1、某辐照中心贮源井沉井施工法设计摘要辐照中心贮源井为全地下钢筋混凝土结构，常采用沉井施工法。结合工程实际特点，对沉井施工法设计与计算进行系统介绍。 关键词贮源井沉井施工法 abstract the radiation center for the source well underground steel reinforced concrete structure, often USES open caisson construction method. Combined with the engineering practice characteristics of open caisson
2、construction method design and calculation for the system is introduced. key words the source well open caisson construction method 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1. 概述 辐照中心的贮源井是用于“贮藏”放射源的，其深度是由装源量和源架高度确定。贮源井位于辐照室中，为全地下钢筋混凝土结构。根据不同的地质条件可以采用不同的施工方法，如沉井或直接开挖。通常岩石场地宜采用直接开挖施工法，而黏性土场地宜采用沉井施工法。下面笔者结合实际工程对沉井施工法做
3、一下简要的介绍。 2. 沉井施工法 沉井是以现场浇注、挖土下沉方式没入地基中的深基础，按横截面一般分为圆形和矩形。而作为贮源井的一部分，沉井一般均为矩形截面，它就象贮源井的“外壳” ，承担外侧的水、土压力，并作为二次浇注的源井的外模。 沉井施工开挖量少，而且对周围土的扰动较小，适于狭小施工面作业。上海某辐照中心的贮源井，就采用了沉井施工法。 沉井的计算比较复杂，需要进行下沉计算、抗浮稳定验算、井壁配筋计算、刃脚计算及封底混凝土的厚度计算。 2.1 下沉计算 下沉宜按结构自重下沉设计，沉井依靠自重下沉，必须克服井壁与土间的摩阻力和水的浮力。 下沉系数： k0= (Gk- Fg)/Tf 式中 GK
4、井体自重标准值（KN） ； Fk下沉过程中地下水的浮力标准值（KN） ； Tf 井壁总摩阻力标准值（KN） ； k0 下沉系数； 上海市地基基础设计规范DGJ08-11 规定 k0 宜取 1.051.25，经计算，该辐照中心沉井的下沉系数 k0 为 1.12 满足施工要求。 2.2 抗浮稳定验算 抗浮稳定验算包括：下沉封底和使用两个阶段验算。 DGJ08-11 中要求，在不计井壁摩阻力的情况下，抗浮稳定系数可取1.01.05。 抗浮稳定系数：kf=（Gk+Tf）/Fk 2.2.1 下沉封底阶段 当沉井下沉到设计标高并浇注封底混凝土后，设计中偏安全未考虑井壁摩阻力。Gk 取沉井和封底混凝土自重的
5、标准值，地下水位取沉井的始沉标高-2.200m。经计算，Kf 为 1.13 满足要求。 2.2.2 使用阶段 设计中未考虑井壁摩阻力，Gk 取沉井、二次浇灌源井和封底混凝土自重的标准值，地下水位则取0.000m。经计算，Kf 为 1.14 满足要求。 2.3 沉井井壁计算 2.3.1 井壁竖向钢筋验算 井壁受拉的最不利情况是沉井沉到设计标高，由于上部井壁被土“夹住” ，而刃脚下的土业已挖空，这时在井壁内将可能出现较大的拉力。为计算沉井产生的最大竖向拉力，假定井壁摩阻力呈倒三角形分布，则最危险断面在沉井高度的一半处，总拉力的设计值 Nmax 为 1/4G，G 为沉井下沉时的总重设计值（KN） ，
