某輻照中心貯源井沉井施工法設計

1、<p>　　某輻照中心貯源井沉井施工法設計</p><p>　　[摘要]輻照中心貯源井為全地下鋼筋混凝土結(jié)構，常采用沉井施工法。結(jié)合工程實際特點，對沉井施工法設計與計算進行系統(tǒng)介紹。 </p><p>　　[關鍵詞]貯源井沉井施工法 </p><p>　　[abstract] the radiation center for the source well

2、 underground steel reinforced concrete structure, often USES open caisson construction method. Combined with the engineering practice characteristics of open caisson construction method design and calculation for the sys

3、tem is introduced. </p><p>　　[key words] the source well open caisson construction method </p><p>　　中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1. 概述 </b></p><p>　

4、　輻照中心的貯源井是用于“貯藏”放射源的，其深度是由裝源量和源架高度確定。貯源井位于輻照室中，為全地下鋼筋混凝土結(jié)構。根據(jù)不同的地質(zhì)條件可以采用不同的施工方法，如沉井或直接開挖。通常巖石場地宜采用直接開挖施工法，而黏性土場地宜采用沉井施工法。下面筆者結(jié)合實際工程對沉井施工法做一下簡要的介紹。 </p><p><b>　　2. 沉井施工法 </b></p><p>　

5、　沉井是以現(xiàn)場澆注、挖土下沉方式?jīng)]入地基中的深基礎，按橫截面一般分為圓形和矩形。而作為貯源井的一部分，沉井一般均為矩形截面，它就象貯源井的“外殼”，承擔外側(cè)的水、土壓力，并作為二次澆注的源井的外模。 </p><p>　　沉井施工開挖量少，而且對周圍土的擾動較小，適于狹小施工面作業(yè)。上海某輻照中心的貯源井，就采用了沉井施工法。 </p><p>　　沉井的計算比較復雜，需要進行下沉計算、抗

6、浮穩(wěn)定驗算、井壁配筋計算、刃腳計算及封底混凝土的厚度計算。 </p><p><b>　　2.1下沉計算 </b></p><p>　　下沉宜按結(jié)構自重下沉設計，沉井依靠自重下沉，必須克服井壁與土間的摩阻力和水的浮力。 </p><p>　　下沉系數(shù)： k0= (Gk- Fg)/Tf </p><p>　　式中 GK——

7、井體自重標準值（KN）； </p><p>　　Fk——下沉過程中地下水的浮力標準值（KN）； </p><p>　　Tf ——井壁總摩阻力標準值（KN）； </p><p>　　k0 ——下沉系數(shù)； </p><p>　　上海市《地基基礎設計規(guī)范》DGJ08-11規(guī)定k0宜取1.05~1.25，經(jīng)計算，該輻照中心沉井的下沉系數(shù)k0為1.12

8、滿足施工要求。 </p><p>　　2.2抗浮穩(wěn)定驗算 </p><p>　　抗浮穩(wěn)定驗算包括：下沉封底和使用兩個階段驗算。 </p><p>　　DGJ08-11中要求，在不計井壁摩阻力的情況下，抗浮穩(wěn)定系數(shù)可取1.0～1.05。 </p><p>　　抗浮穩(wěn)定系數(shù)：kf=（Gk+Tf）/Fk </p><p>　

9、　2.2.1下沉封底階段 </p><p>　　當沉井下沉到設計標高并澆注封底混凝土后，設計中偏安全未考慮井壁摩阻力。Gk取沉井和封底混凝土自重的標準值，地下水位取沉井的始沉標高-2.200m。經(jīng)計算，Kf為1.13滿足要求。 </p><p>　　2.2.2使用階段 </p><p>　　設計中未考慮井壁摩阻力，Gk取沉井、二次澆灌源井和封底混凝土自重的標準值，地

10、下水位則取±0.000m。經(jīng)計算，Kf為1.14滿足要求。 </p><p>　　2.3沉井井壁計算 </p><p>　　2.3.1井壁豎向鋼筋驗算 </p><p>　　井壁受拉的最不利情況是沉井沉到設計標高，由于上部井壁被土“夾住”，而刃腳下的土業(yè)已挖空，這時在井壁內(nèi)將可能出現(xiàn)較大的拉力。為計算沉井產(chǎn)生的最大豎向拉力，假定井壁摩阻力呈倒三角形分布，則

11、最危險斷面在沉井高度的一半處，總拉力的設計值Nmax為1/4G，G為沉井下沉時的總重設計值（KN），自重分項系數(shù)取1.2。經(jīng)驗算，實配豎向鋼筋滿足要求。 </p><p>　　2.3.2井壁水平鋼筋計算 </p><p>　　分為下沉封底和使用兩個階段，但使用階段有二次澆灌的源井和沉井共同作用，所以應以下沉封底階段為配筋控制，設計中也以此階段的內(nèi)力計算作為水平配筋的依據(jù)。 </p&g

