道路工程毕业设计开题报告

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道路工程毕业设计开题报告（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）道路工程毕业设计开题报告题目：湖南省醴陵至浏阳一级公路设计(K0+000~K28.000)

一.文献综述

道路是提供各种车辆和行人等通行的工程设施。按其使用特点分为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路及乡村道路。按功能和适应的交通量分为高速公路，一级、二级、三级、四级公路。

常言道：“要想富，先修路。”人类社会生活的基本内容衣食住行都离不开道路，离不开交通运输。交通运输是国民经济的大动脉，是联系工业和农业、城市和乡村、生产和消耗的纽带，是国民经济的先行官。与铁路、水路、航空以及管道运输等比较而言道路运输机动灵活，分布广，对于客货运输，特别是短途运输有着显著的效益。

道路建设是物质生产，因而它必然具有物质生产的基本属性，但作为一种特殊的物质产品它还具有一些本身特有的属性和特点：公益性、商品性、灵活性、超前性、储备性、系统性;专业性强、生产周期和使用周期长、不具有商品形式。综上所述，根据道路的属性和特征，道路运输在交通运输中主要有如下功能:

(1)主要承担中、短途运输的任务，

(2)补充和衔接其他运输方式，担任大运量运输的集散运输任务，

(3)在特殊条件下也可独立担负长途运输任务。

随着我过现代化城市的建设和发展，人们的活动半径越来越大，对公路运输的要求也越来越高。由于道路运输有着灵活机动，运送速度快，运输的技术简单，投资回收快的特点，公路运输也最受到欢迎。目前我国道路客运设施尚未得到根本改善的条件下，道路年客运运输量占了全国总年客运量的70%以上，有的省则高达90%。世界各国经济发展的历史证明，道路运输是商品经济发展的催化剂。经济发达国家，其交通运输特别是道路运输必定很发达。因此，道路运输发展水平作为衡量和反映一个国家和一个地区经济发展水平的主要指标之一，高速公路是本世纪20年代兴起的一种安全、快速、通过能力大的新型交通手段。我国大陆从70年代初就开始了高速公路修建的前期准备工作，其中包括高速公路的技术资料翻译、科学考察、可行性研究以及测设工作。1981年交通部制订的《公路工程技术标准》中列入了高速公路的技术标准。

我国高速公路建设起步虽较晚，但发展很迅速。1988年首条沪嘉(上海浦桃工业区——嘉定县)高速公路建成通车。到1996年底，高速公路通车里程达3422km，位居美国、加拿大、德国、法国、意大利、日本之后，列世界第七。1988年到1996年平均每年建设高速公路324km，这个速度仅次于美国，居世界第二。到1997年底高速公路达4735km，建设速度更快，一年建成1313km。到2000年末我国高速公路通车里程已达16000多km，跃居世界第三位。高速公路的建设不仅改善了公路交通运输状况，而且产生了巨大的经济和社会效益，带来了人们观念上的巨大变革。

交通运输是国民经济的命脉，是经济建设不可缺少的基础设施，它的进步与变革直接关系到生产力的发展与变化。因此，公路运输的增长速度应略高于国民经济增长速度。在未来几十年中，我国的汽车拥有量将继续以较快的速度增长。1980年民有汽车仅164.9万辆，1994年已增加到约950万辆，平均年递增12%以上。按此推算，到2021年可达6000万辆。

为适应国民经济持续、快速、健康发展的需要，交通部制定了我国公路建设的二十四字方针：“全面规划，加强养护，积极改善，重点发展，科学管理，保障通畅”。根据这一方针，到2000年末，我国已建成高速公路里程1.6万公里，跃居世界第三位。根据交通部“十五”规划和2021年远景规划，预计“十五”期间我国将新增高速公路超过2.5万公里，京沈、京沪高速公路全线贯通，在我国东北、华北、华东地区之间形成了一条公路快速运输大通道。随着路段的不断延伸，我国高速公路网的基本框架可望在二十一世纪初初步形成。它的形成和发展，必将对我国经济尤其是沿线区域的经济发展产生深远的影响，起到推动作用。根据公路主骨架国道主干线建设发展计划，用30年的时间建设“五纵七横”12条国道主干线系统，总长3.5万km。全国的重要城市、工业中心、交通枢纽、对外口岸将由高等级的国道主干线连接，一个与国民经济发展相适应，与其它运输方式相协调的快速、安全的国家干线网络系统将形成。

公路在我们现代社会中已经占据着非常重要的地位，尤其是高速公路。高速公路的修建能更好的促进社会的发展，促进沿线经济发展和资源的开发，加速了物质生产和产品流通，直接和间接的推动了社会的发展。

二、设计总方法与思路

结合本路段的实际地形地貌，坚持设计与实际情况相结合原则进行道路设计。由于道路是一种带装的三维的空间结构物，包括路面、路基、桥涵等工程实体。故本次设计是从几何和结构以及环境三个方面均衡考虑的。

在结构方面，对上述路面、路基、桥涵这些工程设计总的要求是：用最小的投资，尽可能少的外来材料以及合理的养护力量，使它们能在自然破坏力和汽车行驶所产生的各种力的作用下，在设计年限内保持使用质量。

对于设计的几何方面主要研究汽车行驶与道路的各个几何元素的关系，以保证在设计速度，预计交通量以及地形和其他自然条件下，行驶安全、经济、旅客舒适以及道路美观，因此，实际上我们要涉及的是人、车、路、环境的相互关系。驾驶者的心理汽车运行的轨迹、动力性能、以及交通流量和交通特性都和道路的几何设计有着直接的关系。

