沉井素混凝土垫砂垫的施工计算精

1、沉井素混凝土垫、砂垫的施工计算浙江裕众建设集团有限公司肖心太摘要：沉井施工法广泛的应用在桥梁下部基础、取水构筑物、排水泵站、大型集水井、盾构和顶管工作井等工程。目前，在中、小型沉井的施工中已把传统的垫木改为素混凝土垫层。支垫质量的好坏直接影响沉井的施工质量，为帮助施工队伍在沉井施工前进行沉井支垫的计算，结合工程实例给出沉井素混凝土垫、砂垫的施工计算方法，供大家在沉井的施工计算中参考。关键词：沉井、素混凝土垫、施工计算一、综述沉井施工法因其需要的施工场地小、对周围建构筑物影响小和方便经济等优点被越来越多的应用在桥梁下部基础、取水构筑物、排水泵站、大型集水井、盾构和顶管工作井等工程。在施工的过程中

2、，施工队伍不断总结经验，在中、小型沉井的施工中把传统的垫木改为素混凝土垫层。支垫质量的好坏直接影响沉井的施工质量，但目前一些资料里还没有混凝土垫施工计算方面的内容。为帮助施工队伍在沉井施工前进行沉井支垫的计算，本人根据自己的施工经验并结合浙江省绍兴市迪荡新城1#路下穿萧甬铁路立交工程泵房沉井工程实例，给出沉井素混凝土垫、砂垫的施工计算方法，供大家在沉井的施工计算中参考，不对之处请给以指正。二、素混凝土垫的施工计算根据混凝土结构设计规范GB5001A2002附录A的规定，结合工程的实际情况，我认为应对素混凝土垫进行抗压和抗弯强度计算。1、抗压强度计算抗压强度采用下式进行计算：N<fcfcc

3、Ac,式中：N一轴向压力设计值，即素混凝土垫上的荷载设计值（N）;小一素混凝土构件的稳定系数；（本工程取1）fcc一素混凝土轴心抗压强度设计伯：（Mpa）,（fcX0.8取用）Ac混凝土受压区的面积（mm2）;fc混凝土轴心抗压强度设计值（Mpa）2、抗弯强度计算抗弯强度采用下式进行计算M<YfctW,式中：M一弯矩设计值，即由沉井单位长度自重和模板等引起的地基反力对素混凝土垫产生的最大弯矩；丫一截面抵抗矩塑性影响系数，对矩形截面取1.55;fct一素混凝土轴心抗拉强度设计伯：（Mpa）,（ftX0.55取用）图1混凝土垫计算简图W抗弯截面系数。ft混凝土轴心抗拉强度设计值（Mpa）3、

4、荷载产生的弯矩的计算按均布荷载倒T梁进行计算，M=qL2/2式中：M一单位长度上由沉井自重、模板等产生的弯矩KN.m；q一单位长度上由沉井自重、模板等在混次部产生的均布反力KN/m2;L一混凝土垫悬臂最大长度（m）。计算简图见图1。三、砂垫层的计算1、承载力的验算1）、承载力验算公式承载力的验算按下式进行R>q,式中：R一砂垫层的允许承载力（Kpa）,q素混凝土垫下的均布荷载KN/m2。2）、砂垫承载力的计算砂垫承载力特征值的计算公式：fa=mb丫b+md丫md+mcCk；式中：fa地基承载力特征值（Kpa）;mb、md、mc一承载力系数，按小k值由下表1查取;表1极限荷载公式（汉森公式

5、）的N-N,数读表内摩擦粕1N,XT内摩擦的*N,01,0002316«972M9525.的1<2G。印124IX9.6046.171.J3D.05SC22-1il*966*821/720:14za11.7134197,53，06t.2730皿18.4QB+352.470U73235.523.2MOD121)/92.970/63412.229.53d.514IQ.d3.591,163B5Q|637,84B*1Kil.fi4里341.72Cl.448*367.4If)J3,15.2G2.必4075U6九2叫52(1H-H3.544293J36i37b一基础底面宽度（m）,对于砂土

