工作井接收井计算.docx
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工作井接收井计算
1•设计条件
1.1工程概况
本计算书为中山市沙溪镇东南片区排水主干管工程顶管工作井、接收井结构设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，即先进行四周外侧及井底的水泥搅拌桩施工，桩身达到设计强度后，再开挖基坑施工护壁成井。
基坑每开挖lm深度土，现浇一节lm圆形护壁。
本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计.已知，设计地面标高：
5.80m,井壁底标高：
工作井为-1.19m,接收井为-1.69m,
拟定工作井尺寸：
t=0.55W,R=3.5m,D=8.1m,H-5.39^
拟定接收井尺寸：
r=0.35加,R=2.0m,D=4.7m,H=5.99m
1.2井身材料
混凝土：
采用C30,fe=14.32V/mm2,ft=1.43^/mm'o
钢筋：
钢筋直径cKlOmm时，采用R235钢筋，/v=270^/mm2:
dMlOmm时，
采用热轧钢筋HBR335,fy=3QQN/mm2o
1.3地质资料
地质资料如下表1所示，地下水位高度为3.2m,即井外水位高度为3.2m,井底以下4米采用搅拌桩处理，则井底下地下水位高度为：
工作井-5.2m、接收井-5・69me
表1土的物理力学指标
岩土名称
标高
（m）
天然容董
（KN/mm2）
粘聚力C
（kPa）
内摩擦角
0（°）
承载力征值a（kPa）
素填土
5・8〜1・7
18.5
5
15
120
粉质黏土
1.7〜-0.54
18.3
19.31
11.36
150
矽质黏性土
-0.54〜-4.7
16.7
15.13
20.84
180
8S
M10砌MulO砖
g
1.80-
0.80
工作井井壁底4.20接收井井壁底T.69亠
/
/
A
2RD
7
A
z2R
//
//
rx，
X
D
T
图1-1工作井.接收井示意图
2.井權水平框架的内力计算及结构配筋ilff
将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部1米一段进行环向计算，不考虑四周搅拌桩支护的作用。
2.1工作井井壁内力计算及配筋
2.1.1按承载能力极限状态进行计算
2.1.1.1外力计算
（1）水土压力计算（考虑地下水作用）
井外侧地面堆载按和"5&和川考虑。
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.3条，并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成90°的两点土的内摩擦角相差土5'，计算区域井壁A、B点外侧水平向水土压力^
图2-1土压力分布示意图
井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值，地下水位以下土采用浮容重二计算公式如下：
Ea=Q+了z）rg'（45。
-^-）_2crg（45。
_^-）
22
6=（q"z）rg'（45°-一2（45°-
22
弍中：
亚―地面上堆载，取=15KN/m2
7—土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有
2.6x18.5+1.5x（18.5_10）+2.24x（18.3-10）+0.66x（16.7-10）Z=
4.1+2.24+0.66
=11.9SKN/mm
卩一土内摩擦角加权平均值，7=4-1x15°+2.24x11.36°+0.66x20.84
4.1+2.24+0.66
=14.39
土的粘聚力加权平均值，『1x5+2-24x19-31+0-66x15-13
4.1+2.24+0.66
=10.53如
z—所计算点离填土面的深度（m）。
Ea■（15+ll・98x7）fg2（45」439）-2x10.53x坍（45」4宀宀
22
1439*—5*1439—5*
Es=（15+11.98x7）fg"45°——）一2x10.53x堺（45‘——：
）=53.272a
22井壁侧向水压力釆用全部静水压力，即P=Zu.z,八为水的容重，取
34.67kPa
1QKN/mm3G则=10x（7-2.6）=44A:
Pa
井壁侧向水压力采用全部静杀压力，即p、=2，仁为水备容重，取
1QKN/mm3c则〈=10x（7-2.6）=442a
则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：
P入=1.27x（乞+化）=1・27x（34.67+44）=99.91kPa
Ps=1.27x£+O=1.27x（53.27+44）=123.532。
计算系数为：
少=7_1=空1_]=0.2364
Px99.91
2.1.1.2井壁环向截面内力计算
截面上弯矩（井璧外侧受拉为正）：
MA=0.1488/\r2d>/=一0.1488x99.91x3.775?
