中国工程建设标准化协会标准给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS 137∶2002
主编单位:上海市政工程设计研究院
批准单位:中国工程建设标准化协会
施行日期:2003年3月1日
前 言
本规程原属于《给水排水工程结构设计规范》GBJ 69-84中第六章的内容。根据逐步与国际接轨的需要，现将本规程独立成本，以便于工程应用和今后修订。据此，按中国工程建设标准化协会(94)建标协字第11号《关于下达推荐性标准编制计划的函》的要求进行编制。
本规程根据国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001和《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153-92规定的原则，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法编制，并与有关的结构专业设计规范协调一致。
本规程总结了原《给水排水工程结构设计规范》GBJ 69-84近十多年来的应用情况，吸取了国内的工程实际经验和国外相关标准的内容，对原规范的内容做了大量的充实和完善。
根据国家计委标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求，现批准协会标准《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规范》，编号为CECS137∶2002，推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。
本规程第3.0.1、3.0.3、3.0.4、3.0.6、5.1.4、5.2.1、5.3.1、5.3.2、5.3.3、5.3.5、6.1.8、7.1.5条建议列入《工程建设标准强制性条文》。
本规程由中国工程建设标准化协会贮藏构筑物委员会CECS/TC10(北京西城区月坛南街乙二号 北京市市政工程设计研究总院，邮编:100045)归口管理，并负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。
主编单位:上海市政工程设计研究院
主要起草人: 葛春辉 王广平 王恒栋 杜一鸣 缪宇宁王大龄 汤 伟 汪天翔
中国工程建设标准化协会
2002年12月1日
1 总 则
1.0.1 为了在给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计中贯彻国家的技术经济政策，力求做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。
1.0.2 本规程适用于给水排水工程中各类钢筋混凝土沉井结构的设计。
1.0.3 本规程根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068、《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153及《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069规定的原则制定。符号、计量单位和基本术语按照《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083的规定采用。
1.0.4 按本规程设计时，材料和施工质量尚应符合《给水排水构筑物施工及验收规范》GBJ 141等有关标准的要求。
1.0.5 对拟建在地震区、冻土地区、湿陷性黄土地区及膨胀土地区的沉井，设计时尚应符合现行有关标准的规定。
2 主要术语和符号
2.1 主要术语
2.1.1 沉井和干式沉井 sinking well and dry sinking well
沉井指在地面制作后，从井内部取土下沉至预定标高的结构；干式沉井指使用时井内无水的沉井。
2.1.2 刃脚 cutting curb
沉井壁板下端带有斜面的部分，用于支承沉井重量和切土下沉。
2.1.3 排水下沉 sinking by drainage
沉井下沉过程中，在取土作业时排除井内积水。
2.1.4 不排水下沉 sinking without drainage
沉井下沉过程中，在取土作业时不排除井内积水。
2.2 主要符号
2.2.1 作用、作用效应和抗力
2.2.2 材料性能
Fi--混凝土的抗冻等级
Si--混凝土的抗渗等级
2.2.3 几何参数
2.2.4 设计系数
3 材 料
3.0.1 沉井结构的混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。干式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低于C25，湿式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低于C20。