此外，道路修建和汽车交通对于环境的影响也必须加以注意，特别是在修建时期，一定要注意对于周边环境的保护，尽可能的减少对地物、地貌等自然环境的破坏。

三、主要设计内容

本次设计是湖南某微丘区一级公路K0+000到K2+816.716路段，总共2816.716米。

1.平面设计

本路段前面地势较平坦，可以设计大半径曲线或者直线，后面遇到高山处，应选择两山之间垭口过去，应尽量避免过大的填方或挖方，避免修隧道等，小池塘处根据实际情况可以填掉，适当设置涵洞。由于是一级公路，故只设计两个交点即可。采用设超高的缓和曲线长度与圆曲线半径。

2.纵断面设计

根据平曲线的基本完成，然后按20米的里程桩读出每个桩号的高程，其中包括百米桩，加桩，以及各主点里程桩，初步绘出路段的纵断面图，然后对本路段的纵坡做出初步的安排，在设计纵坡时尽可能的使纵断面上填挖平衡，凸形竖曲线考虑视距问题，凹形竖曲线考虑离心力问题。竖曲线应尽量在平曲线内，做到平纵配合。

3.横断面设计

结合平、纵断面路段和实际地形图，路基横断面的结构形式和尺寸根据公路等级、土壤地质、任务书中规定的的指标和公路的使用条件、施工方法等拟定一般情况下的路基横断面形式和尺寸，对于特殊情况下的路基按具体情况作特殊的设计。本路段一般情况下的标准路基横断面形式和尺寸按规范中的要求拟定。

4.路基设计

由于填挖情况的不同，路基横断面一般有路堤、路堑和填挖结合三种形式。但应做到基本填挖平衡，并且路基应有足够的压实度，因为路基是道路的主要承重主体。

5.路面设计

本设计拟定了水泥混凝土路面。路面是公路的重要组成部分，路面的设计应根据公路交通量及公路的使用任务、性质，并结合当地的气候、水文、土质、材料条件及实践经施工养护条件，遵循“因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则。通过技术经济比较，作出符合使用并以环境条件相适应的经济合理的路面设计。

6.路基路面排水设计

路基路面排水作为一个综合排水系统总体考虑。路基排水设计的原则应当因地制宜、全面规划,充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水的沟渠的设置和联结应尽量的不占或者是少占农田,并应当与当地的农利的建设相配合。要结合当地水文条件和道路等级情况，就地取材、以防为主。

7.挡土墙的布置

为保证坡角稳定，并尽可能节约用地，有些路段在坡角处设置挡土墙。挡土墙一般设计为重力式，底部设墙趾台阶，增加路基的稳定性，并且设置沉降缝及泻水孔。

8.涵洞的设计

在排水处设计涵洞，应考虑涵洞的截面尺寸，涵洞坡度，涵洞混凝土材料的强度，以保证具有足够的强度、刚度、稳定性。涵洞的布置位置及孔径大小等。适当的时候可以采用改渠或者倒虹吸等方法。