x0.2364=一50.08KN•加
—=0.1366Pfr：
tyr=0.1366x123.53x3.7752x0.2364=56.85^m截面上压力：
NA=p」/（l+0.7854少）=99.91x3.775x（1+0.7854x0.2364）=447.19KN
Nr■臥（l+0.S）・123.53x3.775x（1+0.5x0.2364）-521.45ATN
图2-2截面弯矩分布图
2.1.1.3结构配筋计算
按压弯构件进行强度配筋计算：
1保护层厚度为40mm,设勺=50mm9札=『_勺=550-50mm=500加加
2C30混凝土，HRB335钢筋，查表得鼻=0.56
3初始偏心距®=M=0.112/m=112mm
N447.19
附加偏心距ef=max（—120）=20mm
30
q=%+J=112+20=132加加
4偏心距増大系数
0.5//0.5x14.3x1000x550菊.n
$==>1耿丄・U
N447.19x10’
一Zo7000和、八
A=1.15-O.Olx0,0==12.73<15,取1・0
hh550
故”・i+_!
_rv
1400®/他I%丿
刖2・1・53
g=1.53x132=201.96加加
5确定混凝土受压区高度天
先按大偏心受压求：
N
x==
447190,口
==31.3加加<样心=0.56x500=2SQmm,-H.<2a.100mm
1x14.3x1000
属于大偏心受压构件。
h550
J=+—-a=201.96+50=427.
22
fyNe1.0x447.19x103x427、
At=A；=―-__f—=——-——=1414.45/«m2
人（如-①）300x（500-50）
<0.2%xlOOOX800=1600mm2
按构造钢筋配置，内外钢筋选用20@200,实际配筋面积为A=1885mm：
；纵向按构造钢筋配置，选用16@200。
2.1.2按正常使用极限状态迸行计算
2.1.2.1内力计算
99.91
1.27
=73.67kPa
123.53
97.27kPa
1.27
97.27
78.67
0.2364
截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）:
MA■0.1488匕-0.1488x78.67x3.7752）（0.2364■-39.44KN・m
MB■0.1366化寸抄■0.1366x97.27x3.775h0.2364■44.76KN加截面上压力：
N入=P4r（1+0.7854^9=78.67x3.775x（1+0.7854x0.2364）=352.12KN
N.=5/（1+0.500=97.27x3.775x（1+0.5x0.2364）=410.59KN
2.1.2.2结构配筋计算
按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.3mm。
由《混凝土结构设计
规范》第8.1.2条：
d、
max
1.9C+0.08—
片丿
①混凝土采用C30,几=20」，fA=2.01钢筋采用HRB335,E,=2.0x10’N/加』
®Ati=0.5x1000x550=275000mm2
取0.01
土=1885=0.00685<0.01,
化275000
③偏心受压构件，求J
M39."
N"352.12
?
〔仝］=1.53<14，取1・0
1400£/州1人丿
e=〃工°+儿=lx112+（275一50）=337mm
（h\
2・
（500）
2-
Z-
0.87-0.12x—
\■
0.870.12x
x500■302.92mm
（337丿
偏心受压构件
=21.02NImjr1
N（—z）352120x（337-302.92）
"飞厂—188573^2—
=l.l-0.65x
2.01
0.00685x302.92
=0.47>0.2
=0.025加加<0.3加加
⑤-0025fflm<03/71
故内外钢筋选用200200.工作井井壁配筋图见—2所示。
2.戈接收井井壁内力计算及配筋
同上盗工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同F内力及配筋结构如
下表2所示，井墜配筋图见2-3所示.纵向按构造钢筋配置，选用1昭
JUM8L-
极限状态
设计控制弯矩M（KNm）
设计控制压力
N（KN）
飙筋选用
承载能力极限状态
-17.00
276.92
160200
正常使用极限状态
-13.3S
218.04
L5Q200
图2-3接收井井壁配筋示意图
图2-2工齐井井壁配筋示意图
3•対底温凝土温凝土计算
3-1工作井封底
3.1.1荷载计算
封底混凝土容重取"24KNimni,厚4叫按不排水箱况计算’
标准值：
=10x（4.4+4）-4x24=-12.00^/m：
设计值,£二1.27x（-12r0）二-15.24^^E
3.1.2封底厚度计算
计算半径：
r=（8.1+2xl.05）/2=5.1m
板中弯矩：
M=0.198£八=0.198x15.24x5.12=78.50KN•加
〔5.72M/5.72x78.50xl06
故厚度取人=+r=J+300=1095加加
VbftV1000x1.27
本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为400cm,故满足要求。
3.2接收井封底
封底混凝土容重取丫=24KN!