3.0.2 水下封底混凝土强度等级不宜低于C20。
3.0.3 凡有抗渗要求的沉井，壁板和底板混凝土的抗渗等级应通过试验确定，并应符合表3.0.3要求。
注：混凝土抗渗等级Si系指，龄期为28d的混凝土试件，施加i×0．1MPa水压力后满足不渗水指标。
3.0.4 最冷月平均气温低于-3的地区，外露的井壁混凝土应具有良好的抗冻性能，并应按表3.0.4的要求采用。抗冻混凝土用水泥不得采用火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。
注：1 混凝土抗冻等级Fi系指，龄期为28d的混凝土试件，在进行相应冻融循环总次数i次作用后，其强度降低不大于25％，重量损失不超过5％；
2 气温应根据连续5年以上的实测资料，统计其平均值确定；
3 冻融循环总次数系指一年内气温从+3℃以上降至-3℃以下，然后回升至+3℃以上的交替次数；对于地表水取水头部，尚应考虑一年中月平均气温低于-3℃期间，因水位涨落而产生的冻融交替次数，此时水位每涨落一次应按一次冻融计算。
3.0.5 当沉井混凝土满足抗渗要求时，可不作外加的抗渗处理；当地下水和井内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时，应按现行有关标准或进行专门试验确定防腐措施。
3.0.6 沉井混凝土的碱含量最大值应符合《混凝土碱含量限值标准》CECS 53的规定。
3.0.7 沉井结构的混凝土可根据需要适当采用外加剂。当采用外加剂时，应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119的规定。
3.0.8 普通钢筋应选用HPB 235、HRB 335和HRB 400钢筋，对必须进行验算裂缝宽度的构件宜优先选用变形钢筋。
3.0.9 沉井结构的混凝土及钢筋的力学性能指标，应按《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用。
4 结构上的作用
4.1 作用分类和作用代表值
4.1.1 沉井结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类。永久作用应包括结构自重、土的侧向压力、沉井内的静水压力；可变作用应包括沉井顶板和平台活荷载、地面活荷载、地下水压力(侧压力、浮托力)、顶管的顶力、流水压力、融流冰块压力等。
4.1.2 沉井结构设计时，不同荷载应采用不同的代表值:对永久荷载，应采用标准值作为代表值；
对可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。
4.1.3 当结构承受两种或两种以上可变作用，承载能力极限状态按作用效应基本组合计算或正常使用极限状态按作用效应标准组合验算时，应采用标准值和组合值作为可变作用代表值。可变作用组合值应为可变作用的标准值乘以作用组合值系数。
4.1.4 当正常使用极限状态按作用效应准永久组合验算时，应采用准永久值作为可变作用代表值。可变作用准永久值应为可变作用的标准值乘以准永久值系数。
4.2 永久作用标准值
4.2.1 结构自重的标准值，可按结构构件的设计尺寸与相应材料的重度计算确定，钢筋混凝土重度可取25kN/m3，素混凝土重度可取23kN/m3。永久设备的自重标准值，可按设备样本提供的数据采用；构件上设备转动部分的自重和轴流泵的轴向力应乘以动力系数后作为标准值，动力系数可取2.0。
4.2.2 作用在沉井壁上的侧向主动土压力标准值，应按下列规定确定:
1 对地面水平，地下水位以上的主动土压力标准值应按下式计算:
4.2.3 作用在沉井壁上的侧向被动土压力标准值，应按下列规定确定:
1 对地面水平，地下水位以上的被动土压力标准值应按下式计算:
4.2.4 沉井内的静水压力应按设计水位计算。清水的重度可取10kN/m3；污水的重度根据水质可取10～10.8kN/m3。
4.3 可变作用标准值和准永久值系数
4.3.1 沉井顶板和平台的活荷载标准值应根据实际情况确定。当无特殊要求时可取4.0kN/m2，准永久值系数取0.4。
4.3.2 地面活荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值应按下列规定确定:
1 地面活荷载可分为地面堆积荷载和地面车辆荷载；
2 地面堆积荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值，可折算为等效的土层厚度进行计算。当无明确要求时，地面堆积荷载标准值可取10kN/m2；
3 地面车辆荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值，应为该荷载标准值传递到计算深度处的竖向压力标准值乘以计算深度处土层的主动土压力系数；
4 地面堆积荷载和地面车辆荷载作用在沉井井壁上的侧压力标准值取二者中的较大值，准永久值系数可取0。
