污水厂尾水排海高位井在不同施工阶段中内力分布复杂多变，需明确内力分布情况后才能进行相应的施工设计。本文基于嘉兴市某大型污水厂尾水排海工程高位井建设，利用软件建立高位井的数值计算模型，研究分析沉井施工运行各阶段高位井的内力分布和变化规律。结果表明，高位井施工运行过程中，井壁环向轴力从受压状态变为受拉状态，轴力大小在下沉阶段随着深度的增加线性增加，其余阶段呈现出上小下大的规律；弯矩最大值在下沉阶段较小，封底阶段大幅增加，顶管阶段水平弯矩增加、竖向弯矩减小，运行阶段和长期运行阶段弯矩均有所增加；地下段与运行阶段基本相同。根据内力计算结果，可以将井壁厚度优化为变厚度，并优化地上段钢筋为预应力钢筋，以抵抗温度差的影响。本文的内力分析结果和优化设计思路可以为今后类似工程提供参考。