9.道路交叉口设计

由于原地形图就存在一条公路，在后面地形处会有交叉口的存在，采用立体交叉的形式，以一座高架桥横跨原公路而过，需要控制好标高，建筑高度等指标。

10.路基土石方调配

为了达到填方有所“取”，挖方有所“用”—2003).人民交通出版社，2004

[2]《公路路线设计规范》(JTGD20-2006).人民交通出版社，2006

[3]《公路路基设计规范》(JTGD30—2004).人民交通出版社，2005

[4]《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002).人民交通出版社，2002

[5]《公路沥青路面设计规范》(JTGD50—2006).人民交通出版社，2006

[6]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004).人民交通出版社，2005

[7]《道路工程制图标准》(GBJ50162—四川师范大学本科毕业设计（论文）开题报告题目刘桥二煤矿开采研究与分析指导教师李维光学院工学院专业采矿工程学号2021180422姓名李鱼日期2021年1月一、选题背景及依据（一）设计部分目前，在我国一次能量消费结构中，煤炭占75%以上。煤炭不仅是我国的基本燃料，又是重要的工业原料，电力、钢铁、石油加工、水泥、化学原料五大行业都离不开煤炭，因此，煤炭工业的发展直接关系到国计民生。为使我国能源战略持续稳定的发展，必须稳步高效地发展煤炭工业。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据不完全统计，己知含煤面积约55000k了，探明总储量在9000亿t以上，居世界前列。自1989年，我国一直是世界第一大煤炭生产国和消费国，煤炭产量占世界煤炭产量的1/4以上，而缓倾斜厚煤层煤炭产量又占我国总产量的40%以上，我国很多矿区赋存有3.5~6.0m厚的煤层，这类煤层在邢台、开滦、徐州、充州、淮北、阜新、双鸭山、义马、西山、铜川、阳泉等矿区均为主采煤层。随着市场经济的发展，煤炭工业日趋向大型化、集中化、高产高效方向发展，建设高产高效矿井，提高企业经济效益己成为煤矿企业的基本经营理念，尤其是市场经济的激励机制极大地促进了采煤技术与装备水平的快速发展。我国在引进国外大采高装备技术后，综采工作面日产量可达万吨，取得了举世瞩目的成绩。据目前国内外开采技术的发展，大采高综采是指采高在3.5~6.0m，工作面使用大功率双滚筒采煤机和重型刮板运输机割、运煤，用大吨位液压支架(支架工作阻力、单架支护面积和支架支撑高度大)控制顶板，一次采全高的综采技术。其设备趋于大型化、重型化和自动化，其特点是技术先进、性能可靠、装机功率大、生产效率高。对于煤层倾角小于30°的厚煤层(3.5~6.0m)开采，大采高综采与综采采煤法相比，具有下列优点:煤炭资源回采率高;煤炭含研率低;回采工作面煤尘、煤的自然发火和瓦斯涌出安全性好;对于3~4m不适宜综采开采的厚煤层，大采高具有工效高、成本低等优点。大采高综采与分层开采相比，具有下列优点:工作面生产能力大，有利于合理集中生产;回采工效和煤炭资源回收率高、巷道掘进率和维护量低;回采工艺和巷道布置简化，综采设备搬家次数少，搬家费用省，增加生产时间;节省材料(人工假顶材料等)和回采成本低等。高产高效大采高综采生产能力大、回采率高、安全条件和经济效益好，是目前国内外厚煤层(3.5~6.0m)开采技术的主要发展方向之一，其优势使得在国内外被广泛采用。但是，经过矿山实践和许多专家、学者多年的现场观测及理论研究发现，大采高综采与一般综采(采高<3.5m)相比，这种新的回采工艺工作面内支架——围岩系统稳定性差、事故率高，尤其严重的是高架(大采高支架的简称)稳定性事故率高达19%以上，远高于一般采高综采面，高架的咬架、倒架事故直接引发的顶板事故及调整支架的难度、材料和工时的消耗，严重制约了大采高综采效能的发挥。采场支承压力是引起矿山压力显现的重要组成部分，其对开采煤层、顶底板及其作用范围内的煤岩层会产生很大的影响。在支承压力作用下，工作面煤壁前方煤层发生压缩和破坏，相应的部位易出现顶底板相对移动以及支架受力变形等支承压力的显现，主要表现有：回采工作面煤壁片塌、冒顶和底鼓;冲击地压和煤层突出;超前巷道两帮煤壁压缩和片塌。煤层上方若赋存有坚硬岩层，大采高采场垮落的直接顶岩石往往不能填满采空区，而在坚硬岩层下方出现较大的自由空间，折断后的老顶岩梁难以形成“砌体梁”式的平衡，在其回转运动的过程中，工作面前方的煤体内形成较高的支承压力，并在工作面引起强烈的周期来压。因此，大采高采场老顶来压更为剧烈、局部冒顶和煤壁片帮现象更为严重，支架冲击载荷更为突出，这些都是影响高产高效大采高综采工作面机械化水平的重要因素。回采工作面是地下移动的工作空间，为了保证生产工作的正常进行与矿工的安全，必须对它进行维护。然而回采工作面的矿山压力显现又决定于回采工作面周围所处的围岩和开采条件。因此，为了确保回采工作面空间的安全，必须对回采工作面形成的矿山压力显现加以控制。控制采场矿山压力的基本手段之一是回采工作面液压支架，其是平衡回采工作面顶板压力的一种构筑物，通过液压支架直接地支护直接顶，从而间接地对老顶的活动起一定的控制作用。因此，要充分发挥大采高综采回采工艺的优越性，以指导矿山生产实践，就必须充分了解大采高综采工作面采场矿压显现特征，全面认识采场上覆岩层的运动规律和采场支承压力分布规律及其煤壁的破坏规律，建立大采高综采工作面煤岩组合力学模型及其控制。