4.3.3 地下水(包括上层滞水)对沉井作用的标准值和准永久值系数应按下列规定采用:
1 沉井侧壁上的水压力标准值应按静水压力计算；
2 计算地下水压力标准值的设计水位，应按施工阶段和使用阶段当地可能出现的最高和最低水位采用；
3 水压力标准值的相应设计水位，应根据对结构的作用效应确定取最低水位或最高水位。当取最低水位时，相应的准永久值系数应取1.0；当取最高水位时，相应的准永久值系数可取平均水位与最高水位的比值。
4 地下水对沉井浮托力的标准值，应按最高水位乘以浮托力折减系数确定。浮托力折减系数，对非岩质地基取1.0；对岩石地基按其破碎程度确定，当基岩面设置滑动层时取1.0。
4.3.4 当沉井位于江心时，作用在沉井上的流水压力标准值，应根据设计水位按(4.3.4)式计算确定(图4.3.4)。流水压力的准永久值系数，应按第4.3.3条第3款的规定确定。
4.3.5 河道内融流冰块作用在沉井上的压力标准值，可按下列规定确定:
1 作用在沉井上的融流冰块压力标准值，可按下式计算:
2 融流冰块压力的准永久值系数，对东北地区和新疆北部地区可取0.5；对其他地区可取0。
4.3.6 当沉井作为顶管工作井时，作用在沉井上的顶力标准值应按有关标准或当地的经验公式确定，其准永久值系数取0.6。
4.3.7 对于有顶盖的江心沉井，在设计时应考虑使用中可能形成的真空压力。真空压力的标准值可根据使用条件确定，其准永久值系数取0。
5 基本设计规定
5.1 一般规定
5.1.1 各类沉井结构构件均应按承载能力极限状态计算。
5.1.2 沉井结构按承载能力极限状态计算时，除结构整体稳定性验算外，其余均采用分项系数设计表达式。
5.1.3 各类沉井结构构件的使用阶段均应按正常使用极限状态验算。对轴心受拉和小偏心受拉构件应按作用效应标准组合进行抗裂度验算；对受弯构件和大偏心受拉构件应按作用效应准永久组合进行裂缝宽度验算；对需要控制变形的结构构件应按作用效应准永久组合进行变形验算。
5.1.4 各种形式的沉井均应进行沉井下沉、下沉稳定性及抗浮稳定性验算，必要时尚应进行沉井结构的倾覆和滑移验算。
验算时抵抗力应只计永久作用(可变作用不应计入)，参与组合的作用力均采用标准值。沉井的工作特征设计系数应符合表5.1.4的要求。
注：稳定验算公式见沉井下沉及结构计算条款。
5.1.5 沉井的地基承载力和变形验算，应按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定执行。
5.2 承载能力极限状态计算
5.2.1 沉井结构构件按承载能力极限状态计算时，应采用下列设计表达式:
5.2.2 沉井按承载能力极限状态进行强度计算时，作用效应的基本组合设计值应按下列规定确定:
1 强度计算的作用效应基本组合设计值，应按下式确定:
4 强度计算的作用效应基本组合设计值，应根据沉井所处的环境及其工况取不同的作用项目。不同工况的项目组合可参照表5.2.2-3确定。
5.3 正常使用极限状态验算
5.3.1 沉井结构构件按正常使用极限状态设计时，应分别按作用效应的标准组合或准永久组合进行验算。结构构件的变形、抗裂度和裂缝宽度计算值应满足相应的规定限值。
5.3.2 当沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，应控制抗裂度，并取作用效应的标准组合按下列规定确定:
1 对正常使用极限状态验算，作用效应标准组合的设计值应按下式计算:
2 标准组合应根据沉井所处的不同环境及其工况按表5.2.2-3选取。
5.3.3 当沉井结构构件处于受弯、大偏心受压或大偏心受拉时，应控制裂缝宽度，并取作用效应的准永久组合按下列规定确定:
1 正常使用极限状态验算时，作用效应准永久组合的设计值应按下式计算:
2 准永久组合应根据沉井所处的环境及其工况按表5.2.2-3选取不同的作用项目组台。
5.3.4 钢筋混凝土沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时，抗裂度验算应满足下列规定:
1 对轴心受拉构件，应满足:
5.3.6 钢筋混凝土沉井结构构件处于受弯、大偏心受拉或大偏心受压时，最大裂宽度可按附录A计算确定。
5.3.7 当沉井平台梁支承竖向传动装置设备时，应按作用效应准永久组合进行变验算，其挠度计算值符合下式要求:
6 沉井下沉和结构计算
6.1 一般规定
6.1.1 沉井井壁外侧与土层间的摩阻力及其沿井壁高度的分布图形，应根据工程地质条件、井壁外形和施工方法等，通过试验或对比积累的经验资料确定。当无试验条件或无可靠资料时，可按下列规定确定:
1 井壁外侧与土层间的单位摩阻力标准值fk，可根据土层类别按表6.1.1的规定选用。
2 当沿沉井深度土层为多种类别时，单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。该值可按下式计算:
摩阻力沿沉井井壁外侧的分布图形，当沉井井壁外侧为直壁时，可按图6.1.1-a采用；当井壁外侧为阶梯形时，可按图6.1.1-b采用。
