摘要：本文通過對實例工程某雨水泵站泵井(沉井結構)設計，對沉井結構井壁設計方面做一些探討，為同類結構設計提供參考。
1引言
在結構設計中，常遇到一些半地下建（構）筑物，如雨污水泵房等；泵房泵井在地下部分較深，如采用大開挖，則因場地地下水位較高，易使邊坡塌陷，采用基坑圍護法，又受到施工工期及經濟效益限制。采用沉井法，可不需要特殊設備，施工方法簡便，施工場地占用小，出土量小成本低，適用土質范圍廣，在淤泥土、砂土、黏土、礫砂等均可施工；而井壁設計是沉井結構設計中主要部分，現(xiàn)通過對某雨水泵站泵井的結構設計，對沉井結構井壁設計方面做一些探討。
2工程概況
擬建雨水泵站場地位于浦東新區(qū)某集鎮(zhèn)東側，場地內地勢平坦，場地地坪標高約3.6~4.0m，地塊范圍內基本是農田。設計地面標高4.20m，泵房地面標高4.50m，室內外高差300mm。擬建泵井內凈尺寸長*寬為27.5*16.8m，深10.675m（底板面標高-6.175m），泵井內局部設水泵層（板面標高-3.395m，層高4.2m）、電機層（板面標高0.805m，層高3.695m）兩夾層，泵井上部一層為配電房（檐口標高14m，房屋高9.7m）內設10T吊車。
根據(jù)巖土工程勘察報告，擬建場地屬長江三角洲入?？跂|南前緣的濱海平原地貌類型。本次勘察所揭露的30.30m深度范圍內的地層均屬第四紀全新世Q4濱海平原型沉積土層；工程地質情況見表1。
該場地淺層地下水屬潛水類型。地下水位埋深在0.7~1.2m，標高介于2.8~3.3m。
在基坑開挖影響范圍內不存在承壓水層；本場地地下水及地基土對混凝土無腐蝕性。擬建場地屬穩(wěn)定場地，場地類別為IV類，設計特征周期為0.9S，軟弱場地土；抗震設防烈度為7度，第一組，設計基本地震加速度為0.10g。擬建場地在抗震設防烈度為7度時，地基不會發(fā)生液化。
3結構設計
根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規(guī)程》（CECS137：2002），本工程沉井安全等級為二級，重要性系數(shù)1.0。鋼筋采用HRB335，根據(jù)《混凝土結構耐久性規(guī)范》(GB/T50476-2008)，混凝土強度等級采用C35。施工方法采用排水下沉。井壁采用直壁式；考慮底板需后澆引起與井壁接縫處止水措施，井壁設置凹槽。
根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規(guī)程》[1]
（6.1.2-1）下沉系數(shù)Kst≥1.05
?。?.1.2-2）Kst=（Gk-Ffw，K）/Ffk
?。?.1.3-1）下沉穩(wěn)定系數(shù)Kst，s=0.8~0.9
（6.1.3-2）Kst，s=（Gk-F’fw，K）/(F’fk+Rb)
?。?.1.4-1）抗浮系數(shù)Kfw≥1.0
（6.1.4-2）Kfw（Gk-F’fw，K）/(F’fk+Rb)
采用排水下沉，故水浮力標準值F’fw，K=0
井壁側阻力標準值F’fk=12070KN
刃腳，隔墻和底梁下地基土極限承載力Rb=23340KN
扣除立柱和隔墻重量后，推算出沉井(井壁)自重GK=17464~21032KN，井壁厚度范圍0.71~0.86m之間。
1)結構平面布置
本工程沉井平面尺寸較大，需布置豎向框架。首先根據(jù)雨水泵房工藝平面及剖面布置，確定結構平面布置，合理布置壁柱、支撐（水平橫梁，地梁）、內隔墻，合理控制井壁計算跨度，并滿足《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規(guī)程》平面分格凈尺寸不應小于3.0米規(guī)定。根據(jù)泵井工藝平面圖及泵井上部結構布置，水平橫梁設置結合水泵層及電機層標高，水平橫梁在下沉工況時作為水平支撐，正常使用工況時作為框架梁，承受水泵層、電機層荷載。壁柱定位結合上部配電房結構布置，盡量避免梁上立柱，做到傳力途徑直接、合理。設計中考慮由井壁、壁柱、支撐（水平橫梁，地梁）、內隔墻組成能可靠受力的豎向框架一起下沉。綜上所述，本工程中柱網及橫梁方案設置如圖3所示，通過柱網及橫梁設置，本工程中沉井平面共分24個格倉；井壁預留1m后澆段（頂部橫梁設在3.50標高），以減輕沉井下沉時自重，又可方便澆筑沉井頂板。
2)井壁荷載計算（表2）
鋼筋混凝土重度取25KN/m3，素混凝土重度取23KN/m3
土壓力取側向主動土壓力
地面堆載及車輛荷載按10KN/m2
地下水取靜水壓力，
水、土分算
施工前須平整場地，因此假設為地面水平，由《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規(guī)程》側向主動土壓力
計算得側向主動土壓力如圖4所示。
3)井壁內力計算
⑴施工下沉工況
施工下沉工況按水平閉合框架計算，沿水平方向取1m計算，荷載取每段上、下端的平均值。刃腳以上1.5倍井壁厚度的高度范圍內的井壁，除承受水、土壓力外，還要
力計算結果如下：
Mx0=410KN*MMx=202KN*M
My0=429KN*MMy=49KN*M
根據(jù)計算結果，井壁水平鋼筋由下沉工況水平閉合框架計算內力控制，豎向鋼筋由使用工況按三邊固定，上端自由的雙向板計算內力控制。原因分析：下沉工況時，按水平閉合框架計算，荷載由水平方向承擔，故水平向彎矩大，豎向彎矩不計；使用工況時，按三邊固定一邊自由雙向板計算，荷載由水平和豎向共同承擔，故水平彎矩小于下沉工況，而豎向彎矩大于下沉工況。
控制內力如下：
水平支座彎距（井壁外側）M支=644KN.M
水平跨中彎距（井壁內側）M1=445KN.M
豎向支座彎距（井壁外側）My0=429KN*M
豎向跨中彎距（井壁內側）My=49KN*M
4)井壁(刃腳)配筋計算
設計中采用兩種井壁厚度進行試算，結果如表3所示（每平方米井壁工程造價）。
4結語
通過對本工程沉井的設計，總結沉井結構設計方面的注意問題及心得體會，對今后的進一步工作有所幫助；
矩形沉井井壁水平鋼筋由下沉工況水平閉合框架計算內力控制，豎向鋼筋由使用工況按三邊固定，上端自由的雙向板計算內力控制。
由于沉井井壁工程量占沉井總體結構工程量比重教大，對工程經濟影響重大，設計時應進行比較，選擇更合理經濟的井壁厚度。
目前，還沒有完整、系統(tǒng)的沉井內力計算軟件，沉井內力計算需各個構件分別計算，因此，計算簡圖力求與實際狀態(tài)吻合并可做一些簡化。
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