其研究为大采高综采技术在我国煤炭行业的推广应用和发展提供有益的实践经验，具有重要的工程实际意义，同时可以丰富和发展矿山压力及岩层控制理论，具有重要的理论意义。专题部分1.1大采高综采技术现状1.1.1国外现状德国、波兰、英国、俄罗斯、捷克、日本等国从60年代开始就发展采用大采高综采技术。早在60年代，日本曾设计了一种6m采高并带中间平台的液压支架，获得了日本国家设计奖。德国在1970年使用贝考瑞特垛式支架成功地开采了热罗林矿4m厚的7号煤层，德国拥有的大采高液压支架架型包括威斯特伐利亚BC-26/26、赫姆夏特T5}0-22/60、蒂森RHS26-60BL及6320-23/4型大采高液压支架。前苏联采用M120-34/49型掩护式支架、波兰采用POMA22/46型掩护式支架、捷克使用F4/4600型支架作为大采高液压支架。目前，国外厚煤层大采高液压支架的最大支撑高度达7m，采煤机最大采高达5.4m。各国的生产实践表明，在一些良好的地质和生产技术条件下开采较硬的煤层，大采高综采实现了高产高效、高安全、高回收率和经济效益好的目标。国外一般认为:设备重型化和尺寸加大、煤壁片帮与顶板冒落、高架稳定性、大端面顺槽开掘与支护、采面运输等都是限制大采高综采取得显著经济效益和推广应用的障碍。因此，世界主要产煤国至今仍在积极改进、完善大采高液压支架，并不断进行现场实践和扩大大采高综采的应用范围。1.1.2国内现状我国从1978年起，开始试验厚煤层大采高一次采全厚开采方法，至今已取得了长足进步。在神东、邢台、开滦、铁法、西山、徐州、枣庄等矿区得到了广泛推广使用，效益良好。于1978年引进德国赫姆夏特公司6320-23/45型掩护式大采高液压支架及相应的采煤运输设备，在开滦范各庄矿1477综采工作面开采7号煤层，开采效果良好。1985年在西山矿务局官地矿首次进行国产BC520-25/47型支撑掩护式大采高液压支架试验，开采的8号煤层平均厚度4.5m，倾角小于50，在采高4.0m及II级3类顶板条件下，支架经历了仰斜、俯斜和斜推使用，综采工作面3个月产煤11.2万t。1986年我国研制的BY3200-23/45型掩护式支架在东庞矿试验成功，1987~1988年东庞矿又与北京煤机厂合作研制了改进型BY3200-23/45型和BY3600-25/50型掩护式大采高液压支架，并成功地应用于东庞矿2号煤层开采。开滦矿务局林南仓矿采用BY3200-23/45型掩护式支架在1182综采工作面开采8-1煤层，支架在煤层倾角6°~38°(平均倾角22°)及II级2类顶板条件下，经历了过老巷、断层和无煤柱等恶劣条件的考验，工作面平均月产煤4万t。西山矿务局官地矿、西铭矿及双鸭山局新安矿使用BC480-22/42型支架，总体效果良好。义马矿务局耿村矿选用QY350-25/47型二柱掩护式支架，并于1987年10月在12061工作面安装投产，总体来看义马煤田厚煤层的工程技术条件能适应4~5m厚煤层综采一次采全高的技术要求。此外，徐州矿务局权台矿在“三软”(顶软、底软、煤层软)煤层，大同矿务局在“三硬”煤层条件下，分别研制了端面支撑力大、底座比压小的ZYR3400-25/47型短顶梁插腿掩护式液压支架及支撑能力大、切顶性能强、整体稳定性好的TZ10000-29/47型支架，大屯徐庄矿在2004年9月开始利用新研制的大采高综采支架回采近距离煤层下组煤。经过10余年的发展，我国研制和生产的大采高液压支架己有10余种架型，支架结构高度最高为5m，支架工作阻力最高达l0MN/架，架型有二柱掩护式和四柱支掩式两种，前梁有挑梁式和伸缩梁式两种，底座有插腿和非插腿式两种，推移机构有长、短框架和带移步横梁的多种，护帮板长度从0.8m增加到2.2m。从全国使用情况看，年产逾百万吨的大采高综采队中，最高年产已达170万t，回采工效达87.9t/工。1.1.3大采高综采技术发展趋势采煤机的选型上以宁大勿小为原则。近年来，采煤机的截割速度一直在增加，目前采煤机的截割速度一般在12~15m/min，一些新研究开发出来的采煤机的截割速度达到了24~36m/min;截割功率、牵引功率更高更大，总装机功率将超过2400kW。工作面液压支架工作阻力更高、单架支护面积更大，设计手段更先进，设计使用寿命要大于60000个循环。为满足采煤机截割深度大于1000mm的要求，增加支架顶梁的长度，以维护工作面顶板，防治冒顶;液压支架的宽度有1.5m和1.75m两种，从目前看还有加大的余地，支架中心间距可达到2000mm，可以增加大采高支架的稳定性，以满足增加支撑力的要求。随着采高、工作面长度及生产能力的不断增长，工作面输送机链的直径也不断增大。刮板输送机的输送长度达到300m，小时运输量可达到5000t，输送机溜槽宽度、链条直径、总装机功率等都要增加，链条直径达到48mm以上，总装机功率达到3200kW,供电电压可达到4160V。（三）选题的目的通过毕业设计要求达到下列目的：学习、贯彻党和国家的有关方针、政策，学习国家有关的煤矿方面法律法规；通过毕业论文，将所学的理论知识掌握，并能系统的综合的应用和巩固所学理论；结合在金庄煤矿实习的内容和收集到的现场资料，进行矿井研究与分析；通过毕业论文大致掌握矿井开采的方法、步骤和内容；培养实事求是、理论联系实际的作风和吃苦耐劳的态度，为将来的工作打下基础；提高编写技术文件和运算的能力，提高运用计算机辅助设计的能力，巩固并加强矿业工程CAD等软件的运用，全面提高个人的能力。提高自己采矿专业英语的水平。提高自主查资料的能力，提高文献检索的能力。使理论更好的结合实际。