6.1.3 当下沉系数较大，或在下沉过程中遇有软弱土层时，应根据实际情况进行沉井的下沉稳定验算，并符合下式的要求:
2. 抗倾覆验算：
6.1.7 靠近江、河、海岸边的沉井，应进行土体边坡在沉井荷重作用下整体滑动稳定性的验算。
6.1.8 水中浮运的沉井在浮运过程中(沉入河床前)，必须验算横向稳定性。沉井浮体在浮运阶段的稳定倾斜角φ不得大于6°，并应满足(p-l)>0的要求。φ角按下式计算:
6.1.9 在施工阶段，井壁的竖向抗拉应按下列规定计算:
1 土质较好，沉井下沉系数接近1.05时，等截面井壁的最大拉断力为:
2 土质均匀的软土地基，沉井下沉系数较大(≥1.5)时，可不进行竖向拉断计算，但竖向配筋不应小于最小配筋率及使用阶段的设计要求。
3 当井壁上有预留洞时，应对孔洞削弱断面进行验算。
6.1.10 当沉井的下沉深度范围内有地下水时，对下列情况可酌情按不排水施工或部分不排水施工设计:
1 在下沉度范围内的土层中存在粉土或粉细砂层，排水下沉有可能造成流砂时；
2 沉井附近存在已有建筑或构筑物，降水施工可能增加其沉降或倾斜而难以采取其它有效措施时。
6.1.11 作用在底板上的反力可假定按直线分布，计算反力时不宜考虑井壁与土的摩阻力作用。底板与井壁间，当无预留插筋连接时，应按铰接考虑；当用钢筋整体连接时，可按弹性固定考虑。
6.1.12 对建造在软土地基上设有底梁的沉井，应对底梁进行下沉阶段的强度验算。梁下的地基反力设计值可取地基土的极限承载力值(参照表6.1.3选用)。
6.1.13 水下封底混凝土的厚度应根据基底的向上净反力计算确定。水下封底混凝土的厚度，应按下式计算:
6.1.14 封底混凝土板的边缘应进行冲剪验算，冲剪处的封底厚度应在设计图中注明，计算厚度必须扣除附加厚度。
6.1.15 沉井可简化为平面体系进行结构分析。
6.1.16 在沉井下沉阶段，不带内框架的井壁结构进行内力计算时，可在垂直方向截取单位高度的井段，按水平闭合结构进行计算；对带内框架的井壁结构，则应根据框架的布置情况，按连续的平板或拱板计算。计算可采用下列假定:
1 在同一深度处的侧压力按均匀分布考虑；
2 井壁上设置竖向框架或水平框架时，当框架梁与板的刚度比不小于4时，框架梁视为井壁的不动铰支承；
3 刃脚根部以上高度等于该处井壁厚度1.5倍的一段井壁，施工阶段计算时除考虑作用在该段上的水、土压力外，尚应考虑由刃脚传来的水、土压力作用。
6.1.17 应根据沉井的施工及地质情况，对沉井施工阶段的涌土和流砂进行验算。
6.1.18 在沉井的使用阶段，其结构应根据底板及后浇隔墙浇筑完成后的结构体系和实际作用进行计算。
6.2 圆形沉井
6.2.1 圆形沉井应根据下沉前的支承情况，对井壁竖向受力进行强度计算。沉井制作采用垫木支承时，垫木可按周边均匀布置，支点数量可根据沉井的直径、砂垫层厚度及持力土层的极限承载力决定。四支点情况(图6.2.1)井壁所承受的最大内力，应按下列公式计算:
6.2.2 圆形沉井刃脚的内力应按下列规定计算:
1 刃脚竖向的向外弯曲受力，按沉井开始下沉刃脚已嵌入土中的工况计算(忽略刃脚外侧水、土压力，图6.2.2-a)。当沉井高度较大时，可采用分节浇筑多次下沉的方法减小刃脚向外弯曲受力。弯曲力矩可按下列公式计算:
2 刃脚竖向的向内弯曲受力，可按沉井已沉至设计标高，刃脚下的土已被全部掏空的工况计算（图6.2.2-b）：
6.2.3 不带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在互成90°的两点处土壤内摩擦角的差值为5°～10°。内力可按下式计算(图6.2.3):
6.2.4 带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中和使用阶段的井壁内力，可沿不同高度截取闭合圆环按平面结构计算，计算时假定井壁在同一水平圆环上的土压力均匀分布。各截面的内力可按附录B计算确定。
6.2.5 单孔、双孔圆端形沉井，在下沉过程中井壁的内力，可沿井壁不同高度截取闭合环形按平面结构计算。计算时假定井壁在同一水平环上的水、土压力(q)均匀分布，各截面的内力可按表6.2.5计算(图6.2.5)。
6.2.6 顶管工作井的井壁在顶管推进时的内力，应由顶力、土抗力和井周土压力叠加求得。
6.2.7 圆形顶管工作井在顶管力作用下的土抗力沿竖直方向按三角形分布，沿水平方向按余弦函数分布(图6.2.7)。壁板后土抗力最大值和各点内力可按下式计算:
6.2.9 圆形沉井底板在均布荷载作用下的弯矩可按以下规定计算:
1 周边简支圆板(图6.2.9-1):
2 周边固定圆板(图6.2.9-2):
6.3 矩形沉井
6.3.1 矩形沉井应根据其下沉前的支承情况，对井壁竖向受力进行强度计算。沉井制作采用垫木支承时，计算时的不利支承点应符合下列规定:
1 长宽比不小于1.5的小型矩形沉井，按四点支承计算，定位支承点距端部的距离可取0.15L(图6.3.1)。
2 长宽比小于1.5的小型矩形沉井，定位支点宜在两个方向均按上述原则设置。
