毕业设计陆文）开题报告目张自忠路下沉地道工程支护及施工组织设计业岩土工程级土木 093生咼子华指导教师胡再强教授0场船丿上字2013 年一、毕业设计（论文）课题来源、类型本毕业设计课题来源为实际工程，类型为工程设计。二、选题的目的及意义通过本次毕业设计，使自己对四年所学的专业理论知识得到一次系统的总结。主要目 的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析问题，解决实际问 题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关行业的基本训练。更重要是通过本 次毕业设计要学会如何自己学习，自己独立完成任务。通过毕业设计这一重要的教学环节，培养岩土工程专业本科毕业生的理论联系实际 的自学能力，严谨认真的工作态度。 毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系 统的完成一项工程设计，解决与Z有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、图籍以及 工程实践中常用的施工方法和施工机具，具有实践性、综合性强的显著特性。因此毕业设 计对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题 能力有着重要意义。在完成本次毕业设计过程中，我们需要运用感性和理性知识去把握整个工程的处理， 认真的思考我们所做的每一步是否合理，是否有依据。这其中就包括基坑支护设计和施工 组织设计两部分。还需要我们更好的了解国内外基坑支护设计类型及施工组织设计的发展 的历史、现状及趋势，更多的关注这方面的学术动态，以及我们在以后的岩土工程专业发 展的方向。同吋积极、独立的完成本次毕业设计也是为今后的实际工作做出的必要的准备。三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势随着科学技术的发展，近30年来，尤其是近20年来基坑工程在数量上急剧增加，在 技术上也有了很大的进步。20世纪70年代末，国内只有少数大型工程项目中有开挖深度 达10m以上的工程，而且是在较少或没有临近建筑和地下结构物的地区。至20世纪80年 代后期，尤其是在20世纪90年代及21世纪初，我国大量的城市高层建筑如雨后春笋， 这些高层建筑一般都有1-3层的地下室，相应的带来基坑的支护工程，一般的基坑工程开 挖的深度为6-15m,最深者已达40m以上，平面面积已达10万赤以上，必须做出相应的 工程支护。另一方面，有的工程直接就是在地下施工，例如：地铁，地下商业街，地下车 站、地下医院、地下人防工程以及地下共同沟，大量的基坑需要支护。由于高层和其他地 下工程机场遇到各种不同的技术问题，包括极其复杂的工程地质和水文地质条件，致使许 多基坑工程成为当地建筑投大、难度高、风险也大的技术工程，从而引起主管部门和工程 界的广泛重视基坑：为进行建（构）筑物地下部分的施工由地面向下开挖的空间。目前，我国基坑开挖与支护具有以下特点：1建筑高层化，基坑想打深度方向发展。2基坑开挖面积大，给支护体系带來困难。3在较软弱的地基土、高水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、 基坑失稳、桩体变位、基坑隆起、支档机构严重漏水、流土以致破坏，对周围建筑、地下 结构、管线造成很大影响。4地质状况千变万化，造成勘察困难，给基坑的为设计和施工增加难度。5旧城改造，基坑施工条件差，相邻场地施工相互制约和影响，增加协调工作的难度。 6基坑施工周期长，常需要经历多次降雨等不同气候，场地狭窄、重物堆放、振动等 于多因素的影响，使安全性大大减低，这些都会对基坑的稳定产生不利的影响。基坑工程的设计包括勘察、支护结构设计、降水设计、土方开挖结构设计、监测和环 境保护方案设计等内容。基坑工程设计内的原则1安全可靠：满足支护结构本身强度、稳定性以及变形的要求，确保周围环境的 安全。