（四）选题的意义:毕业论文能巩固、加深和扩大所学的理论知识，是理论更好的结合实际，通过参观和实习，对矿井各生产环节建立全面的系统概念，补充理论教学的不足，通过实习能增强工人阶级的思想感情，为毕业设计收集有关资料。另外，毕业设计是我们大学课程的最关键部分，是对我们所学课程综合运用能力的训练，是培养我们整体运用所学知识和技能的重要环节，对于培养我们独立分析问题和解决问题的有重要的意义，是整个大学学习过程的自我继续深化和提高阶段。它的实践性和综合性是其他课程所不能代替的，做好毕业论文对全面提高我们的素质具有十分重要的意义。四、主要参考文献[1]徐永忻.《采矿学》.徐州：中国矿业大学出版社，2003[2]徐永忻.《煤矿开采学》.徐州：中国矿业大学出版社，1999[3]林在康、左秀峰.《矿业信息及计算机应用》.徐州：中国矿业大学出版社，2002[4]邹喜正、刘长友.《安全高效矿井开采技术》.徐州：中国矿业大学出版社，2007[5]张宝明、陈炎光：《中国煤炭高产高效技术》，徐州：中国矿业大学出版社，2001[6]钱鸣高、石平五.《矿山压力及岩层控制》.徐州：中国矿业大学出版社，2003[7]于海勇.《综采开采的基础理论》.北京：煤炭工业出版社，1995[8]王省身.《矿井灾害防治理论与技术》.徐州：中国矿业大学出版社，1989[9].中国煤炭建设协会。《煤炭工业矿井设计规范》.北京：中国计划出版社，2005[10]岑传鸿、窦林名.《采场顶板控制与监测技术》.徐州：中国矿业大学出版社，2004[11]蒋国安、吕家立.《采矿工程英语》.徐州：中国矿业大学出版社，1998[12]李位民.《特大型现代化矿井建设与工程实践》.北京：煤炭工业出版社，2001[13]综采设备管理手册编委会.《综采设备管理手册》.北京：煤炭工业出版社，1994[14]中国煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》.北京：煤炭工业出版社，2001[15]朱真才、韩振铎.《采掘机械与液压传动》.徐州：中国矿业大学出版社，2005[16]洪晓华.《矿井运输提升》.徐州：中国矿业大学出版社，2005[17]中国统配煤矿总公司物资供应局.《煤炭工业设备手册》.徐州：中国矿业大学出版社，1992[18]章玉华.《技术经济学》.徐州：中国矿业大学出版社，1995[19]郑西贵、李学华.《采矿AutoCAD2006入门与提高》.徐州：中国矿业大学出版社，2005[20]王德明.《矿井通风与安全》.徐州：中国矿业大学出版社，2007[21]杨梦达.《煤矿地质学》.北京：煤炭工业出版社，2000[22]刘刚.《井巷工程》.徐州：中国矿业大学出版社，2005[23]中国煤炭建设协会.《煤炭建设井巷工程概算定额》（2007基价）.北京：煤炭工业出版社，2021[24]林在康、李希海.《采矿工程专业毕业设计手册》.徐州：中国矿业大学出版社，2021[25]杜计平.《采矿学》.徐州：中国矿业大学出版社，2021主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程（一）、设计的主要任务：在毕业设计过程中要完成说明书和图纸两项主要任务：1、编写毕业设计说明书一份；说明书内容包括：封面，扉页，中英文摘要，目录，正文，外文翻译资料及参考文献。2、图纸部分包括：矿井开拓巷道布置平剖面图和带区巷道布置图及插图等。（二）、设计的内容：1、在了解矿区概况和井田及其附近的地质特征的情况下，按照井田的境界和煤层的赋存情况首先计算井田的储量；2、根据所要设计的矿井的年产量和所了解的矿区煤层赋存概况来计算矿井的服务年限及一般工作制度；3、矿井的开拓系统的设计，其中包括井筒形式及井筒位置的确定、开采水平的设计、采（带）区划分及开采顺序、开采水平与回风水平井底车场形式的选择、开拓系统综述等；4、在划分了的采（带）区基础上进行采准巷道布置，根据设计采（带）区的设计采（带）区的地质概况及矿层特征，确定采区形式、采区上（下）山或带区的数目、位置及用途，采区区段的划分、区段平（带区斜巷）巷的布置方式、层间或分层间的联系方式，井底车场及硐室，采准系统、通风系统、运输系统（矿物、料等）、充填排水系统及灌浆系统等，还有采（带）区的开采顺序，采（带）区巷道断面尺寸、支护方式、采（带）区准备工程量，采（带）区的巷道掘进率、采区回采率；5、依据设计层的矿层赋存条件、矿层结构及围岩情况进行采矿方法的选择，工作面长度的确定，落矿机械的选择及回采工艺方式的确定，循环方式的选择及循环图表的编制；再然后是确定建井工期及开来计划；6、矿井通风、运输、排水三大系统的具体设计；7、最后是全矿技术经济指标的确定。（三）、设计的目标：完成刘桥二煤业5Mt/a的开采研究与分析。三、研究方案及预期结果（一）研究方案：1、充分了解金庄煤业的地理位置及行政隶属关系。矿区地形地貌；矿区的交通，矿区的气候、气温、风向、风速；雨期及降雨量；冻结期及冻结深度；矿区的勘探程度及开发现状、矿区的地震震级。井田及其附近的地质特征。井田的地层层位关系，地质构造，井田中的地质变动，及它们的分布及位置。水文情况，井田范围内的河流、流量及洪水位等。矿层质量及矿层特征，井田内的矿层及其埋藏条件，走向、倾向倾角；可采矿层的厚度及层间距；各矿层的性质，各矿层顶底板岩石的性质。矿层含瓦斯性、自燃性及含水性。矿层质量牌号、工业分析及工业用途。井田的勘探程度及对勘探的要求。2、叙述井田走向边界及倾斜方向上的边界，边界的方位及标高，井田走向及倾向尺寸、井田的面积，边界矿柱的留法及尺寸。据此确定井田的工业储量、地质损失、永久矿柱损失量。井田的可采储量及开采损失量。根据所要设计的矿井的年产量和所了解的矿区煤层赋存概况来计算矿井的服务年限及一般工作制度。