6、小于3m时按3m取值；丫一基础底面以下土的重度KN/m3;丫m一基础底面以上土的加全平均重度KN/m3;d一基础埋深（m）；Ck,小k一基底下一倍短边宽深度内士的粘聚力（Kpa）、内摩擦角标准值（°）。根据现场实际确定的相对密度，按图2进行内摩擦角的计算。2、砂垫层厚度、宽度的计算1）、砂垫层厚度的计算采用下式进行砂垫层厚度的计算：F>>G°/（L+2hstana）+丫shs；式中：F砂垫层下地基土的承载力（KN/m）;330.80.9矶:见眇含蜂V。；）4人粒期（花12019220183351941955076H27fi国z相对甯戌对砂球士就度的影响A包粒中5

7、如O力却机酢Go一沉井下沉前单位长度的重量（KN;L一素混凝土承垫层的宽度（项;h一素混凝土承垫层的厚度（项;hs一砂垫层的厚度（项；B图3.砂垫层计算简图a一砂垫层的压力扩散角（0）,丫s一砂的重度（KN/nn）,一般为3l=18KN/m。砂垫层厚度的计算简图见图32）、砂垫层宽度的计算采用下式进行砂垫层宽度的计算B>L+2hstana且B>b+2L式中：b一沉井刃脚踏面的宽度（m）,B一砂垫层底面的宽度（m）,L一混凝土垫的宽度（m）0四、计算实例1、工程概况1）、工程简介迪荡新城1#路下穿萧甬铁路立交工程是绍兴市的重点工程，泵房沉井是该工程的重要部位和关键环节。泵房下部为内径

8、中8m,壁厚500mm勺钢筋混凝土池体，采用沉井法进行施工，沉井总高为10.87M。沉井的刃脚踏面的宽度为0.15cm,刃脚的斜坡度为60°沉井顶标高为6.61m,底标高为4.26m,沉井施工采用先放坡开挖2.87m到高程3.24m。然后进行沉井的制作。沉井井身采用三次制作，第一次高度为4m第二次高度为4m第二次混凝土强度达到75淅开始下沉。封底后浇筑第三节井身。2）、工程地质（1）-1杂填土。厚2.45m,层面分布高程6.113.66m。（2）粉质粘土，厚2.42m,层面分布高程3.66-1.24m,地基承载力容许值为90KPa（3） 1淤泥质粘土（粘土）。厚6.50m,层面分布高

9、程1.245.26m,地基承载力容许值为65KPa2、素混凝土垫的计算素混凝土垫层采用C20混凝土，fc=9.6Mpa,ft=1.10Mpa,1）、素混凝土垫层尺寸的确定沉井壁厚0.5m,考虑模板的需要，混凝土垫的宽度采用0.8m；根据施工经验混凝土垫的厚度采用0.12m。2）、构件的抗压计算（按每延米计）在模板施工中，刃脚斜面用锲木进行支撑，刃脚踏面和坡面总宽0.5m,井身自重：（8X0.50.35X0.61X0.5）乂25=97.33KN;模板自重：模板自重按0.5KN/m2,8X0.5X2=8KN;活荷载：按2KN/m2,2X0.8=1.6KN;N=1.2X97.33+1.2X8+1.4

10、X1.6=128.64KN;为安全考虑抗压由井身下混凝土垫0.5m宽度承压，则：.一一N0dfccAc,_，N=128.64KN0dfccAc,=1x0.8X9.6X1000X0.5=3840KN;满足要求。（2）、构件的抗弯计算（按每延米计）M<YfctW,按均布荷载的倒T梁进行计算，均布荷载q=N+0.8=128.64+0.8=160.8KN/m2;施工中，刃脚下采用木垫支撑刃脚模板，则混凝土垫的悬臂长为0.15m,M=qL2/2=160.8X0.15X0.15+2=1.81KN.m；M=1.81KN.m<丫fctW=1.55X0.55X1.10X1000X1202+6+106

11、=2.25KN.m;满足要求。2、砂垫层的计算1）、承载力的计算（1）、砂垫层的承载力砂垫层的相对密度取0.65,砂垫层的内摩擦角通过查图2,则：tg(|)=0.73,6=360;根据6=360;查上表：mb=4.2md=8.25mc=9.97fa=mbTb+mdTmd+mcck=4.2x18X3+8.25X0X0+9.97X0=226.8Kpa。(2)荷载q=N+0.8=128.64+0.8=160.8KN/m2;(3)、承载力的验算fa=226.8Kpa>q=N-0.8=128.64-0.8=160.8KN/m2;故满足要求2)厚度的计算砂垫下地基土质为粉质粘土，地基承载力容许值为90Kpa,则：P>>G/(L+2hstana)+丫shs=128.64/(0.8+2XhsX0.57