2经济合理性：从工期、材料、设备、人工以及环境保护等方面综合确定有明显 经济效果的方案3施工便利并保证工期：最大限度地满足方便施工的条件，以缩短工期。4采用分项系数表示的极限状态设计方法：承载能力极限状态，对应于支护结构 达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。基坑工程设计的内容1支护方体系方案的比较和选型；2支护结构的强度和变形的验算：3基坑内外土体的稳定验算；4维护墙的抗渗验算；5降水要求和降水方法；6确定挖土的工况及挖土、运土的主要措施；7监测的内容； 支护的类型1水泥土重力式围护墙水泥土重力式维护墙是以水泥为固化剂，通过搅拌采用喷浆施工建行固化剂 和地基土强行搅拌，形成相互搭接的壁壮、格栅壮的形式的重力式围护结构。(1) 适用条件：土质条件：适用于淤泥质土、含水量较高而地基承载力小 于120kpa的粘性土、粉土、沙土等软土地基。 当土中含有高岭石、蒙脱石等矿物时效果较 好。基坑开挖深度：目前最大高度为9m,-般常用4-7m,当 采用湿法施工时，开挖深度部超过7m, 干法施工开挖深度不超过5m。环境条件：在基坑周边1-2倍开挖深度范围内存在对沉 降和变形较敏感的建筑物或地下管线时，应 慎重选用。（2）设计步骤：根据条件选择水泥土搅拌桩的类型。 逐步设计水泥土搅拌桩的长度和墙体厚度，并进行千古深度、墙体厚度以及正面承载力的验算。 根据基坑形状、场地条件以及地质条件不知水泥土墙。（3）施工工艺：（-）定位。用起重机悬吊搅拌机到达指定桩位，对中。（-）预搅下沉。待水泥搅拌机及相关设备运行正常后， 启动搅拌机，放松钢丝绳，使搅拌机沿导向杆旋转 下沉，钻进速度一般1.0m/mino（三）制备水泥浆按设定的配合比拌制水泥浆。采用普 通水泥，严谨使用快硬性水泥。（四）提升喷浆搅拌。待水泥土搅拌机下沉设计深度后， 开启灰浆泵，将水泥压入地基。边喷浆边搅拌，同吋 按设计的速度提升搅拌机。（五）重复喷浆提升。当搅拌头提升至设计标高后，为使 土和水泥搅拌均匀，再次重复搅拌到桩底，第二次喷 浆搅拌并提升至地面停机。（六）清洗。清洗管路中的泥浆。（七）移至下一根桩，重复上述步骤，进行下一根桩施工2土钉支护体系土钉墙支护是在基坑开挖过程中，将较密排列的细长杆件（土钉）至于原位土体中， 注入水泥浆形成与周围土体紧密结合的加筋注浆体，并在坡面上钢筋混凝土层，通过土钉、 土体和喷射混凝土层的共同工作，形成复合土体。土钉墙的特点及适用范围 排桩等支护体系虽然可以承受土体的侧向压力，并限制土体的位移，但他没有改 变土体的受力性质，属于被动制约性的支护体系；而土钉墙于土体形成复合体系，提 高了土体的强度和刚度，属于主动制约的支护体系。土钉墙适用于地下水位以上或将水后的杂填土、粘性土、粉土及有一定交界能力 和密实度的沙土。土钉墙支护以下情况不使用：（1）含水丰富的粉细砂，中细沙及还含水较丰富中粗砂、砂砾和卵石层。（2）无粘聚力、过于干燥的砂层及相对密度较小、均匀度较好的砂层。（3）淤泥质土、淤泥等软弱土层。（4）膨胀土（5）强度过低的土，如新填土。除地质条件外，土钉墙还不适用于以下条件：（1）对变行要求较为严格的基坑，土钉墙不适用于一级基坑工程。（2）较深的基坑，通常认为土钉墙适用于深度不犬于12m的基坑支护工程。（3）建筑物地基为灵敏度较高的土层。（4）对用地红线有严格限制的场地。土钉墙的构造设计基坑侧壁的平、剖面尺寸是根据基础尺寸、建筑红线等因素确定，同时土钉墙墙 面坡度不宜大于1:0.1。分段施工高度主要由设计的土钉竖向间距确定，但由于混凝 土面层内钢筋网的搭接长度要求，因此分段施工高度必须大于土钉竖向间距。 土钉布置方式、间距以及直径、长度、倾角设计土钉可采用矩形或梅花形布置：间距为l-2m； 土钉钢筋宜采用IIRB335. IIRB400 钢筋，直径为16-32mm,钻孔直径为70-120mm； 土钉的长度为为开挖深度的0. 