3 对于大型矩形沉井，垫木的位置可沿周边均匀布置，支承点数量可根据沉井尺寸、砂垫层厚度和持力土层的极限承载力确定。
6.3.2 矩形沉井刃脚的竖向弯曲内力计算除应参照第6.2.2条计算简图和有关规定外，尚应遵守第6.3.3条规定。
6.3.3 矩形沉井刃脚强度计算时，可按下列规定对水平荷载进行折减:
1 当内隔墙的底面距刃脚底面距离不大于50cm，或大于50cm而有垂直腋角时，作用于垂直悬臂部分的水平荷载应乘以折减系数α:
6.3.4 单孔矩形沉井作为顶管工作井时，在顶管力作用下壁板可按下列规定设计:
1 顶管千斤顶后座尺寸通常为3m×3m(图6.3.4-1)，其等效荷载在壁板上的分布高度可按下列公式计算:
6.3.5 当顶管工作井为双孔矩形沉井时，单孔顶进的土抗力可按下式计算(图6.3.5):
6.3.6 矩形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定性验算应满足公式(6.2.8-1)的要求。此时，对Epk和Eep。k的确定，应按图6.3.6所示的土压力分布计算。
6.3.7 矩形沉井底板内力宜按以下规定计算:
1 按钢筋混凝土底板与井壁所设凹槽或水平插筋的构造情况，确定支座条件为简支、固定或弹性固定；
2 底板反力按直线分布；
3 板的长边l1与短边l2之比l1/l2>2时，按单向板计算，l1/l2≤2时按双向板计算；
4 设有底梁时，底板按连续板计算。
6.3.8 壁板内力计算可按第6.1.16条执行。
7 构造要求
7.1 一般规定
7.1.1 沉井平面宜对称布置，矩形沉井的长宽比不宜大于2。
7.1.2 沉井平面重心位置宜布置在对称轴上，平面重心的竖向连线宜为竖直线。
7.1.3 现浇钢筋混凝土大型沉井分节制作时，对上节沉井井壁应增加水平构造钢筋。
7.1.4 受力钢筋的最小配筋率，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069的规定。
7.1.5 沉井内受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm。
7.1.6 当沉井位于航道内时，应采取防撞措施或保护措施。
7.2 基本构造
7.2. 1 沉井平面分格净尺寸不宜小于3.0m。沉井作为顶管工作井时，分格尺寸应满足顶管施工工艺要求。
7.2.2 当沉井在人工筑岛上制作时，人工筑岛的基本构造应满足下列规定:
1 岛面标高应比施工期最高水位高500mm以上。
2 岛面尺寸应等于沉井平面尺寸加施工护道宽度，护道宽度不宜小于2m。
3 围堰的设计应考虑沉井重量对围堰产生的附加侧压力作用。
4 筑岛材料宜采用砂土。
7.2.3 应将水位控制在沉井起沉标高以下不小于500mm。
7.2.4 刃脚的踏面底宽宜为150～400mm，刃脚斜面与水平面夹角宜为50°～60°。当遇坚硬土层时，刃脚的踏面底宽可取150mm，刃脚斜面与水平面夹角应取60°，并宜在刃脚的踏面外缘端部设置钢板护角(图7.2.4)。
7.2.5 沉井下沉前，刃脚内侧(包括凹槽)及底梁和隔墙二侧均应打毛。打毛范围不应小于封底混凝土和底板混凝土的接触面。
7.2.6 刃脚的长度必须满足封底混凝土厚度的要求。
7.2.7 刃脚的配筋应符合下列规定:
1 刃脚的竖向钢筋应设置在水平向钢筋的外侧，并应锚入刃脚根部以上。
2 刃脚的里、外层竖向钢筋间应设置φ6～φ8拉筋，拉筋的间距可取300～500mm。
7.2.8 沉井的封底应符合下列规定:
1 通过降水进行干封底时，应待封底混凝土强度等级达到设计要求后，方可停止降水。
2 对水下封底混凝土，待强度等级达到设计要求后，方可将井内水抽除。
7.2.9 钢筋混凝土底板的构造应符合图7.2.9的规定。
7.2.10 沉井井壁变截面台阶宽度可采用100～200mm。沉井最下部台阶宜设在沉井底板以上，距底板面不应小于1.0倍凹槽处壁厚(图7.2.10)。为减少下沉摩阻力而设置的台阶应设在外侧，因受力要求设置的台阶应设在内侧。
7.2.11 分节制作的沉井应符合下列规定:
1 沉井分节浇筑时，每节高度宜采用5～6m，底节沉井高度宜采用4～6m；
2 沉井井壁上端的环向或水平向钢筋应加强。沉井分节下沉时，每节井壁上端的环向或水平向钢筋均应加强。沉井的竖向框架在沉井下沉前应形成封闭体系。
7.2.12 在井壁与后浇隔墙的连接处，宜在井壁上加设腋角，并预留凹槽、连接钢筋和止水片。凹槽的深度不宜小于25mm，连接钢筋的直径和间距应与隔墙边的水平向钢筋一致。
7.2.13 因施工要求需弯折的预留插筋，其直径不宜大于20mm。当直径大于20mm时，插筋接头应采用钢筋接驳器或采用电焊连接。
7.2.14 现浇钢筋混凝土沉井壁板厚度不宜小于300mm。
7.2.15 沉井壁板在底板厚度范围内设凹槽时，其深度不宜小于150mm。在顶管工作井承受顶力壁板的凹槽内应预留插筋(或采用植筋)与沉井底板连接。沉井壁板在底板面上侧设凸缘时，凸缘宽度不应大于150mm(图7.2.15)。
7.2.16 不设刃脚的底梁和隔墙的底面距沉井刃脚底的距离，不宜小于500mm。