mnt，厚4m,按不排水情况计算。
标准值：
Qk=10x（5+4）-4x24=-6.0KN/tn2
设计值：
=1.27x（-6.0）=-7.62KN/m2
3.1.2封底厚度计算
计算半径：
厂=（4.7+2x1.05）/2=3.4加
板中弯矩：
M=0.1989/2=0.198x7.62x3.42=17.44KN•加
5.72M）5.72x17.44x1（/
故厚度取h.=」+l=<+300=780加《
Y饮V1000x1.27
本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为400cm,故满足要求。
4•钢筋混凝土底板讣算
4.1工作井底板计算
4.1.1荷载计算
底板厚度采用600mm<=
水托浮力产生的底板反力（标准值）qk=10xB.4-0.6x25=69.0KN/m2
设计值：
化=1.27x69.0=87.63KN/d
设计值产生的板中弯矩：
M=0.198g”=0.198x87.63x3.775：
=247.26KN•加
标准值产生的板中弯矩:
4.1.2配筋计算
（1）上层钢筋
按纯弯计算.按承载能力极限状态进行配筋。
M247.26x10'
===0.056
1.0x14.3x1000x555-
査表得纟=0.0442,取勺=1.0
tIa,匚1.0x14.3
A=^bh=0.0442x1000x555=1169.31加加
fsd300
<0.2%xl000x600=1200加』
按构造钢筋配置，选用25@150,实际配筋面积Js-2945mm2o
（1）下层钢筋
因简支板支座弯矩为0,故按构造钢筋配置.选用20@200。
4.1.3裂缝宽度计算
按纯弯计算，裂缝宽度控制在0.25mm。
由《混凝土结构设计规范》第8.1.
2条:
（D
mxx
1.9C+0.08
J=2・l
1混凝土采用C30,fek.20.1,ftk=2.01
钢筋采用HRB335,Et=2.0x105AT/mm2
2A“=0.5x1000x600=300000加加'
A
1206.6用c…
"a=
:
_0.004022<0.01,取0・01
300000
③受压构件
424.40N/mm2
M247.26x10°
O.S7\As一0.87x555x1206.6
④怜=1.1-0.65——
P3让
=l.l-0.65x
2.01
0.004022x424.40
=0.335>0.2
max
=0.3Pnm>0.25mm
⑤=0.31加加>0.25mm
XXI
故上层钢筋选用25@150,裂缝宽度®=0.225加加＜0.25加加。
⑥下层钢筋按构造钢筋配置，钢筋选用20@200o
工作井钢筋混凝土底板配筋见图4-1所示。
1接收井底板计算
同''工作井底板计算”方法，计算结果如下：
（1）上层配筋：
①按承载能力极限状态计算得到的结果：
20@200；
②按正常使用极限状态计算得到的结果：
20@200。
（2）下层配筋：
按构造钢筋配置，选用18@200。
接收井钢筋混凝土底板配筋见图4-2所示。
上足車26・15
/
工作井底板配筋图
接收井底板配筋图
图4・1工作井底板配筋图
图4・2接收井底板配筋图
'下私18C0
5.抗浮验算
5.1工作井抗浮验算
5.1.1工作井自重
封底后，工作井抗浮验算时，工作井重除井壁重量外，尚应包括井壁顶砌砖重、井底水泥土搅拌桩重和底板重。
水泥搅拌桩容重按22KN!
mmz计,钢筋混凝土底板容重按26KN/mm3计，砌砖容重按22KNfmm3。
井壁重：
G]=3.14x（4.052一3.52“26x6=2034.06KN
砌破重：
G2=3.14x（4.05?
_3.8F）x22xl=130.31KN
底板重：
G3=3.14x3.52x0.6x26=600.05KN
水泥土搅拌桩重：
=3.14x4.05x22<4=4532.扬V
总重：
—q+G?
+乞+乞=7297.213
5.1.2浮力
浮力为：
％=3.14x4.052x10x8.4=4326.33^?
