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1、山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题 目： 格林广场基坑支护设计与施工组织学 院 名 称 土木工程与建筑学院专业班级 土木工程（岩土工程）*级学生姓名*学 号*指 导 教 师*填表时间：*年*月*日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文
2、）题目格林广场基坑支护设计与施工组织设计（论文）类型（划“”）工程实际科研项目实验室建设理论研究其它一、 本课题的研究目的和意义随着城市建设的不断发展与城市人口的快速膨胀，城市用地日趋紧张、交通压力增大，在这种大趋势下，城市建设向纵深发展并最终形成垂直城市成为目前最可行的未来城市发展方案。目前各类用途的地下空间已在世界各大中城市中得到开发利用,诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车场、地下街道、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等1。国外有代表性的地下工程有法国巴黎中央商场、美国明尼苏达大学土木工程系的办公大楼和实验室、日本东京八重洲地下街、加拿大的蒙特利尔等6。在国内，许多
3、大型市政地下工程近几年纷纷建成或提上城市发展日程规划。如北京市和上海市不断扩展完善的地铁交通工程、上海的张杨路综合管线共同沟工程、人民广场地下大型停车场、人民广场地下变电站等9。总之，城市地下空间的综合开发已成为未来城市开发发展的趋势。伴随着城市地下空间的大力开发，在城区开挖的基坑数量越来越多，基坑深度与开挖面积亦不断增加。由于地理优势等因素，东部沿海地区城市建设速度明显快于中西部地区，在这些城市，基坑的开挖深度，施工难度，周围环境复杂程度都要远高于中西部城市的基坑工程。但必须注意的是，由于地质运动土体沉积等作用，东部沿海地区许多城市都属于软土地区。在物理力学特性上，软土相较于其他土体，具有含
4、水量高，孔隙比大，压缩性高，流动性大，土体结构受扰动后强度下降明显，在施工中具有明显的时空效应。因此在软土地区开挖深基坑会面临更大的水土压力以及土体变形，这大大增加了施工风险。尤其是对于市中心的深基坑，周围环境复杂，对土体变形等环境效应往往有极其严格的要求。这些因素大大增加了深基坑支护设计的难度。本课题格林广场基坑支护设计与施工组织的设计主体格林广场位于南京市河西新城奥体中心南侧，江东中路与巴山路、奥体大街与富春江西街之间，四面皆为城市干道，地下管线复杂，对基坑开挖引起的周围地层沉降非常敏感，这对控制基坑开挖引起的环境效应，尤其是周围地层沉降提出了极高的要求，因此针对格林广场基坑周边环境特点与
5、基坑支护结构形式特点制定合理的基坑监测方案，对施工过程中产生的过大变形及时预警采取相应补救措施以保证施工顺利安全就变得非常重要。本基坑面积40890 m2，平均开挖深度14m，属于深大基坑，基坑安全等级为一级。场地稳定水位1m左右，地下水丰富，对基坑防水要求极高，同时其所在河西新城区工程地貌属于漫滩相软土地区，根据钻孔勘探揭露的地层显示，在整个基坑开挖深度范围内土质皆为处于软塑到流塑状态的淤泥质黏土，工程地质性质差。在这种地层下，一般的基坑支护结构将会出现较大变形，轻则影响基坑施工，重则引起基坑坍塌对周围道路及管线造成极其严重的破坏。因此，针对该场区的工程地质及水文地质条件，设计一种经济合理，
