沉井承载力的设计

1、工程概况及特点 某污水处理厂粗格栅及进水泵房采纳现浇钢筋混凝土结构、沉井法施工。 进水泵房、粗格栅平面均为矩形，两者组合形成平面“T”形。进水泵房钢筋砼结构外部平面尺寸为 13.9×7.4m，内有六道梁；粗格栅钢筋砼结构外部平面尺寸为 13.25×8.8m，内有两道隔墙，隔墙厚 0.4m。沉井在刃脚位置被梁和隔墙分成六格。沉井刃脚处宽 1.2m，刃脚底宽 0.4m，高 1.6m；井壁厚 0.7m；沉井高 12.63m。根据设计及以往施工经验，沉井施工拟分两次浇筑、两次下沉；沉井采纳不排水法下沉。沉井平面、剖面分别如图 1、图 2 所示。 该沉井基础施工具有以下特点： （1）混凝土一次性浇筑高度高（每节高约 6.5m），即重心高，稳定性差； （2）仅靠第一节下沉后形成的支撑力不能满足第二节制作时的稳定要求； （3）形状特别，为“T”形，重心与形心不重合，增加了沉井基础施工难度。 2、地质情况 拟建场区原为水田，淤积着大量的淤泥，已提前予以挖除。该工程的地质勘察报告显示，沉井设计刃脚底标高-3.35m 位于 5-1 含圆砾细砂层。该处自上而下土层分布及各参数见表 1 所示。 表 1：土层物理力学性能指标表土层名称层底标高（m）天然容重 kN/m3直快剪值地基承载力[σ]（kPa）刃脚所处土层凝聚力C（kPa）内摩檫角 φ（度）1 耕植土6.572-1 粉质粘土5.6218.82812.51003 粘质粉土混砂2.5218.71024.3754-2 砂质粉土1.1218.9928.2120第一次沉刃脚底4-2 夹淤泥质粉质粘土-0.13704-2 砂质粉土-2.2818.9928.21205-1 含圆砾细砂-5.2319.11127.7135设计刃脚底 3、沉井基础设计及施工 3.1 沉井第一节自重 经计算，沉井第一节自重 G1=8759kN； 即沿刃脚每延米沉井重 q1=8759kN/70.7m=124kN/m； 考虑施工荷载，取沿刃脚每延米沉井重 Q1=1.15q1=124×1.15=143kN/m。 3.2 沉井基槽开挖 为了减少沉井立模支架的高度、下沉深度和便于施工，淤泥挖除后再开挖深约 0.7 米的基槽（基础座落于 2-1 层），以方便垫层基础施工，开挖边坡 1：1，四周设排水沟，通过水泵排水，保证施工需要。 3.3 砂垫层厚度计算及铺设 根据砂垫层允许承载力的计算公式： [P]=[σ]×（1+2Htgφ）-γH 其中：[σ]——地基承载力，现基础位于 2-1 层，取[σ]=100kPa； φ ——砂垫层扩散角，取 φ=40°； γ ——粗砂容重，取 γ=16.5kN/m3； H ——粗砂垫层厚度； [P]——砂垫层允许承载力，取设计值[P]=160 kPa。 经计算，H=0...