3、井田开拓系统的设计：确定井筒的形式、数目及位置。列表说明井筒名称、用途、规格（附井筒断面图）、井口坐标位置及标高、井筒倾角及提升方位角、井筒长度等。确定水平高度及开拓方式，阶段数目及布置方式。水平储量及水平服务年限。设计水平的巷道布置，采（带）区划分及开采顺序的确定。开采水平与回风水平井底车场形式的选择，其中包括：（1）井底车场形式、线路布置及通过能力。（2）硐室的位置、规格尺寸、支护方式。（3）井底车场工程量。还有就是：开拓系统、通风系统、运输系统（矿、矸、料、人）及充填、灌浆系统等的设计和移交生产时井巷开凿的位置，初期开掘工程量。4、设计采（带）区的地质概况及矿层特征：采（带）区在矿井中的位置，邻区开采情况，矿层的赋存条件、地质构造、矿物质量、瓦斯、含水性、发火期等，矿层顶底板岩石性质。采（带）区的范围、工业储量。采（带）区生产能力及服务年限。采区形式、采区上（下）山或带区的数目、位置及用途。采区区段的划分、区段平巷（带区斜巷）的布置方式、层间或分层间的联系方式。井底车场及硐室。采准系统、通风系统、运输系统（矿物、料等）、充填排水系统及灌浆系统等。还有采（带）区开采顺序的确定。采区巷道断面尺寸、支护方式、采（带）区准备工程量的确定和采区的巷道掘进率、采（带）区回采率的确定。5、采矿方法的选择：选择各矿层的采矿方法，对重点设计层的采矿方法说明选择的依据。概述重点设计层的矿层赋存条件、矿层结构及围岩情况。按通风条件，落矿机械能力，运输机能力等确定及校验工作面长度。落矿机械的选择及回采工艺方式的确定。循环方式的选择循环图表、工人出勤表、机电设备表、技术经济指标表的计算与绘制。6、建进工期及施工组织设计：施工队伍的人力配备；井巷施工的机械化程度及施工程序。工程排队及施工组织排队，附建井工程排队接续表。开采顺序及配产的原则；采区及回采工作面接续表、建井工期及矿井增产期。7、矿井通风：矿井通风方式与通风系统的选择；总风量的计算与风量分配；矿井总风压及等积孔的计算；通风设备的选择；矿井主要扇风机的选型计算；电动机的选择；总耗电量及吨煤耗电量。8、矿井运输与提升：采区运输设备的选择；运输平巷中运输设备的类型及数量；回风平巷中运输设备的类型及数量。采区上山（带区斜巷）中运输设备的类型、规格及能力（运输上山及材料上山）。主要巷道运输设备的选择，轨距、矿车类型及数量，电机车选型，计算车组重量，确定电机车台数，胶带运输时，则计算胶带各点张力，验算垂度、强度、电动机功率等。选择提升设备的类型及规格；选择提升钢丝绳；．选择及验算提升机；提升机与井筒相对位置的计算；提升运动学及动力学计算：选择提升电动机；计算电能消耗及提升效率。9：排水：矿井水的来源，正常涌水量、最大涌水量、充填废水量等。排水设备的计算与选择，选择水泵、水管，计算水泵扬程，确定工况点，计算水泵工作台数及总台数；选择电动机功率、台数。计算电耗及吨煤电耗。水泵房设计，水泵房设备布置平、剖面图。水泵房的规格、尺寸、支护方式，吊装设备，与井筒的联接方式。水仓设计，水仓的容量、规格尺寸及支护方式。水仓的清理。10、技术经济指标：全矿人员编制。包括井下工人，井上工人，管理系统及管理人员，全矿人员；劳动生产率。包括采矿工效，井下工效，生产工人效，全员效率；成本。包括工作面直接成本，采区成本，全矿成本；全矿技术经济指标。包括可采矿层数及可采矿层总厚度，井田境界、走向、倾向、面积，埋藏量：工业储量、设计储量、设计可采储量，年产量及服务年限，开拓方式，开采水平：水平数目、水平高度、服务年限，井筒；数目、直径、深度，基本建设工程量，三材数量（木材、水泥、钢材），建井期限，采矿方法，顶板管理方法，机械化程度，工作面长度及同时生产工作面数目，同时生产的采（带）区数目，工作面年推进度，掘进率、掘进出矿率，采（带）区回采率、工作面采出系数，大巷运输、机车类型、数量，矿车类型、数量，提升：立井提升机类型、提升能力、电机容量，付井提升能力、电机容量，排水：水泵类型、水泵台数、扬水能力，通风：沼气等级、通风方式、总风量、负压（最大、最小），扇风机、类型、电机容量，效率（井下工、采矿工、生产工、全员），成本：工作面、采（带）区、全矿。（二）预期结果：金庄煤业5Mt/a新井设计说明书。金庄煤业矿井开拓系统布置图（包括开拓平面图、开拓剖面图）。金庄煤业带区巷道布置图（带区巷道布置平面图、带区巷道布置剖面图）。五、指导教师意见指导教师签字：年月日石河子大学课题名称：某工程桩基及其基坑工程毕业设计学生姓名：已隐藏学号：已隐藏学院：水利建筑工程学院专业、年级：2021级农业水利工程指导教师：已隐藏职称：毕业论文(设计)起止时间：一、本设计选题的来源及研究的目的和意义1、选题依据、来源以前的几十年中，由于建筑物的高度不高，基础的埋置深度很浅，很少大力开发地下空间，基坑的开挖一般仅作为浅基础处理。近20多年来，由于高层建筑、地下空间的发展，桩基及其基坑工程规模大、深度深、事故频繁，给岩土工程界提出了许多技术难题，是岩土工程中发展最为活跃的领域之一。当建筑物场地浅层地基土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，也不宜采用地基处理等措施时，往往需要以地基深层坚实土层或岩层作为地基持力层，采用深基础方案。桩基础是历史最为悠久、应用最为广泛的一种深基础。近年来，桩的种类和形式、施工机具，施工工艺以及桩基设计理念和设计方法都在高速演进和发展。我国的高层建筑迅猛发展，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10

