.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)：161.7.5刃脚计算：161.7.6沉井竖向计算171.7.7井壁力计算：(理正结构工具箱计算)181.7.8底板力计算：(理正结构工具箱计算)241.1 工程概况本工程污水管道起于XXX污水接入位置，沿XX快速路布设，汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管，长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放，管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通，W24W26段采
3、用顶管穿越XXX路。1.2 结构计算依据1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图；2 、地勘资料（XXXX工程地质勘察队 2010年10月29日）；3、 室外排水设计规GB50014-2006；4 、给水排水工程构筑物结构设计规（GB50069-2002）；5 、给水排水工程管道结构设计规（GB50332-2002）；6 、给水排水管道工程施工及验收规（GB50268-97）；7 、市政排水管道工程及附属设施（国家标准图集06MS201）；8 、混凝土结构设计规GB 50010-2002；9 、顶管施工技术及验收规（试行） 中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月；10 、给水排水工程钢筋混
4、凝土沉井结构设计规程（CECS 137：2002）。1.3 顶管概况1、 顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题，兴建地点XX快速路接XX路交叉口处，顶管管径1m，管道埋深5.1米。XX路顶管管道放置在密实的卵石层，覆土平均取4.5m，由于顶管长度较长，分两段顶管，每段长度L50m。顶管工作井、中继井尺寸5.3m*3.8m，顶管接收井尺寸2.7m*2.7m。2、 本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。3、 钢筋及砼强度等级取值：（1） 钢筋HPB235级钢筋强度设计值fy=fy=210N/ mm2HRB335级钢筋强度设计值fy=fy=300N/ mm2（2） 圆管砼：采用C
5、50，沉井采用C25。（3） 所顶土层为砂砾石，r=21KN/ m34、 本工程地下水埋深为2.02.5m。5、 本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。1.4 顶管工作井、接收井尺寸1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。（1）、工作井的宽度计算公式 B =D+2b+2c 式中：B工作井宽度； D顶进管节的外径尺寸； b工作井安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m； c护壁厚度，本工程采用0.4m；本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。因此，工作井的宽度尺寸为 B=140028002400=3800mm；（2）工作井底的长度计算公式 ：L=L1+L2
6、+L3+2L4+L5式中： L工作井底部开挖长度 ； L1 管节长度 取2m ； L2顶镐机长度 取1.1m ； L3出土工作长度， 取1.1m； L4后背墙的厚度，取0.4m； L5已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。因此，确定本工程工作井的底部长度尺寸为 L=2+1.1+1.1+20.4+0.3=5.3m。（3）工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。（4）接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸2.7m*2.7m。1.5 1000mm管顶力计算1.5.1 推力计算管径D1=1.0m 水位至管顶高度：2m管外周长 S=3.14d=3.14x1.4=4.3
7、96m顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0.2m 水容重w=10KN/m3顶入管每米重量W=3.14X（1.42-1.02）/4X25=18.84KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.40每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0=RS+Wf=5x4.396+18.84x0.4=29.52 kN/m初始推力 F0=（Pe+Pw+P）(3.14/4)B2c=（150+2.0 x10+20）x3.14/4x1.42=76.1kN总推力 F= F0+ f0L=76.1+29.52x50=1552.1 kN1.5.2 壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值 Pt=1.3x1552.1=2017.73 kN顶管力
8、至刃脚底的距离：hf=2.5m 沉井尺寸rc =5.3x3.8m qAmax=4 Pt/(3 rc hf) =4x2017.73/(3x5.3x3.8x2.5)=53.43kpa qA=53.43x(8-1.5)/8=43.42 kpa MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(5.3x3.8)2=-5406.89 kN.m1.5.3 后背土体的稳定计算： 主动土压力标准值Pa=rZtg2（45-）= 21x8xtg2（45-）=45.53kN/m2被动土压力标准值Pp= rZtg2（45+）= 21x8xtg2（45+）=619.95 kN/m2沉井前方总主动土压力标准值Pa