5-1.2 倍，与水平面夹角为2-5o 土钉墙的计算土钉抗拔承载力验算：l.25yQTjkTujTflj cos（勺+0） + sin（+0）tan% 一工（w： + Q 2Tjk 二 gjjkSxjSjcs aj 土钉墙整体稳定性验算： 工 5 S + $工（鸭 + %勺）cos 3i tan（pik + 工打 /=1 /=! ；=1土钉墙施工工艺（-）按设计要求开挖工作面，修正边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志。（-）喷射第一层混凝土。（三）钻孔安设土钉、注浆、安设连接件。（四）绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土。（五）重复（一）-（四）直至开挖深度。（六）设置坡顶、坡面和坡脚的防水系统。3锚杆支护体系锚杆是一种受拉杆件，它的一段与工程结构物或挡土桩墙连接，另一端锚固于地基的 土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力，他利用地层 的锚固力维持结构物的稳定。由锚固段、自由段和锚头三部分组成。锚杆作为一种支护方式，主要有几种具体的形式：单体锚杆支护、锚喷支护、锚网支 护、锚网喷支护、锚带支护、锚网带支护、锚桁支护、锚网桁支护和锚索支护。锚杆的设计土体的极限承载力确定锚杆的极限承载力设计步骤：(1)确定基坑支护方案，更具基坑开挖深度和土的参数，确定锚杆的层数 和倾角等。(2) 计算墙单位长度所受各层锚杆的水平力。(3) 根据锚杆的倾角、间距，计算锚杆轴力。(4) 计算锚杆的固段长度、自由端长度及断面尺寸。(5) 计算桩、墙与锚杆的整体稳定。(6) 计算锚杆腰梁断面尺寸。(7) 绘制锚杆施工图。锚杆的施工工艺：(1)施工前的准备与挖土方作业配合，使挖方作业面低于锚杆标高 50-60cni,并平整好锚杆操作场地，便于钻孔机施工。采用湿作 业施工时要做好排水沟、沉淀池、集水坑，准备好潜水泵和钻孔 用水。(2) 钻孔。钻机就位，调整钻杆的倾斜角度。钻孔时尽量不要扰动土 体，钻孔完成后扩孔。(3) 钢拉杆的制作。(4) 灌浆。灌浆的浆液为水泥砂浆或水泥浆，拌浆用水避免采用含有 高浓度的氯化物。灌浆的方法有一次灌浆和二次灌浆两种。(5) 预应力张拉。待锚固体强度达到80%设计强度以上，便可对锚杆 进行张拉和锚固。张拉前先在支护结构上安装围標。4排桩支护体系排桩支护体系是由桩排式围护结构组成的维护结构、支撑体系、防渗结构所构成的防 水挡土体系。支护墙体的主要形式有：钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢木板桩挡板、钻孔灌注桩、 SMW支护结构。不同的支护墙体形式具有不同的特点也有不同的适用范围，进行支护体系 设计时，熟悉各种支护体系的特点，从而在选型和布置时更具工程的实际情况和特点选择 合理的支护形式，取得更好的支护效果和经济效益。槽钢钢板桩支护特点：具有良好的耐久度、多次重复利用、施工方便、工期短；不能 当水和细小颗粒、抗弯能力弱及开挖后挠曲变形较大。热轧锁口钢板桩支护特点：工厂化生产质量得以保证，耐久度高，重复利用，施工方 便，工期短，可同多道钢支撑配合使用，使用较深基坑，具有一定当水能力。钢筋混凝土板装支护特点：施工方便，工期短；比地下连续墙经济；强度高、刚度大、 变形小；可做浇筑的外模板；打桩时噪声大；具有一定的防水能力，但在高水位地区仍有 漏水现象，在硬土层中施工困难。H型钢木挡板支护特点：适用于土质良好地下水较低的地区；抗弯能力强；施工方便, 工期短；一次性投资较大，可重复利用；施工噪咅大；防水能力差。钻孔灌注桩支护特点：施工无振动、无噪音、无挤土现象；墙身刚度大、强度高、变 形小；当工程桩为灌注桩时可同步施工，缩短工期；撞见裂缝防水能力差；适用于软粘土 地区和沙土地区；砂砾层和卵石层施工困难；桩间由冠梁和围標连接，整体性较差，在特 殊地区、特殊工程以及深基坑谨慎应用。SMW支护结构是