沉井施工工况复杂,井壁在地面预制完成混凝土强度达到一定要求后方可下沉,在下沉过程中,随着井深的加大,壁板所受土压力也有所增加,待下沉至设计要求高度后浇筑底板,此时壁板弯矩减小。
逆作法可不考虑下沉过程中深度的变化,逐层往下浇筑壁板,直至浇筑底板。若为顶管井,以上两种施工方法还应对顶进施工中承载力进行验算。
由上述施工过程可见,设计时应着重考虑以下几种工况。
(1)
不同深度处土压力作用。
(2)
浇筑底板后土压力作用。
(3)
顶进施工时土压力及顶力作用。
受力机理分析与程序模拟
作用于井壁外的水压力和土压力在同一高度处沿井壁四周均匀分布,向下逐渐增大。工作井井辟一可按以下几种方法进行受力分析计算:平面框架内力分析、公式法、空间梁格模型计算分析。
井壁按平面框架进行内力分析
计算截面一般沿井壁每隔2~3
m或于变截面处划分为若干水平区段进行计算。水平荷载按各段内的平均值计算。需要做如下假定。
(l)计算跨度取支承中心线距离。
(2)
井壁转角处为刚性节点。
(3)
井壁支承于框架壁柱或水平框架时,框架壁柱或水平框架可作为井壁的不动铰支座。
(4)
井壁与同时浇筑的隔墙的连接节点,一般为刚性节点,若隔墙与相交的井壁刚度之比不超过1/8,隔墙可视为井壁的不动铰支座,井壁可视为隔墙的固定支座。
通过对工作井的计算分析,提出水平框架梁单元模型、公式法、空间建模分析3种方法,并对它们进行比较分析,得出以下结论。
(1)
由于工作井设计的特殊性,可对废弃混凝土加以利用,形成新的环保材料。
(2)
沉井除考虑使用中土压力的影响之外,还应考虑下沉施工中土层的摩阻力、水的浮力、下沉稳定及下沉中土压力的变化,必
破碎机要时可采取增加配重、触变泥浆减阻及空气帷幕减阻等助沉措施。
(3)
工作井若使用寿命较短,按承载能力极限状态组合设计即可。
(4)
顶进施工中,顶力与顶距、管道直径、管壁摩阻力成正比。可采取触变泥浆减阻、加固土体等措施减少顶力的影响。
(5)
工作井井破碎机壁可按以下几种方法进行受力分析计算:水平框架内力分析、公式法、空间立体模型计算分析。采用空间模型计算分析,可大大优化市政管道工作井的设计。