7.2.17 沉井隔墙若需设置施工过人洞口，洞口尺寸可采用1.0m×2.0m。洞口应设预埋插筋，待底板浇筑完成后封闭。新旧混凝土的接缝应根据施工规范采取防渗措施。
7.2.18 为增强沉井下沉刚度所设置的隔墙或上、下横梁，应与井壁同时施工。
7.2.19 井壁框架柱宜向沉井内凸出。
7.2.20 沉井作为顶管工作井或接收井时，井壁预留洞口尺寸应符合下列规定:
1 沉井井壁预留顶出洞口的直径:对于钢管顶管不宜小于(0.12m+顶管外径)，对于钢筋混凝土顶管不宜小于(0.20m+顶管外径)。
2 沉井井壁预留接收洞口的直径:对于钢管顶管不宜小于(0.40m+顶管外径)，对于钢筋混凝土顶管不宜小于(0.30m+顶管外径)。
3 预留洞口的底与沉井底板面的距离:对于钢管不宜小于700mm，对于钢筋混凝土管不宜小于600mm。
7.2.21 顶管后座面积不宜小于3m×3m。对于圆形沉井，在顶管支座处应浇制平整的钢筋混凝土后座。
附录A 钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受拉(压)状态时的最大裂缝宽度计算
A.0.1 受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度，可按下列公式计算:
A.0.2 受弯、大偏心受压、大偏心受拉构件的计算截面纵向受拉钢筋应力(σsq)，可按下列公式计算。
1 受弯构件的纵向受拉钢筋应力
附录B 带中隔墙圆形沉井的内力计算
B.0.1 在均匀外荷载q1(水、土压力)作用下，沉井各截面的内力可按下式计算(图B.0.1):
B.0.2 在一格内压荷载q2作用下，沉井各截面的内力可按下列公式计算(图B.0.2):
本规程用词说明
一、为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下:
1 表示很严格，非这样做不可的
正面词采用"必须"；反面词采用"严禁"。
2 表示严格，在正常情况下均应这样做的:
正面词采用"应"；反面词采用"不应"或"不得"。
3 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用"宜"或"可"；反面词采用"不宜"。
二、条文中指定应按其他有关标准执行时，写法为"应符合……要求"或"应按……执行"。非必须按所指定的标准或其他规定执行时，写法为"可参照……"。
中国工程建设标准化协会标准
给水排水工程
钢筋混凝土沉井结构设计规程
Specification for structural design of reinforced concrete
sinking well of water supply and sewerage engineering
CECS 137:2002
条 文 说 明
1 总 则
1.0.2 沉井按材料分，有混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢板沉井、钢壳沉井、圬工沉井等。本规程限定为给水排水工程的钢筋混凝土沉井，其他行业使用的沉井和非钢筋混凝土沉井，可结合具体情况参照本规程执行。
1.0.3 本规程中未涉及的部分按现行国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069执行。
1.0.5 凡涉及地震、冻土、湿陷性黄土和膨胀土等的工程，尚应按有关标准执行。
3 材 料
3.0.1 干式沉井指使用阶段沉井内无水，如卧式泵泵房等；湿式沉井指使用阶段沉井内贮水，如集水井、进水箱等。对于部分干式部分湿式的沉井，应按干式沉井考虑。
3.0.2 水下封底混凝土设计强度等级不宜低于C20，以免厚度过大，抗渗过差，同时受水影响的表面，混凝土强度可能达不到设计要求，必须予以注意。
3.0.3 混凝土抗渗等级沿用习惯使用的S4、S6、S8，它的单位是0.1MPa。
3.0.4 本条摘自《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069。
3.0.5 当地下水或井内贮水对混凝土和钢筋有腐蚀作用时，应采取相应的防腐措施。
3.0.7 外加剂一般可分为减水剂、早强剂和密实剂等，可根据实际需要选用。
3.0.9 本规程未列出混凝土和钢筋的力学性能指标，均应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行。
4 结构上的作用
4.1.1 本条针对给水排水沉井设计中遇到的各种作用，根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069规定的原则，区分为永久作用和可变作用。
4.1.2 沉井结构设计时，对不同荷载采用不同的代表值。本规程给出了三种代表值:标准值、组合值和准永久值。其中标准值是荷载的基本代表值，其他代表值以标准值乘以相应的系数得出。