6、自重分项系数取 1.2。经验算，实配竖向钢筋满足要求。 2.3.2 井壁水平钢筋计算 分为下沉封底和使用两个阶段，但使用阶段有二次浇灌的源井和沉井共同作用，所以应以下沉封底阶段为配筋控制，设计中也以此阶段的内力计算作为水平配筋的依据。 由于作用在井壁上的水、土压力沿沉井的深度是逐渐增大的，因此设计中沿高度把沉井分为三段配筋。DGJ08-11 中建议采用主动土压力，考虑到在使用阶段，有二次浇灌源井和沉井共同承担井外的水、土压力，设计中采用了主动土压力，但忽略粘性土内聚力的作用，也是对主动土压力的放大。地下水位取-2.200m，并考虑 20KN/m2 的地面堆载。 该辐照中心的沉井为矩形，平面外围
7、尺寸为 5x5.8m。按“平面框架”进行内力计算。 2.4 刃脚计算 刃脚即沉井井壁最下端的“尖角”部分，它的作用是在沉井下沉时切入土中。刃脚是沉井受力最集中的部分，必须有足够的强度，以免产生挠曲或被碰坏。 2.4.1 刃脚竖向内力计算 刃脚一方面可看作固定在刃脚根部处的悬臂梁，梁长等于刃脚斜面部分的高度；另一方面，刃脚又可看作一个封闭的水平框架。计算竖向内力时，偏安全仅考虑悬臂梁的作用，即按悬臂梁计算，并按刃脚向内挠曲和向外挠曲两种不利情况考虑。 情况 1：刃脚向外挠曲（配制内侧竖向钢筋）： 沉井下沉、刃脚已嵌入土中时，刃脚主要受力如图 1 所示，并可按下列公式计算： V1=G-V2 V2=
8、(b/2)/ (a+b/2)G H= V2tg(-) 式中：V1单位周长刃脚踏面反力设计值（KN/m） ； V2单位周长刃脚斜面反力设计值（KN/m） ； H下沉时单位周长沉井自重设计值（KN/m） ，自重分项系数取1.2； 刃脚斜面与水平面所成的夹角（） ； 土与混凝土刃脚间的摩擦角（） ，可取土的内摩擦角标准值。图 1 刃脚荷载图 根据外力 V1、V2 和 H 可求出作用在刃脚根部 O 点的轴向力 F、水平剪力 V 和力矩 M。由 F、M 计算刃脚内侧所需的竖向钢筋；由 V 计算沿刃脚全高排设的剪力钢筋。 情况 2：刃脚向内挠曲（配置外侧竖向钢筋）： 沉井下沉至设计标高、刃脚下的土已被全部
9、掏空时，沉井的自重全部由井壁摩阻力承担，此时井壁外侧的水、土压力（PW、PE）使刃脚产生向内挠曲。刃脚按承受外侧土、水压力的悬臂梁计算。见图 2 所示。 图 2 刃脚荷载图 （PE1、PE2 土压力；PW1、PW2 水压力） 根据水、土压力求出 O 点的 V、M，由 M 计算刃脚外侧所需的竖向钢筋；由 V 验算刃脚剪力钢筋。 2.4.2 刃脚水平内力计算 刃脚作为一个封闭的水平框架，作用在刃脚上的外力应乘以分配系数 ， 按下列经验公式计算： =h4/(h4+0.05l4) 式中：h刃脚斜面部分的高度； l沉井短边的计算跨度； 经计算，该辐照中心沉井刃脚的 为 0.02，证明分配在水平框架上的外
10、力很小，实际水平配筋同刃脚上部的水平配筋。 刃脚在构造上也有一些要求，刃脚的底平面称为踏面，踏面宽 b 一般取 150300mm，斜面倾角 60。当土层松软时，b 取大而 取小；当土层坚硬时，b 取小而 取大。刃脚上凹槽的设计则是为了使封底混凝土与沉井壁有较好的连接，凹槽深一般取 150250mm。沉井刃脚的配筋见图 3 所示。 图 3 某辐照中心沉井刃脚配筋图 2.5 封底混凝土的厚度计算 封底混凝土可按均布荷载下的四边简支的双向板考虑。根据 DGJ08-11，封底素混凝土厚度可计算为 ht=1384mm，实际采用厚度为 1600mm。 3 结论 沉井施工法的设计应充分了解实际场地环境，考虑地下水位、地层土质稳定、流砂等不利因素。设计与计算时应全面和精确，并与施工方密切配合，确保沉井工程施工的安全可靠。 参考文献 1 上海市地方规范.地基基础设计规范（DGJ08-11）S.