6、安全可靠的基坑支护体系显得十分重要，这对保证基坑工程顺利施工，确保周边道路管线正常使用都具有非常重要的意义。根据以往该地区基坑工程施工经验，在该地区进行基坑施工往往会面临基坑支护体系的变形过大，施工中由于防水不严密导致的管涌冒砂，坑底土体隆起幅度较大，土拱效应显著等突发情况，因此根据格林广场本身的施工技术以及支护形式制定一系列施工安全与应急对策方案变得非常重要。二、 本课题的主要研究内容（提纲）基于以上研究背景与研究目的，拟利用毕业设计机会对南京河西新城软土地区的格林广场基坑进行系统的支护设计与施工组织。在设计前期查阅了大量文献，熟悉了解了在软土地区开挖深大基坑支护设计与施工组织的难点、关键点
7、以及设计流程。拟分八章完成格林广场基坑支护设计与施工组织，主要的研究内容有：1. 基坑支护结构选型与设计主要介绍目前常用的基坑支护体系，比较每种支护体系的适用范围以及优缺点，分析超大面积基坑支撑的难点与关键点，指出在软土地区深大基坑围护结构设计所面临的主要问题，最后在经过多种方案利弊对比分析之后确定本基坑的支护结构类型。2. 确定支护体系的支护参数通过综合考虑所采用的支护结构、作用在支护结构上的水土压力大小、基坑周边环境保护要求以及工程造价等因素，确定支护体系的支护参数。采用不同的支护体系要根据各支护体系特点确定不同的支护参数，例如当采用桩锚支护体系时需要确定支护桩的嵌固深度、桩径、桩间距，钢
8、筋笼的钢筋型号与平面布置，锚杆的排数、密度、打入角度、预拉力大小等参数。支护体系的参数设计应多方面考虑到多种因素，在保证支护结构可靠，施工过程安全的前提下做到经济科学合理。3. 基坑支护稳定性验算主要进行基坑支护的稳定性验算，保证基坑支护结构在基坑施工过程中不发生稳定性方面的问题。基坑支护的稳定性验算又包括四个方面：坑底被动区土体抗隆起稳定性验算，整体抗滑稳定性验算，支护结构嵌固深度稳定性验算，抗管涌稳定性验算。4. 施工组织设计介绍整个基坑的施工流程与施工技术，主要包括：施工前的现场，技术与物资准备；施工中的土方开挖、围护结构施工、支承结构施工、基底加固混凝土底板施工、基坑降水等分项工程的施
9、工流程与施工技术；出现险情及发生事故时的应急方案及抢险措施；施工总平面图的布置；施工进度计划与管理措施；施工过程中质量保证措施；施工中安全生产、文明施工及环境保护的措施；雨季、夏季、冬季施工措施；与其他各单位之间的配合协调。5. 基坑监测方案设计基坑监测的对象为支护结构与周边环境。监测的目的是通过对关键点与危险点变形与受力情况的周期性记录监测保证基坑施工以及周边环境的安全。该章在综合考虑格林广场基坑安全等级，周边环境，工程地质，支护形式等因素下，有针对性地确定相应的监测项目、编制监测方案、选择监测点，布设监测设备，保障基坑工程全范围、全过程的有效监测。6. 施工安全与对策为了规范施工流程与作业
10、方法，保证施工质量与施工安全，同时为了保证在施工过程中遇到一些突发情况时能及时采取补救措施，在施工前应详细制定施工安全与对策实施办法，该章将结合软土地区深大基坑施工常见的施工问题突发情况以及当地施工工程经验制定相关施工安全与突发事件的应急办法以保证工程的施工安全。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）随着社会发展，科技进步，我国的工程建设领域也显现出前所未有的高速发展态势，在基坑工程方面也具有同样的表现：勘察方法更加多样；设计理论不断改进完善；施工技术更加先进；施工管理更加科学；基坑监测更加信息化等。为了更好地完成课题格林广场基坑支护设计与施工组织，本文作者对国内外专家学者与科研院所在基坑支