4.1.3～4.1.4 结构承受两种或两种以上可变作用时，作用效应组合值在承载能力极限状态下采用基本组合值；在正常使用极限状态下采用标准组合值和准永久组合值。
4.2.1～4.2.3 本条规定了沉井结构设计中各项永久作用标准值的取值。现对沉井壁上的侧向土压力计算说明如下:
1 侧向土压力按朗金理论计算；
2 土的抗剪强度一般采用固结快剪或快剪的峰值作为指标；
3 对非砂性土，按抗剪强度相等的原则换算等效内摩擦角。
4.3.1～4.3.5 本条规定了给水排水沉井结构设计中各项可变作用标准值的取值。对正常使用极限状态按作用效应准永久组合设计时的准永久值系数，均根据工程实际情况或参照相关标准作出了具体规定。对地下水标准值也作了明确规定。
5 基本设计规定
5.1.1、5.1.2 条文明确了沉井结构构件均应进行承载力极限状态计算。
对于承载能力极限状态设计除稳定验算外，均采用以概率理论为基础的分项系数设计表达式。
5.1.3 对使用阶段必须进行正常使用极限状态验算。当沉井结构构件为轴心受拉或小偏心受拉时，因全截面处于受拉状态，裂缝贯穿全截面，将对防渗、防漏和耐久性构成严重危害，故须按作用效应标准组合进行抗裂度验算。当沉井结构构件为受弯或大偏心受拉时，部分截面处于受拉，部分截面处于受压，故可按作用效应准永久组合进行裂缝宽度验算。对直接承受竖向传功装置设备的构件，为确保设备正常运行并满足感观要求和耐久性要求，应按准永久组合进行变形(挠度)验算。
5.1.4 沉井设计必须进行沉井下沉、下沉稳定性和抗浮稳定性验算。沉井一般靠自重克服壁外侧摩阻力下沉。当自重不足时可采取配重措施助沉。下沉系数不小于1.05时，能保证沉井顺利下沉。当为软土地基时，下沉系数不宜太大，如下沉系数过大，可能会发生超沉、突沉现象。下沉稳定性主要指，在下沉至设计标高时，由于地基土承载力弱，使沉井"刹车"不止，造成超沉，影响工艺流程。抗浮稳定主要是，在不排水下沉时，沉井已封底而底板尚未施工，井内水已抽空时为最不利。抗浮稳定性验算的地下水位取此阶段可能出现的最高水位。使用阶段的抗浮稳定性必须采用可能出现的最高水位进行验算。沉井的倾覆和滑移验算主要指，当沉井位于边坡时，沉井兼做挡土结构的验算。表5.1.4中，根据工程经验和有关标准给出的工作特征设计系数，实质是安全系数。
5.1.5 本条规定了沉井结构的地基计算所遵循的规范。当沉井下沉深度不大，上部荷载较重时，应考虑验算地基承载力。
5.2.1 这是以概率理论为基础的极限状态设计法中承载能力设计表达式的通式。
5.2.2 对第一个可变荷载应取其标准值，对其他可变荷载均取其组合值。同时根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069的原则，给出了具体可变荷载的分项系数和各种工况的组合。
5.3.1 对正常使用极限状态，沉井结构构件分别按效应的标准组合或准永久组合进行验算，以确保满足结构构件的运行要求、感观要求、尤其是耐久性要求。
5.3.2～5.3.3 对正常使用极限状态验算，按标准组合和准永久组合，分别给出了作用效应组合的一般计算公式，并结合沉井的情况明确应根据不同工况取不同作用项目。
5.3.4～5.3.5 条文列出了构件截面最大裂缝宽度限值与变形限值。抗裂度验算与最大裂缝宽度验算的计算公式，均按《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069的规定执行。
6 沉井下沉和结构计算
6.1.1 本规程所列摩阻力图式是传统的，如有地区的成功经验可进行调整。
6.1.2 根据工程实践经验，一般沉井多按结构自重克服摩阻力下沉。加载下沉只用于薄壁沉井，但当下沉发生困难时，也用作临时处理措施。
在选择沉井下沉系数时，一方面要尽可能保证依靠自重下沉，同时又要防止结构自重过大导致超沉。
6.1.3 当沉井下沉系数较大或下沉过程中遇有软弱土层时，有可能会发生沉井突沉事故。如果沉井下沉稳定验算不能满足，需进行地基加固。公式(6.1.3)中的Rb值也可按修正后的地基承载力采用。
6.1.4 抗浮稳定验算时不计井壁外侧土体摩阻力的作用。考虑到实际上摩阻力存在，抗浮稳定系数下限取1.00是能够保证沉井抗浮稳定要求的。如果沉井较深，尚宜考虑摩阻力。考虑摩阻力的抗浮系数，一般应取1.15。
6.1.5 当封底混凝土与底板有可靠连接时，封底混凝土可作为沉井抗浮重量的一部分，通常的连接方式是使用插筋。封底混凝土与底板共同作用，目前尚无实例。
6.1.8 该条系参照《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85 第6.3.6条拟定。
6.1.9 沉井施工阶段的竖向拉断计算，系参照上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999第9.5.10条拟定。
6.1.12 对软土地基上设有底梁的沉井，下沉时考虑到底梁的切土作用或利用底梁作用防止突沉措施时，应对底梁进行下沉阶段的强度验算。梁下的地基反力设计值可取地基土极限承载力。