/
5.1.3抗浮安全系数（不考虑井壁反摩阻力）
抗浮能力满足要求。
G7297.21
—-—==1・68>1.0
F：
上4326.33
6.地皋承戟力骑算
6.1工作井地基承载力验算
工作井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为ISOkPa,考虑地面和井底堆载作用，按qa=15KN/m2计。
则有：
7297.21……
q=+15=166・68"。
<180“J地基承载力满足要求。
3.14x4.05-
6.2接收井地基承载力验算
接收井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承戟力特征值为ISOkPa,考虑地面和井底堆载作用，按q—KN/m：
计。
则有：
2569.90**
q=+15=163・20“a<180"a,地基承载力满足要求。
3.14x2.35-
&后座验算
8.1后座反力常用的计算方法
第9页，共12页
忽略钢制后座的影响，假定主顶千斤顶施加的顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后的土体上，为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力R应为的总顶进力P的1・2〜1・6倍，反力R可采用公式计算：
R=aB（yH2Kp/2+2cH（KP）^0.5+yhHKP）
式中：
R-总推力之反力，kN：
a■系数，取a=1・5~2・5；
B-后座墙的宽度，m；
Y-土的容重，kN/m3：
H-后座墙的高度，m；
Kp-被动土压系数（见下表）：
c■土的内聚力，kPa;
h-地面到后座墙顶部土体的高度，mo
根据《顶管施工技术及验收规范》可知^
土的主动和破动土压系数值
土的名称
土的内4擦的
•（•>
被动土压系效瓦
主动土乐系歆£
H1
Q1
软土
10
1.42
0.70
2.03j
20
2M
049
4.16
25
246
041
6.00
令丄
27
23
038
r.OO
砂土
30
300
033
9.09
砂砾匕
35
3矽
0.27
13.67
故，本工作井计算中
Kp二2.04
R=aB（yH2Kp/2+2cH（Kp）^0.5+yhHKP）=6780.76kN
8.2后背墙结构验算
本工作井最大设计顶力为：
3000.00kN
R=
6780.76kN,R>3000kNX1.6,后背墙是安全的c
1目录2
1.1工程槪况3
1.2结构计算依据3
1.3顶管概况3
1.4顶管工作井、接收井尺寸3
1.51000mm管顶力计算4
1.5.1推力计算4
1.5.2壁板后土抗力计算：
4
1.6工作井（沉井）下沉及结构计算5
1.6.1基础资料：
5
1.6.2下沉计算：
5
1.6.3下沉稳定计算：
6
1.6.4抗浮稳定计算（沉井下沉到设计标高邃注底板后）：
6
1.6.5刃脚计算：
6
1.6.6沉井竖向计算：
7
1.6.7井壁內力计算：
（理正结构工具箱计茸）9
1.6.8底板内力计算：
（理正结构工具箱计算）14
1.7接收井（沉井）下沉及结构计算15
1.7.1基础资料：
15
1.7.2下沉计算：
16
1.7.3下沉稳定计算：
16
1.7.4抗浮稳定计算（沉井下沉到设计标高浇注底板后）：
16
1.7.5刃脚计算：
16
1.7.6沉井竖向计算17
1.7.7井壁内力计算：
（•理正结构工具箱计算）18
1.1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lKmo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\X路的交通，W24"W26段采用顶管穿越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；
2x地勘资料（XXXXX程地质勘察队2010年10月29日）；
3.《室外排水设计规范》GB50014-2006；
4s《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）,
5、《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）；
6x《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）；
7.《市政排水管道工程及附属设施》（国家标准图集06MS201）；
8.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；
9《顶管施工技术及验收规范次试行）中国非开挖技术协会行业标准2007年2月；
10.《给水排水工程钢筋泯凝土沉井结构设计规程》（CECS137：
2002）。
1.3顶管概况
1、顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放间题，兴建地点XX快速路接XX路交叉口处，顶管管径管道埋深5.1XX路顶管管道放萱在密实的卵石层内，覆土平均取4.九，由于顶管长度较长，分两段顶管，每段长度L<50mo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、钢筋及栓强度等级取值：
（1）钢筋
0-HPB235级钢筋强度设计值fy=fyz=2ION/
0-HRB335级钢筋强度设计值fy=fyz=300N/mm:
（2）圆管栓：
采用C50,沉井采用C25o
（3）所顶土层为砂砥石，r二21KN/m3
4、本工程地下水埋深为2.0〜2.5mo
5、本计算除井壁、底板外未釆用专业计算软件。
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）、工作井的寛度计算公式
B二D十2b十2c式中:
B一一工作井宽度；
D一一顶进管节的外径尺寸；
b一一工作井内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二1400+2X800+2X400二3800mm;
（2）工作井底的长度计算公式:
L=L1+L2+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.ImJ
L3——岀土工作长度.取Elm;;
L4后背埴的厚度，取0.4m;;
L5一一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+l.1+1.1+2X0.4+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岀即可，本工程接收井尺寸2.7m*2.7m.
1.51000mm管顶力计算1.5.1推力计算
管径D：
=l.0m水位至管顶高度：
2m
管外周长S=3・14d=3.14x1.4=4.396m
顶入管总长度L=50m管壁厚t=0.2m水容重y<=10KN/ms
顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X2S=1R.R4KN/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fo二RS+商=5x4.396*18.84x
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