m

的比比皆是。深基坑的发展和安全问题成为我们关注的焦点。随着城市经济的快速发展，高层建筑大批兴建，发展趋势是层数增多，高度增大，基础埋深加大，平面布置更加复杂，与周围建筑物联系更加紧密。城市地下空间的开发利用，使得基坑面积和开挖深度越来越大，因此，传统基坑支护方式面临深度与广度的挑战。桩基及其深基坑正是在人们的不断实践探索中发展起来，本设计正是这一背景下的实时反映。2、设计目的和意义桩基及基坑工程是我国当前地基基础领域一个重要的研究方向。桩基及基坑工程在二十世纪八十年代末才开始全面、深入地研究与工程实践，但随着我国建设事业的发展，城市的高层建筑大量涌现，极大的推动了深基坑工程设计理论和施工技术的不断发展，同时也产生了大量的深基坑支护设计与施工问题。

国内外大量工程实践表明，许多工程的最危险阶段不一定是在正常使用阶段，而是在建造阶段和老化阶段。对许多工程事故常常发生在施工阶段而言，其原因除了施工质量没有保证、施工方法发生了不合理的改变、人为错误等原因以外，重要原因之一是由于对环境、地质、荷载等因素认识不足而导致设计和施工中的某种失误和疏忽所致。

桩基及基坑工程是与众多因素相关的综合技术，是一个系统的工程问题，必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识，同时具有丰富的施工经验，并结合拟建场地的土质和周围环境情况，才能制定出因地制宜的支护结构方案和实施办法。它与场地工程勘察、支护结构设计、施工开挖、基坑稳定、降水、施工管理、现场监测、相邻场地施工相互影响等密切相关。桩基及基坑设计与施工涉及地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、气候变化、地下水动态、施工程序和方法等许多相关的复杂问题，是理论上尚待完善、成熟和发展的综合技术学科。如何根据场地工程性质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案；如何在保证稳定性的前提条件下，设计最经济的方案，也是基坑比较重要的问题。因此在桩基及基坑工程设计与施工中，需要严谨、周密的分析与计算。二、国内(外)研究现状、分析及发展趋势1、桩基现状在高速发展的经济体制下，我国的高层建筑在工程建设中越来越普遍，其中高层建筑基础工程耗费的水泥、钢材量多、施工难度大，其造价在建筑工程总造价中又占有较大的比重。故而高层建筑基础是高层建筑结构体系中一个重要组成部分,桩基的设计和施工显得尤其重要。地基基础设计时，首先保证基础具有足够的刚度和强度，其次考虑地基的稳定性、承载力及变形要求等，进一步确定合适的基础形式。目前，根据桩的施工方法不同，主要可分为预制桩和灌注桩两大类。预制桩用混凝土、钢材或木料在现场或工厂制作，然后以锤击（通过锤击或辅以高压射水使桩沉入土中）、振动打入（将大功率振动器置于桩顶，利用内装偏心块旋转时产生的竖向振动力使桩沉入土中）、静压或旋入等方式设置就位。主要可分为混凝土预制桩、钢桩和木桩。灌注桩直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内下放钢筋笼，再浇筑混凝土而成，可分为沉管灌注桩、钻（冲）孔灌注桩和挖孔桩三类。沉管灌注桩，利用锤击或振动等方法沉管成孔，然后浇灌混凝土，拔出套管；钻（冲）孔灌注桩用钻机钻土成孔，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土；挖孔桩采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔，安放钢筋笼及浇灌混凝土而成。2、桩基的发展趋势在进入21世纪之际，桩基础技术发展中至少有以下一些动向值得人们关注。

（1）、桩的尺寸向长、大方向发展基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔基础等承载的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上，桩径超过2500mm；上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层，桩径为914.4mm。（2）、桩的尺寸向短、小方向发展基于老城区改造、老基础托换加固、建筑物纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要，小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟，应用广泛。小桩又称微型桩或IM桩。（3）、向攻克桩成孔难点方向发展以日本为例，成立由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会，研究开发出20余种大直径岩层削孔工法，其中长螺旋钻进成孔法3种，回转钻进成孔法5种，冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。国内也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法。

（4）、向低公害工法桩方向发展

筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点，但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点，在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限制，为此静压实钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。

国外已显现出用液压打桩锤取代筒式柴油锤的趋势。与筒式柴油锤相比，液压打桩锤具有桩锤短、噪声低、无油烟、省燃料、每一个工作循环中沉桩力持续时间长、打击力大、每一次冲击产生的桩贯入度较大等特点。（5）、向扩孔桩方向发展北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩（桩身直径0.3～0.4m，扩底直径0.8～1.2m）的静载试验结果表明，与相同桩身直径的直孔桩相比，前者极限荷载为后者的1.7～7.0倍，前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4～3.0倍。大直径钻（挖）孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点，在国内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上，日本的大直径钻扩桩工法将近30种。

扩孔的成型工艺除钻扩外，还有爆扩、冲扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、注扩、挤扩和挖扩等种类。

（6）、向异型桩方向发展为了提高单桩承载力（桩侧摩阻力和桩端阻力）国内外大量发展异型桩。广义地说，异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。

(7)、向埋入式桩方向发展钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、压入式（静压式）和埋入式三种。所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后，采用某些手段增强桩承载力的工法。1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%，至2000年该法比例上升为78%。我国埋入式桩的种类很少，几乎是个空白点，这也正是给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。

(8)、向组合式工艺桩方向发展

由于承载力的要求，环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等，采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组合式工艺桩。

(9)、向高强度桩方向发展随着对打入式预制桩要求越来越高，诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求，普通钢筋混凝土桩已满足不了上述要求，故预应力钢筋混凝土桩和预应力高强度混凝土桩使用越来越多。