11、护设计与施工两大方向的研究情况以及最新研究进展进行了了解，并总结为4个方向分述如下： 1基坑支护设计方法研究现状与发展从整个发展历程看，基坑支护的设计方法从最早的以强度理论为主导的设计到以变形理论为主导的设计最后到近几年的利用有限元分析设计，共经历了三个阶段。可以看到随着人们对基坑工程认识的不断深入以及科学技术的迅速发展，基坑支护的设计方法也在不断改进，由强度理论过渡到变形理论反映了人们不再单纯关注基坑工程本身的安全而是将基坑工程与周围环境作为一个共同体进行考虑，更加关注基坑工程产生的环境效应。由变形理论过渡到基于有限元软件分析设计反映了人们在工程设计阶段开始引入计算机技术以帮助实现更安全经济
12、的工程设计。在整个发展历程中，许多专家学者基于已有的研究成果都做出了不同方面的进步与贡献。早在20世纪40年代，Terzaghi等最早提出基于总应力法进行基坑分析，这一结论一直运用至今。20世纪50年代，Bjerrum等提出了坑底抗隆起的方法。随后，许多专家学者开始了基坑支护理论的研究，并依据支档结构变形方向和大小，提出了3种极限平衡状态下的土压力形式（即主动土压力，被动土压力与静止土压力），并提出了将经典的Rankine和Coulomb土压力公式应用于深基坑支护设计中。基于强度理论的支护设计方法虽然简单方便，但是这种方法将支护结构与土体看作两个独立隔离体进行分析设计，但在实际工程中，土体和支
13、护结构是协同变形的，显然与实际差异较大1013。因此，如何对基坑支护结构内力和位移进行计算成为了深基坑支护设计的又一关键问题。目前基坑支护结构内力与位移计算大致有3种方法：常规内力计算方法（等值梁法）、弹性抗力法和有限元法14。谢猛等基于等值梁法，计算了某大厦的支护结构内力，这种传统的内力计算方法具有计算快捷，可靠性高等特点15。杨学祥分别采用Rankine土压力法与弹性地基梁法对同一个基坑进行了支护结构内力的计算，发现弹性地基梁法可以更好的模拟桩土之间的相互作用，但是Rankine土压力法确定的桩长更经济16。张强勇基于弹性地基梁理论编写了有限元程序，对某基坑的支护结构内力进行了计算，得出了
14、支护结构的位移和弯矩随开挖过程的变化规律17。弹性地基梁法虽然考虑了支护桩体与内支撑的变形，但并未考虑到围护体系中圈梁与腰梁的作用，只把它们看作是连系构件不承力；同时支护桩体工作时的应力状态肯定为空间的，将其简化为平面应力状态后无法考虑到其沿基坑长度方向的内力变化。最后由于将内支撑看作为沿基坑长度方向连续分布的构件，因此其计算结果偏于不安全。随着计算机技术发展，有限元法逐渐应用到岩土工程的设计中。在20世纪70年代初，有限元法基本成熟并陆续出现了多种商业有限元分析软件，诸如FLAC、ANSYS、ABAQUS、SAP2000、MIDAS等。有限元法在基坑支护工程中，根据对设计标准的要求和支护工程
15、难易程度，又可选用平面有限元法，空间有限元法和杆系有限元法中的一种或多种进行有限元分析。李明伟等利用ANSYS软件，通过建立优化的动态设计流程与基坑模型，模拟了基坑施工整个过程中土压力及支护结构内力的变化情况，实现了传统基坑支护设计所达不到的优化效果18。满聪采用ABAQUS软件，数值模拟了某基坑坑底的隆起破坏，建立了基坑抗隆起破坏的有限元分析模型，得出了有限元在分析基坑稳定性上具有优越性的结论19。李巍利用FLAC3D软件，通过基坑三维可视化系统，实现了层状岩质地区某基坑的三维开挖和支护设计计算20。纵观整个发展过程可以看到基坑工程的支护设计是朝着更加高效、更加经济、更加安全的方向发展。2基坑支护形式的研究现状与发展随着施工技术不断进步，施工机械的不断完善，根据实际需要，基坑支护的形式也在几种传统支护形式的基础上不断修改演变，出现了多种高效的新型支护形式：闭合挡土拱圈、拱形水泥土槽壁结构、连拱式支护结构、桩拱围护体系等一系列含有拱结构的围护体系，这种围护体系充分利用了拱形结构良好的传力特性，改善了围护结构的受力性能，使其刚度大大增加降低了支撑体系承受的荷载，进而一定程度上降低了支撑体系的费用。支撑体系设计由单一形式的支撑向根据基坑的形状、平面尺寸、开挖