6.1.13 封底素混凝土厚度计算公式，系按《混凝土结构设计规范》GB 50010附录A矩形截面素混凝土受弯构件承载力公式修改后导出:
6.1.14 封底混凝土板边缘处剪力较大，考虑到素混凝土强度较低，一般情况下应进行冲剪验算。
6.2.1 本条仅列出了圆形沉井下沉前采用四点支承情况的内力计算表达式。采用垫木支承的大型沉井，在下沉前支承点较多，应根据实际情况进行计算。当使用素混凝土垫层替代垫木支承时，应按弹性地基梁计算。
6.2.2 本条为沉井刃脚的内力计算规定:
1 刃脚向外竖向弯曲受力，一般在沉井抽除承垫木，且刃脚入土时最不利，此时沉井自重全部由刃脚支承。
2 刃脚向内竖向弯曲受力，一般在沉井下沉到设计标高且刃脚内侧已清土时最不利。此时刃脚外侧水平土压力最大。
3 当刃脚的设计构造用凹槽与底板连接时，应验算凹槽对截面削弱的影响。
4 刃脚的环向受力状态，按刃脚向外挠曲的模型计算。圆形沉井刃脚斜面上的水平推力尚对刃脚产生环向拉力。
6.2.3 圆形沉井一般不带隔墙下沉，当承受井壁外侧径向均匀土压力时，井壁中将不产生拉应力。实际上，下沉过程不可能很平稳，井壁上的土压力也不会很均匀，必然导致井壁出现一定的弯曲应力。假定在90°方向土摩擦角相差5°～10°，这是当前通用的简化计算方法。
在计算时，一般对小型沉井或土质不均匀时，土壤内摩擦角差值取较大值，反之取较小值。
6.2.7 圆形沉井作为顶管工作井时，条文给出了壁后土抗力的分布图。该抗力假定在平面上按余弦曲线分布，竖向呈三角形分布，比《给排水结构设计手册》中推荐的在水平向和竖向均按矩形图式分布更为合理。
6.2.8 圆形沉井作为顶管工作井时，在顶推力作用下的井壁计算要考虑壁板后土抗力的作用。条文中提出了一种近似的方法，是近年来的工程经验总结。设计人员可以根据条文中的荷载分布简图进行土抗力近似计算。沉井后背土体稳定验算的公式，系参照上海市标准《市政排水管道工程施工及验收规程》DBJ 08-220-90第5.4.8.1款的公式(5.4.8-1)，本规程对系数作了适当调整。
6.3.1 矩形沉井施工阶段的井壁竖向受力计算，须按沉井在施工过程中的传力体系合理确定计算图式，随后配置水平和竖直方向的两种钢筋。由于沉井形状各异，施工的具体技术措施亦不尽相同，因此应根据具体情况进行分析计算。
对采用承垫木支承的矩形沉井，施工中实际的支承位置是复杂的，因此，对小型矩形沉井可按最不利的支承情况进行计算。对大型矩形沉井，若在一个方向上只考虑两点作为不利支承则与实际情况出入较大，布点时还应考虑砂垫层厚度和持力土层的地基极限承载力。
6.3.3 矩形沉井在下沉过程中刃脚受力较为复杂。刃脚刚切入土中时受到向外的弯曲作用，挖空刃脚下的土后，刃脚又受到外部的水土压力作用而向内弯曲。根据结构分析，可以认为刃脚把一部分力以悬臂梁作用传到刃脚根部，另一部分由本身作为一个水平闭合框架而负担。因此，可以把刃脚看成在平面上是一个水平闭合框架，在竖向是一个固定在井壁上的悬臂梁。水平荷载的分配系数要根据悬臂和水平框架两者的变位关系确定。
6.3.4 矩形沉井作为顶管工作井时，顶推力作用下的壁板计算要考虑壁板后土抗力的作用。本条是近年来的经验总结，设计人员可以根据条文中的荷载分布简图进行土抗力的近似计算。
现对顶力作用下土抗力的公式推导如下:
单根顶管通常处于单格井结构水平中心的位置，土体抗力在水平方向均匀分布，沿高度方向三角形分布(图6.3.4 4)。
根据力的平衡原理，顶力应与土抗力平衡，二个合力作用点相同，土抗力作用高度H=3hf。
6.3.5 对于顶管位不在结构水平向中心的双格井，顶力作用引起的两个方向土抗力的公式可推导如下(图1、图2):
根据图示压力分布，假定L=3l
7 构造要求
7.1.1 矩形沉井的长宽比不宜大于2的限定，主要是考虑沉井空间刚度和满足沉井下沉稳定控制的需要。在有经验时可放宽，但应有相应的构造和施工措施。
7.1.2 满足本条要求的沉井，下沉把握大；不能满足要求时，则设计和施工方面均应采取措施。
7.1.3 沉井分节制作时，上节井壁混凝土的收缩与下节不一致，须采取措施予以控制。一般矩形沉井的井壁长度大于50m或圆形沉井的直径大于40m时，均须采取措施。措施中包括设后浇带、用补偿收缩混凝土和增加水平钢筋等。
7.1.5 当沉井在硬土层中克服土摩阻力下沉时，沉井外壁外层钢筋的混凝土保护层宜适当加大。
7.2.2 筑岛材料的选用应与挖土方式相适应。若采用水力机械下沉，填筑的砂中不宜夹有砾石。
7.2.3 沉井起沉标高应在水位以上，以满足浇筑混凝土的要求。如水位高于沉井起沉标高，应采取筑岛、围堰或降水措施。
7.2.6 刃脚的长度须满足封底混凝土厚度的要求。封底前有可能发生涌土时，刃脚长度还需满足井底土体稳定的要求。
7.2.8 除用井点降水外，水下封底混凝土中埋设的排水管也能起降水泄压作用，管道布设、直径等应满足泄压的要求。
7.2.15 顶管工作井受顶力作用的壁板凹槽，要设插筋同底板连系，防止顶力造成底板同井壁脱离。
7.2.19 井壁框架柱向井外凸，对下沉不利。
7.2.20 本条文所列井壁预留洞尺寸是最小尺寸，设计时需根据实际情况确定。