沉井既是结构物的基础,又是施工过程中挡土、挡水的结构物,因此其设计计算需包括沉井作为整体深基础的计算和在施工过程中的计算两大部分。

在设计沉井计算之前必须掌握如下有关资料:①上部结构尺寸要求,沉井基础设计荷载;②水文和地质资料(如设计水位、施工水位、冲刷线或地下水位标高,土的物理力学性质,沉井通过的土层有无障碍物等);③拟采用的施工方法(排水或不排水下沉,筑岛或防水围堰的标高等)。
沉井作为整体深基础的计算
沉井作为整体深基础设计,主要是根据上部结构特点、荷载大小及水文和地质情况,结合沉井的构造要求及施工方法,拟定出沉井埋深、高度和分节及平面形状和尺寸,井孔大小及布置,井壁厚度和尺寸,封底混凝土和顶板厚度等,然后进行沉井基础的计算。
根据沉井基础的埋置深度不同有两种计算方法。当沉井埋深在最大冲刷线以下较浅仅数米时,可不考虑基础侧面土的横向抗力影响,按浅基础设计计算;当埋深较大时,沉井周围土体对沉井的约束作用不可忽视,此时在验算地基应力、变形及沉井的稳定性时,应考虑基础侧面土体弹性抗力的影响,按刚性桩(αh<2.5)计算内力和土抗力。
一般要求沉井基础下沉到坚实的土层或岩层上,其作为地下结构物,荷载较小,地基的强度和变形通常不会存在问题。一般要求地基强度应满足:
F + G ≤Rj + Rf
式中 F ──沉井顶面处作用的荷载,kN;
G ──沉井的自重,kN;
Rj ──沉井底部地基土的总反力,kN;
Rf ──沉井侧面的总摩阻力,kN。
沉井底部地基土的总反力Rj等于该处土的承载力设计值f与支承面积A的乘积,即Rj =f A
可假定井侧摩阻力沿深度呈梯形分布,距地面5m范围内按三角形分布,5m以下为常数,如图(5-14)所示,故总摩阻力为:
Rf =U (h-2.5 ) q
式中 U ──沉井的周长,m;
h ──沉井的入土深度,m;
q──单位面积摩阻力加权平均值,
q =Σqihi /Σhi,kPa;
hi ──各土层厚度,m;
qi ──i土层井壁单位面积摩阻力,根据
| 表8-1 土与井壁摩阻力经验值 | |
| 土 的 名 称 | 土与井壁的摩阻力 q (kPa) |
| 砂卵石 砂砾石 砂 土 流塑粘性土、粉土 软塑及可塑粘性土、粉土 硬塑粘性土、粉土 泥浆套 | 18~30 15~20 12~25 10~12 12~25 25~50 3~5 |
| 注:本表适用于深度不超过30m的沉井。 | |
实际资料或查表8-1选用。

