土木工程专业基坑支护毕业设计的关键问题解析

来源：论文查重 时间：2019-10-22 10:35:01

摘要：基坑支护设计涉及理论知识范围广，经验性强；作为毕业设计选题时，设计过程中应侧重于概念和 方案设计。由于学生缺乏实践经验，本文从方案选择、设计计算、图纸绘制三个大方面进行详细剖析，解决了毕 业设计实施过程中的难点和重点，为教师进行毕业设计教学提供帮助。
关键词：土木工程；毕业设计论文查重；基坑支护；方案选择
毕业设计是实践性教学的最后一个环节，旨在培 养学生综合运用所学理论、知识和技能解决实际问题 的能力。基坑支护设计是土木工程专业学生毕业设计 的主要选题之一，从理论知识上涉及岩土和结构有关 的多个学科[1]，能很好地锻炼学生灵活运用大学期间 所学的大部分专业理论知识。
作为毕业设计，基坑支护设计应侧重于概念和方 案设计，而不是施工图设计。接下来，笔者将根据多年 的设计经验及论文指导经验，就设计中需要解决的关键问题一一解析。
一、支护方案的选择
支护方案的选择是基坑支护设计的首要任务和 核心内容。基坑是一门区域性、个异性、经验性很强的 学问[2]，支护方案千变万化，与基坑深度、场地的工程 地质条件和水文地质条件、基坑周边环境、主体地下 结构及基础形式、基坑平面形状及尺寸、施工的可行 性及便利性等诸多因素有关。表1列出目前常见支护 结构所有形式和使用条件[3]。
根据基坑的实际情况，可在基坑不同部位采用不 同的支护形式，也可采用上、下部不同结构类型组合的形式。因此，支护方案的选择灵活性很大。学生在依 据表1进行方案选择时，重点把握以下几点：
1.深刻理解所设计基坑的原始条件，如：根据建筑 结构施工图分析基坑深度和规模等；根据勘察报告分 析场地的土质条件和地下水情况；现场踏勘并结合总平 面图、地形图及勘察报告、地下管线图等资料综合分析基 坑周边环境条件，并将上述基本信息一一列出。
其中，对土质条件和地下水条件分析时重点应根 据《土质学与土力学》等理论课程进行初步的、定性的 判断。基坑工程中，江浙沪地区土质条件和地下水条 件可归为几个大类：一是软土类，软土呈流塑状，含水 量大，但主要为结合水，降水困难，一般需真空井定点 进行降水；二是可塑类至硬塑类粘性土，含水量较小， 一般采用明排水即可，不需要采用井点降水；三是粉 土、砂土类，通常含水量较大，排水条件较好，需要进 行井点降水；四是岩石类，主要为基岩裂隙水，因岩土 条件较好，无需进行降水，其支护结构受施工难度影 响，优先采用土钉或放坡进行支护。
一般来说，土与水是同时存在的，因此支护方案 和地下水处理方案是同时考虑的，且二者相互影响。 以常州纺仪厂项目为例，该项目设2层地下室，基坑挖 深9.2—9.7m。上部1—7m土层为硬塑粘性土，以下为 富含承压水的砂性土和粉土，含水量大，透水性好，且 具承压性。类似基坑的常规支护和地下水处理方案为 排桩+内支撑（或锚杆）支护、截水帷幕+坑内管井疏干 降水；但实际方案选择时，结合当地特有的地质条件， 采用放坡土钉墙支护及敞开式管井降水方案，大大节 约了支护工程造价和施工工期[4]。因此，不同的地下水 处理方案对支护方案的选择影响很大。
2.根据基坑的基本信息确定基坑工程的设计安全 等级以及变形控制要求。
3.采用优选法确定支护方案：由于学生缺乏实践 经验，应主要依据前面“1.”、“2.”所述的条件，结合表1 从大量备选方案中筛选出少量几个较好的方案，利用 优化设计综合评判法进行方案的进一步优选，最终确 定一个相对最优的方案[4]。
二、支护结构的强度及稳定性计算
确定支护方案后，需要进行支护结构的截面设计 以及强度和稳定性计算。此时，应重点培养学生的“规 范”意识。实际项目设计、施工等各阶段都是依据现行 规范或规程实施的。因此，设计计算时应让学生去查 阅相关设计规范和设计手册，以及工程所在地的政策文件，选择对应支护结构的计算分析参数和方法。 如支挡式结构稳定性验算时，规范规定不同的支 护类型验算的侧重点不同：悬臂式支护结构主要验算 嵌固稳定性、整体滑动稳定性，其嵌固深度一般由嵌 固稳定性决定；单支点支护结构主要验算嵌固稳定 性、整体滑动稳定性、抗隆起稳定性（坑底软土时验 算），其嵌固深度一般由三种稳定性综合决定；多支点 支护结构主要验算整体滑动稳定性、抗隆起稳定性 （坑底软土时验算），其嵌固深度由上述两种稳定性综 合决定。
再如荷载组合的综合分项系数，《建筑基坑支护 技术规程》（JGJ 120-2012）规定为1.25，而南京地方规 范规定采用1.35[6]。
三、设计图纸的绘制
通过设计图纸的绘制，可以考察学生对结构图纸 的表达理解能力以及运用计算机绘图软件的能力。毕 业设计偏重于方案设计，图纸以能够全面准确地反映 所选择支护方案为目标。一般来说，基坑支护设计图 纸至少包含下面几部分：支护设计总说明、周边环境 信息图、支护结构平面布置图、剖面图、大样图、降水 井平面布置图、降水井剖面及大样图，可视具体情况 增减或合并。
四、总结
基坑支护设计涉及理论知识范围广、综合性强、 经验性强，且需满足现行规范和规程的要求。就学生 毕业设计需要完成的内容，本文从方案选择、设计计 算、图纸绘制三个大方面进行详细剖析，解决了毕业 设计实施过程中的难点和重点，为教师进行毕业设计 教学提供帮助。

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