XXXX路及其配套设施建设项目（排水工程）
工作井（沉井）结构计算书
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XXXXX设计建设有限公司 二○一二年X月
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1 目 录
1 目 录 ............................................................... 2 1.1 工程概况 .............................................................. 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 1.5 1000mm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 1.5.3 后背土体的稳定计算： .............................................. 5 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浇注底板后)： ...................... 6 1.6.5 刃脚计算： ........................................................ 6 1.6.6 沉井竖向计算： .................................................... 7 1.6.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) ................................ 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 1.7.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) ............................... 24
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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1Km。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XX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；
2 、地勘资料（XXXX工程地质勘察队 2010年10月29日）； 3、 《室外排水设计规范》GB50014-2006； 4 、《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）； 6 、《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》GB 50010-2002； 9 、《顶管施工技术及验收规范》（试行） 中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月；
10 、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS 137：2002）。
1.3 顶管概况
1、
顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题，兴建地点XX快速路接XX路交叉口处，顶管管径1m，管道埋深5.1米。XX路顶管管道放置在密实的卵石层内，覆土平均取4.5m，由于顶管长度较长，分两段顶管，每段长度L≤50m。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、 钢筋及砼强度等级取值： （1） 钢筋
Ф—HPB235级钢筋强度设计值fy=fy′=210N/ mm2 Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2 （2） 圆管砼：采用C50，沉井采用C25。 （3） 所顶土层为砂砾石，r=21KN/ m3 4、 本工程地下水埋深为2.0～2.5m。
5、 本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。
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）、工作井的宽度计算公式
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B =D+2b+2c 式中： B——工作井宽度；
D——顶进管节的外径尺寸；
b——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=1400＋2×800＋2×400=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1.1m ； L3——出土工作长度， 取1.1m；； L4——后背墙的厚度，取0.4m；；
L5——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+1.1+1.1+2×0.4+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出即可，本工程接收井尺寸2.7m*2.7m。
1.5 1000mm管顶力计算
1.5.1 推力计算
管径D1=1.0m 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γw=10KN/m3 顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/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 f0=RS+Wf=5x4.396+18.84x0.4=29.52 kN/m 初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+2.0 x10+20）x3.14/4x1.42=76.1kN 总推力 F= F0+ f0L=76.1+29.52x50=1552.1 kN
1.5.2 壁板后土抗力计算：
顶管总推力设计值 Pt=1.3x1552.1=2017.73 kN
顶管力至刃脚底的距离：hf=2.5m 沉井尺寸rc =5.3x3.8m qAmax=4 Pt/(3 rc hf) =4x2017.73/(3x5.3x3.8x2.5)=53.43kpa qA=53.43x(8-1.5)/8=43.42 kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(5.3x3.8)2=-5406.89 kN.m
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1.5.3 后背土体的稳定计算：
35?35?）= 21x8xtg2（45°-）=45.53kN/m2 2235?35?被动土压力标准值Pp= rZtg2（45°+）= 21x8xtg2（45°+）=619.95 kN/m2
2235?沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH2tg2（45°-）= 0.5x21x82 x tg2（45°
235?-）=182.11 kN/m2 235?沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH2tg2（45°+）= 0.5x21x82 x tg2（45°
235?+）=2479.80kN/m2 2hp=H/3=8/3=2.67 m
§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=( 2.5-︳2.5- 2.67︳)/ 2.5= 0.932 总推力F=1552.1≤ §(0.8Pp-Pa )
=0.932x(0.8x2479.8-182.11)=1679.21KN 满足规范要求 所以经过以上计算可知：
采用管径D1=1.0m圆管，顶进距离50m符合要求。
主动土压力标准值Pa=rZtg2（45°-
1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算
5.3x3.8m沉井，本井为工作井，地下水位按地面以下-2.0m计（施工期间）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。
1.6.1 基础资料：
单位摩阻力fk＝25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼，钢筋为HPB235，HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3，水容重γw=10KN/m3 ,内摩擦角Φ=35°,井壁高6.5m,底板厚0.35m,壁厚0.40m。
1.6.2 下沉计算：
下沉过程中水的浮托力标准值：
Ffw,k=(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x5.1x10=371.3kN 井壁总摩阻力标准值：
11T＝U(H?h1?2.5)f=(5.3x2+3.8x2)xx(6.5+1.3-2.5)X25
22=1205.2kN
沉井自重标准值
G1k＝(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x6.5x25=1183kN 下沉系数：
K1＝（G1k-Ffw,k）/ T＝（1183-371.3）/1205.2=0.67＜1.05
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