塘河大橋沉井施工方案設計
發布時間：2010-01-14 共1頁
1 工程概況
塘河穿過新（沂）長（興）鐵路，位于江蘇省錫山市、江陰市分界處，屬于七級航道。主河道寬26米，設計水位H=3.59m，實測水位H=1.40m，水深6.1m，水位漲落高度0.7m，水流速度3m/S。航道管理部門要求施工期間保持航道通暢。
塘河大橋中心里程DK29+237，水中2＃墩偏近河岸，墩身高度9m，圓墩直徑2.1m，承臺尺寸6×6×2m（長×寬×高），承臺底設計高程H＝－6.10m，土質為洪積性砂粘土，軟塑，承載力σ=120Kpa，5根Ф1m鉆孔灌注樁基礎，樁長29m。在對鋼筋砼沉井方案進行了詳細的技術經濟比較后，按照安全可靠、經濟合理、便于施工、保護環境的原則，優選了正方形鋼筋砼沉井施工方案。為減短工期，便于拆除回收利用，沉井下部3m，（承臺上下各0.5m高度），受力較大采用250＃鋼筋砼材料，上部6m采用雙層大塊舊鋼模拼成，鋼管排架支撐。
2 組合鋼筋砼沉井施工方案設計
2.1 木樁編織袋圍堰
木樁編織袋圍堰起筑島擋土少占航道作用，在施工期間應保持穩定，內坡角距沉井外壁3.5m，水深處加寬至4.8m，高出水面1m。設雙排直徑16cm以上木樁加固，樁距0.5m，堰內填土高出水面1m，經檢算沉井下沉時圍堰滿足穩定要求。
2.2 鋼筋砼沉井結構尺寸選擇
下部3m鋼筋砼沉井平面尺寸由地基容許承載力決定。根據地質、水文、荷載、構造要求及施工水平選擇沉井壁厚0.4m，井壁每邊比承臺加大0.3m,刃腳高度0.5m，踏面寬15cm 。
2.3 鋼筋砼沉井結構設計
沉井下沉時起到擋土擋水的圍護作用，必須保證沉井下沉過程中處于最不利受力狀態時滿足施工安全可靠的要求(圖1 計算簡圖)。
2.3.1 3m沉井豎向破裂驗算
撤除墊木或下沉時沉井最后支承在四個固定支點上，力學圖式看作簡支梁。在自重及上部荷載作用下豎直截面內產生彎曲拉應力，超過砼容許拉力時沉井就會斷裂。
撤除墊木或排水下沉時人工可以控制最后支承點位于最有利位置（支點處負彎矩值與跨中彎矩值接近），以便使彎曲應力值最小，本例選取支點距離5.2m（0.7倍邊長）為有利位置進行檢算（圖2 沉井豎向破裂檢算圖）。不排水下沉時，按最不利位置即支點位于沉井四個角點上檢算跨中載面。
公式：
彎矩M＝
應力σ＝
q—均布荷載
L—計算跨度
y—待求應力點距中性軸距離
I—截面慣性矩
分別檢算以上兩種情況，彎曲拉應力均小于砼容許拉應力，沉井不會開裂。
2.3.2 刃腳配筋計算
2.3.2.1 計算圖式
計算時分解成豎向懸臂梁和水平閉合框架進行分析。作用水平力按豎向α及水平β分配系數，分配給懸臂梁和閉合框架承擔。
α＝
β＝
式中L——計算跨度
h——刃腳高度
刃腳向外彎曲最不利位置需要試算確定，一般選擇沉井沉至中途，已接高沉井，刃腳剛切入土中時的位置。此時向外彎矩最大（圖3 刃腳計算圖式）。刃腳向內彎曲的最不利位置是沉井下沉到設計高程，刃腳下土已掏掉，此時使刃腳向內彎曲的水土壓力值最大。
2.3.2.2 刃腳懸臂梁計算
（1）刃腳外彎時內側鋼筋計算（單寬井壁）
處于最不利位置時作用于刃腳上的外力計算如下：
豎直反力R＝G — T0，
作用于井壁上的摩擦力取T0＝fA，當T0>0.5E時取T0＝0.5E
水平反力U＝
刃腳自重g=，
外側總土壓力E＇= ，
外側總水壓力W＇＝，
作用在刃腳上的磨擦力取
T1＝0.5E＇、T1＝fh間較大值
式中：G — 井壁自重
A — 單寬井壁面積
f — 土對井壁單位面積摩擦力
E — 作用在單寬井壁上的壓力
φ— 土的內摩擦角
rh — 砼容重
ea、w —刃腳踏面外側壓力、水壓力
e＇a、w＇—刃腳根部外側土壓力、水壓力
w1、w＇1—沉井內側刃腳根部、踏面處水壓力，排水下沉時，應乘以0.7系數。
當不排水下沉時， 應計算浮力。以上水平力均乘以分配系數α作用在懸臂梁上。按結構力學靜力平衡方程計算出刃腳根部截面上的彎矩M、軸力N、剪力Q，并按單筋截面進行配筋計算。按構造要求內壁豎向每米布置5φ12，并設置間距80cm交錯布置的φ10拉筋，配筋率大于0.05％。
（2）刃腳向內彎曲時外側鋼筋計算
同上。
3m沉井豎向配筋與刃腳保持一致。
2.3.2.3 刃腳作為水平框架配筋計算
最不利位置與計算刃腳向內彎曲時相同，計算圖式為一水平閉合框架（圖4 刃腳計算圖式）。此時分配框架承擔的均布荷載
P＝β（E＇+W＇）
控制截面內力按下式計算
角點彎矩M＝
中點彎矩M＝
軸力N＝
按雙筋截面進行配筋計算。
2.3.3 井壁的水平配筋
2.3.3.1 刃腳根部以上0.4m井壁
考慮刃腳根部傳來剪力Q，單獨計算。計算出角點、中點M、N按雙筋截面分別計算配筋，作為施工臨時圍護結構，安全系數取K＝0.86，井壁外圈選φ20@30cm,內圈選取φ20@15cm，內圈鋼筋在角點位置隔一根起彎一根抗剪，在沉井外側角點每15cm增加φ20加強筋一道，截面配筋率符合要求。
2.3.3.2 底節鋼筋砼沉井
高度3m，水平筋布置同0.4m井壁（含刃腳），這種配筋是偏于安全的。
2.3.4井壁豎向受拉計算
下沉過程中，遇有硬層、孤石把沉井箍住，刃腳下的土被掏空時，沉井處于懸吊狀態，在自重作用下，可能會產生拉應力，當摩擦力上大下小或排水下沉時，井壁中最大拉力Smax出現在沉井半高處。
Smax＝
Ag=
式中: Q—— 沉井自重
fy—— 鋼筋設計受拉強度
Ag—— 所需豎向鋼筋面積
經計算井壁豎向配筋完全滿足要求。
2.4上部6m鋼模板沉井
