塘河大桥沉井施工实例

塘河穿过新（沂）长（兴）铁路，位于江苏省锡山市、江阴市分界处，属于七级航道。主河道宽26米，设计水位H=3.59m，实测水位H=1.40m，水深6.1m，水位涨落高度0.7m，水流速度3m/S。航道管理部门要求施工期间保持航道通畅。

塘河大桥中心里程DK29+237，水中2＃墩偏近河岸，墩身高度9m，圆墩直径2.1m，承台尺寸6×6×2m（长×宽×高），承台底设计高程H＝－6.10m，土质为洪积性砂粘土，软塑，承载力σ=120Kpa，5根Ф1m钻孔灌注桩基础，桩长29m。在对钢筋砼沉井方案进行了详细的技术经济比较后，按照安全可靠、经济合理、便于施工、保护环境的原则，优选了正方形钢筋砼沉井施工方案。为减短工期，便于拆除回收利用，沉井下部3m，（承台上下各0.5m高度），受力较大采用250＃钢筋砼材料，上部6m采用双层大块旧钢模拼成，钢管排架支撑。

2组合钢筋砼沉井施工方案设计2.1木桩编织袋围堰

木桩编织袋围堰起筑岛挡土少占航道作用，在施工期间应保持稳定，内坡角距沉井外壁3.5m，水深处加宽至4.8m，高出水面1m。设双排直径16cm以上木桩加固，桩距0.5m，堰内填土高出水面1m，经检算沉井下沉时围堰满足稳定要求。

2.2钢筋砼沉井结构尺寸选择

下部3m钢筋砼沉井平面尺寸由地基容许承载力决定。根据地质、水文、荷载、构造要求及施工水平选择沉井壁厚0.4m，井壁每边比承台加大0.3m,刃脚高度0.5m，踏面宽15cm。

2.3钢筋砼沉井结构设计

沉井下沉时起到挡土挡水的围护作用，必须保证沉井下沉过程中处于最不利受力状态时满足施工安全可靠的要求(图1计算简图)。

2.3.1

3m沉井竖向破裂验算

撤除垫木或下沉时沉井最后支承在四个固定支点上，力学图式看作简支梁。在

自重及上部荷载作用下竖直截面内产生弯曲拉应力，超过砼容许拉力时沉井就会断裂。

撤除垫木或排水下沉时人工可以控制最后支承点位于最有利位置（支点处负弯矩值与跨中弯矩值接近），以便使弯曲应力值最小，本例选取支点距离5.2m（0.7倍边长）为有利位置进行检算（图2

沉井竖向破裂检算图）。不排水下沉时，按

最不利位置即支点位于沉井四个角点上检算跨中载面。

公式：弯矩M＝应力σ＝q—均布荷载L—计算跨度

y—待求应力点距中性轴距离I—截面惯性矩

分别检算以上两种情况，弯曲拉应力均小于砼容许拉应力，沉井不会开裂。2.3.2刃脚配筋计算2.3.2.1计算图式

计算时分解成竖向悬臂梁和水平闭合框架进行分析。作用水平力按竖向α及水平β分配系数，分配给悬臂梁和闭合框架承担。

α＝β＝

式中L——计算跨度h——刃脚高度

刃脚向外弯曲最不利位置需要试算确定，一般选择沉井沉至中途，已接高沉井，刃脚刚切入土中时的位置。此时向外弯矩最大（图3

刃脚计算图式）。刃脚向内

弯曲的最不利位置是沉井下沉到设计高程，刃脚下土已掏掉，此时使刃脚向内弯曲的水土压力值最大。

2.3.2.2刃脚悬臂梁计算

（1）刃脚外弯时内侧钢筋计算（单宽井壁）处于最不利位置时作用于刃脚上的外力计算如下：

竖直反力R＝G—T0，

作用于井壁上的摩擦力取T0＝fA，当T0>0.5E时取T0＝0.5E水平反力U＝刃脚自重g=，外侧总土压力E＇=，外侧总水压力W＇＝，作用在刃脚上的磨擦力取T1＝0.5E＇、T1＝fh间较大值式中：G—井壁自重A—单宽井壁面积

f—土对井壁单位面积摩擦力E—作用在单宽井壁上的压力φ—土的内摩擦角rh—砼容重

ea、w—刃脚踏面外侧压力、水压力e＇a、w＇—刃脚根部外侧土压力、水压力

w1、w＇1—沉井内侧刃脚根部、踏面处水压力，排水下沉时，应乘以0.7系数。当不排水下沉时，应计算浮力。以上水平力均乘以分配系数α作用在悬臂梁上。按结构力学静力平衡方程计算出刃脚根部截面上的弯矩M、轴力N、剪力Q，并按单筋截面进行配筋计算。按构造要求内壁竖向每米布置5φ12，并设置间距80cm交错布置的φ10拉筋，配筋率大于0.05％。

（2）刃脚向内弯曲时外侧钢筋计算同上。

3m沉井竖向配筋与刃脚保持一致。2.3.2.3

刃脚作为水平框架配筋计算

最不利位置与计算刃脚向内弯曲时相同，计算图式为一水平闭合框架（图4

刃脚计算图式）。此时分配框架承担的均布荷载P＝β（E＇+W＇）控制截面内力按下式计算角点弯矩M＝

中点弯矩M＝轴力N＝

按双筋截面进行配筋计算。2.3.3井壁的水平配筋

2.3.3.1刃脚根部以上0.4m井壁

考虑刃脚根部传来剪力Q，单独计算。计算出角点、中点M、N按双筋截面分别计算配筋，作为施工临时围护结构，安全系数取K＝0.86，井壁外圈选φ20@30cm,内圈选取φ20@15cm，内圈钢筋在角点位置隔一根起弯一根抗剪，在沉井外侧角点每15cm增加φ20加强筋一道，截面配筋率符合要求。

2.3.3.2底节钢筋砼沉井

高度3m，水平筋布置同0.4m井壁（含刃脚），这种配筋是偏于安全的。2.3.4井壁竖向受拉计算

下沉过程中，遇有硬层、孤石把沉井箍住，刃脚下的土被掏空时，沉井处于悬吊状态，在自重作用下，可能会产生拉应力，当摩擦力上大下小或排水下沉时，井壁中最大拉力Smax出现在沉井半高处。

Smax＝Ag=

式中:Q——沉井自重fy——钢筋设计受拉强度Ag——所需竖向钢筋面积

经计算井壁竖向配筋完全满足要求。2.4上部6m钢模板沉井