12、t;<p>　　由于作用在井壁上的水、土壓力沿沉井的深度是逐漸增大的，因此設計中沿高度把沉井分為三段配筋。DGJ08-11中建議采用主動土壓力，考慮到在使用階段，有二次澆灌源井和沉井共同承擔井外的水、土壓力，設計中采用了主動土壓力，但忽略粘性土內(nèi)聚力的作用，也是對主動土壓力的放大。地下水位取-2.200m，并考慮20KN/m2的地面堆載。 </p><p>　　該輻照中心的沉井為矩形，平面外圍尺寸為

13、5x5.8m。按“平面框架”進行內(nèi)力計算。 </p><p><b>　　2.4刃腳計算 </b></p><p>　　刃腳即沉井井壁最下端的“尖角”部分，它的作用是在沉井下沉時切入土中。刃腳是沉井受力最集中的部分，必須有足夠的強度，以免產(chǎn)生撓曲或被碰壞。 </p><p>　　2.4.1刃腳豎向內(nèi)力計算 </p><p&g

14、t;　　刃腳一方面可看作固定在刃腳根部處的懸臂梁，梁長等于刃腳斜面部分的高度；另一方面，刃腳又可看作一個封閉的水平框架。計算豎向內(nèi)力時，偏安全僅考慮懸臂梁的作用，即按懸臂梁計算，并按刃腳向內(nèi)撓曲和向外撓曲兩種不利情況考慮。 </p><p>　　情況1：刃腳向外撓曲（配制內(nèi)側(cè)豎向鋼筋）： </p><p>　　沉井下沉、刃腳已嵌入土中時，刃腳主要受力如圖1所示，并可按下列公式計算： <

15、;/p><p><b>　　V1=G-V2 </b></p><p>　　V2=[(b/2)/ (a+b/2)]G </p><p>　　H= V2tg(α-δ) </p><p>　　式中：V1——單位周長刃腳踏面反力設計值（KN/m）； </p><p>　　V2——單位周長刃腳斜面反力設計值（K

16、N/m）； </p><p>　　H——下沉時單位周長沉井自重設計值（KN/m），自重分項系數(shù)取1.2； </p><p>　　α——刃腳斜面與水平面所成的夾角（°）； </p><p>　　δ——土與混凝土刃腳間的摩擦角（°），可取土的內(nèi)摩擦角標準值。 </p><p><b>　　圖1 刃腳荷載圖 </

17、b></p><p>　　根據(jù)外力V1、V2和H可求出作用在刃腳根部O點的軸向力F、水平剪力V和力矩M。由F、M計算刃腳內(nèi)側(cè)所需的豎向鋼筋；由V計算沿刃腳全高排設的剪力鋼筋。 </p><p>　　情況2：刃腳向內(nèi)撓曲（配置外側(cè)豎向鋼筋）： </p><p>　　沉井下沉至設計標高、刃腳下的土已被全部掏空時，沉井的自重全部由井壁摩阻力承擔，此時井壁外側(cè)的水、土

18、壓力（PW、PE）使刃腳產(chǎn)生向內(nèi)撓曲。刃腳按承受外側(cè)土、水壓力的懸臂梁計算。見圖2所示。 </p><p><b>　　圖2 刃腳荷載圖 </b></p><p>　　（PE1、PE2 —— 土壓力；PW1、PW2—— 水壓力） </p><p>　　根據(jù)水、土壓力求出O點的 V、M，由M計算刃腳外側(cè)所需的豎向鋼筋；由V驗算刃腳剪力鋼筋。 &l

19、t;/p><p>　　2.4.2刃腳水平內(nèi)力計算 </p><p>　　刃腳作為一個封閉的水平框架，作用在刃腳上的外力應乘以分配系數(shù)β，β按下列經(jīng)驗公式計算： </p><p>　　β=h4/(h4+0.05l4) </p><p>　　式中：h——刃腳斜面部分的高度； </p><p>　　l——沉井短邊的計算跨度； &

20、lt;/p><p>　　經(jīng)計算，該輻照中心沉井刃腳的β為0.02，證明分配在水平框架上的外力很小，實際水平配筋同刃腳上部的水平配筋。 </p><p>　　刃腳在構造上也有一些要求，刃腳的底平面稱為踏面，踏面寬b一般取150—300mm，斜面傾角α≤60°。當土層松軟時，b取大而α取??；當土層堅硬時，b取小而α取大。刃腳上凹槽的設計則是為了使封底混凝土與沉井壁有較好的連接，凹槽深一般

21、取150—250mm。沉井刃腳的配筋見圖3所示。 </p><p>　　圖3 某輻照中心沉井刃腳配筋圖 </p><p>　　2.5封底混凝土的厚度計算 </p><p>　　封底混凝土可按均布荷載下的四邊簡支的雙向板考慮。根據(jù)DGJ08-11，封底素混凝土厚度可計算為ht=1384mm，實際采用厚度為1600mm。 </p><p><

22、;b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　沉井施工法的設計應充分了解實際場地環(huán)境，考慮地下水位、地層土質(zhì)穩(wěn)定、流砂等不利因素。設計與計算時應全面和精確，并與施工方密切配合，確保沉井工程施工的安全可靠。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 上海市地方規(guī)范.地基基礎設計規(guī)范（DGJ