9、=0.5rH2tg2（45-）= 0.5x21x82 x tg2（45-）=182.11 kN/m2沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH2tg2（45+）= 0.5x21x82 x tg2（45+）=2479.80kN/m2hp=H/3=8/3=2.67 m=( hf-hf- hp)/ hf=( 2.5-2.5- 2.67)/ 2.5= 0.932总推力F=1552.1 (0.8Pp-Pa )=0.932x(0.8x2479.8-182.11)=1679.21KN 满足规要求所以经过以上计算可知：采用管径D1=1.0m圆管，顶进距离50m符合要求。1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算 5
10、.3x3.8m沉井，本井为工作井，地下水位按地面以下-2.0m计（施工期间）由于地质条件好，在沉井围均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。1.6.1 基础资料：单位摩阻力fk25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼，钢筋为HPB235，HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3，水容重w=10KN/m3 ,摩擦角=35,井壁高6.5m,底板厚0.35m,壁厚0.40m。 1.6.2 下沉计算：下沉过程中水的浮托力标准值：Ffw,k=(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x5.1x10=371.3kN井壁总摩阻力标准值：TU=(5.3x2+3.8x2)xx(6.5+1.3
11、-2.5)X25=1205.2kN沉井自重标准值G1k(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x6.5x25=1183kN下沉系数：K1（G1k-Ffw,k）/ T（1183-371.3）/1205.2=0.671.05(不满足规要求) ，所以仅靠自重不能顺利下沉，需在顶部压重1.6.3 下沉稳定计算： 根据地勘资料,沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。1.6.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)：a.施工阶段沉井自重标准值GK1626.635.33.80.3525=1655.52kN基底的水浮力标准值：Ffbw,k5.33.86.5101309.1kN 抗浮系数：Kfw
12、1655.52/1309.11.271.05满足要求。b. 使用阶段由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。1.6.5 刃脚计算： 水平框架作用的判别,L1=4.9m,h=1.3maf =(0.1XL14)/(h4+0.05 L14)=1.811af1，刃脚在墙荷载作用下，不作水平分配，只按悬臂计算。(1)刃脚向外悬臂弯曲计算a.起沉时 井体重量为1626.63KN，平均每延米重量=105.63 KN/m。刃脚插入土中最大深度为0.45米，=56.3n=0.3m,c=0.3m=35.21KN/m取=30水平推力H=V2tg(-)=35.21xtg(56.3-30)= 17.4KN/m向外悬臂弯矩
13、M=17.4X2/3X0.45=5.22KN.m/mb.沉至井深一半，井为全高时，沉井入土深度H=0.5X8=4m,此时摩阻力为：TU=(5.3x2+3.8x2)xx(4+1.3-2.5)X15=382.2KN刃脚斜面垂直反力及水平推力：=127.4KN/m H=V2tg(-)=127.4xtg(56.3-30)= 93.59KN/m向外悬臂弯矩：M=93.59X2/3X0.45=28.08KN.m/mc.下沉至设计标高时，刃脚部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算： qa=130KN qb=182.11KN向里悬臂弯矩：=139.2 KN.m(2)刃脚配筋计算计算时，刃脚自重
14、及井壁摩阻力略去不计。MC=1/2*1.27*139.2*0.552+1/2*1.27* (13*6.5-13*6.1) *0.552*2/3=27.4KN.m选择钢筋截面：M=27.4KN.m，h0=510mm,b=1000mm,s=M/1fcbh02=27400000/(1.0*11.9*1000*510*510)=0.00853=0.0085AS=192mm2AS,min=0.2%*550*1000=1100mm2,按构造配筋，AS=1100mm2,选用814。1.6.6 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。沉井采用四个支承点，定位支撑点布置如图。（1）假定定位承垫木间距为0.7L，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。井壁单宽自重标准值：gk=6.5*0.4*25=65KN/m井壁单宽自重标准值：gs=1.27*65=82.55KN/m支座弯矩：M支=-1/2*82.55*(5.3*0.15)2-1/2*3.4*82.55*(5
