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大型组合沉井问题的数值模拟研究 1 1 2 1 朱 斌 ，侯克鹏 ，赖正发 ，严 体 1．昆明理工大学地下工程及边坡工程研究所，昆明（650093 ） 2．中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明（650093 ） E-mail ：zhbonly@163.com 摘 要：以某钢铁(集团)公司炼钢场区内旋流池分项工程的主要地下结构（大型组合沉井）为研 究对象，对组合沉井下沉的不同深度位置进行数值模拟分析，得出井壁的受力图、位移图和变 形速度图；模拟结果基本与现场组合沉井实施情况吻合。 关键词：组合沉井，FLA ，数值模拟 0. 前言 沉井施工法是修筑深基础和地下构筑物常用的主要施工方法之一，沉井的组成一般包括刃脚、 井壁、隔墙、梁、底 板等，其平面形状有圆形、方形、矩形、多边形、多孔形等或其它不规则形状， 下沉深度一般约为 7～20m，在施工场地狭小和地下水位较高、涌水量较大或有地下承压水、流砂、 软土等地质条件下，采用沉井施工是较为适宜的[1] 。甚至在某些工程中，沉井工艺是其他方法所无 法替代的。 某钢铁(集团)公司为了深化改革，发展生产，占领市场，在原公司三炼钢场区内，投资建设板带 工程。由于是在老厂区改建，总图布置难度较大，有些地方是见缝插针，工程受力及施工过程较为 复杂，使其在设计和施工中存在许多问题。本文针对施工中组合沉井出现的常见岩土工程问题进行 了数值模拟分析。 1. 工程概况 板带工程主要场地位于昆钢三炼钢场区内，北起三炼钢 10 万 m3 煤气柜、南至昆钢中板车间； 东起昆钢三炼钢炉渣跨车间、西至昆钢盘元车间。现场地已整平成二个平台，标高介于 1840.00～ 1847.00 之间。原始地形总体由东向西倾斜，坡度 8～10°，属丘陵地貌。场地土层地质情况大致如下： 从地表往下至沉井下沉范围内的土层分别为人工填土、粘土、粉质粘土、泥岩；整个场地主要以粘 土分布为主，粘土描述及物理力学参数如下: 粘土为黑、灰黑、深灰色，含有机质，软塑～流塑状 态，饱和，间夹薄层有机质土及泥炭土，层厚 0.80～24.70m ，整个场地均有分布。γ=18.0kN/m3 ， c=35.0kPa，φ=10.0°，f k=100kPa 。 大型组合沉井是旋流池分项工程的主要的地下结构，工程 2002 年 3 月开始施工。该工程具有如 下特点：平面布置上，北侧紧邻三炼钢转炉水泵房及电缆隧道，担负着三炼钢转炉的给水任务；西 南二侧紧邻高 3m 的毛石挡墙，挡墙上布置有供三炼钢生产用的软水、电、煤气管道(见旋流池工程 平面布置图) ；地质上，深度24m 以上有几层流塑状淤泥质粘土的软弱土，其厚度不一，分布不均； 结构上，是由二个一方一圆的沉井组合而成。虽然旋流池深 18m，但由于设计要求其持力层为基岩 或f k≥200kPa 的土层，所以组合沉井设计深度为25m 。 - 1 - - 1 - 水 泵 房 配电室 沉 井 旋流池 挡 墙 图 1 旋流池工程平面布置图 由于周边建、构筑物对沉降变形比较敏感，再加上场地狭小，所以在大型组合沉井施工时对土 层扰动的控制要求较高。设计人员采用目前国内最先进的计算软件进行设计计算，并在此基础上又 增加了内支撑的构造措施，以保证沉井结构的安全。