（10）、向多种桩身材料方向发展

以灌注桩为例，桩身材料种类亦出现多样化趋势，普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩，如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。

3、基坑支护现状近年来，随着越来越多的高层建筑的兴建、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发，产生了大量的深基坑工程，且建筑越高基坑开挖的深度和面积越大，基坑开挖对周围建筑物、市政设施和地下管线造成的影响也越大。因此，如何保证支护结构及周边环境的稳定就成为深基坑研究的首要条件。其次，由于高层建筑基础工程的造价约占整个工程造价的三分之一，工期约占总工期的四分之一，因而，对深基坑支护结构进行优化设计可节省大量的投资，取得良好的经济效益和社会效益。支护结构应考虑结构的空效应和受力特点，采用有利于支护结构材料受力性状的形式，支护方式可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件，主要为放坡开挖、重力式水泥土墙、排桩、地下连续墙、土钉墙或上述形式的组合。目前存在问题：①由于设计和施工方面考虑欠妥的原因而导致深基坑工程事故，造成重大经济损失；②支护选型和设计极为保守，造成浪费。因此，基坑支护工程实施的路径并非唯一，对于给定的场地和建筑工程而言应当存在最优者，并且有着极大的经济效益。4、基坑支护的发展趋势（1）改变传统的静态设计观念对于深基坑支护结构的设计，国内外岩土工作者对探讨和建立动态设计体系已形成共识，许多学者己开始从事这方面的研究。近十几年来，我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验，收集了施工过程中的一些技术数据，已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立深基坑支护结构设计的新理论打下了良好的基础。（2）建立变形控制的新的工程设计方法按变形控制设计中变形控制量应根据基坑周围环境条件因地制宜确定，不是要求基坑围护变形愈小愈好，也不宜简单地规定一个变形允许值，应以基坑变形对周围市政道路、地下管线、建（构）筑物不会产生不良影响，不会影响其正常使用为标准。鉴于此，应建立新的变形控制设计方法。（3）探讨新型支护结构的计算方法随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，随之出现的问题也越来越多，导致许多新的支护结构型式相继问世，如：双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等。但是，这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于正确，仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。这些结合必然使支护结构受力复杂，因此，工程技术人员必须探讨新型支护结构的计算方法。（4）开展支护结构的试验研究理论来自于实践，我国至今在深基坑支护结构方面尚未进行系统的试验研究。在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富，但缺少科学的测试数据，无法进行科学分析。一些支护结构工程成功了，也讲不出具体成功之处；一些支护结构的试验研究是非常有必要的。通过实验室模拟试验和工程现场试验，发现问题、总结规律，寻找解决的问题的最佳途径。（5）优化深基坑支护结构方案深基坑支护结构的设计与施工不同于上部结构，除地基土类别的不同外，地下水位的高低、土的物理力学性质指标以及周围环境条件等，都直接与支护结构的选型有关。在深基坑工程中，支护结构方案的选择至关重要，支护结构型式选择的合理，就能做到安全可靠、施工顺利、缩短工期，带来可观的经济与社会效益。可见，支护结构形式的优化选择是深基坑支护技术发展的必然趋势。（6）发展信息监测与信息化施工技术基坑工程力学参数的不确定性及施工过程的不可预见性，使基坑工程设计和施工中难免出现与实际地层条件不符合的情况，需要在施工过程中通过监测信息的反馈来修正设计，指导施工。因此，基坑工程监测是基坑工程施工中的一个重要的环节，组织良好的监测能够将施工中各方面信息及时反馈给基坑开挖组织者，根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，对基坑工程围护体系变形及稳定状态加以评价，并预测进一步挖土施工后将导致的变形及稳定状态的发展，制定进一步施工策略，实现所谓信息化施工。三、任务要求及毕业设计进行的内容1、任务要求要求每个学生在教师的指导下，于规定的时间内，独立完成所指定的设计内容。在设计中，要求设计依据可靠、分析全面、论证充分、所选方案尽可能经济合理、使用公式正确、数学计算准确、文字叙述简练、图面清晰完整。2、设计内容首先，根据场地的工程地质条件、水文地质条件，充分考虑到周边地层条件，选择技术上合适的基础结构类型。并进行选定基础的材料，进行基础的底面确定，并进行基础的高度确定，进行基础的抗冲切、抗弯、抗剪承载力的计算。其次，分析评价场地的岩土工程条件。根据场地的工程地质条件、水文地质条件，充分考虑到周边地层条件，选择技术上可行,经济上合理,并且具有整体性好、水平位移小,同时便于基坑开挖及后续施工的可靠支护措施，通过分析论证选择合适的基坑支护方案。然后对基坑支护结构进行了具体设计计算，其中包括土压力计算、支护结构的设计计算、稳定性验算。当不能满足稳定性要求的时候，需要重新设计计算或者做必要的处理，直至达到稳定性的安全要求。选择经济、实效、合理的基坑降水方案,最后简单地谈到了基坑的施工组织与工程监测。（一）、准备阶段（1）、熟悉、分析设计毕业设计的内容要求，根据设计内容收集设计所需的设计参考资料、手册、规范、教材等。（2）、熟悉、分析设计工程地质资料，水文地质资料、钻孔资料等。（3）、根据毕业设计的内容，阅读桩基的类型、基坑支护类型等（二）、桩基础设计计算阶段（1）、确定桩基的持力层、确定桩基的类型、桩长、桩的几何尺寸。（2）、进行单桩竖向（和水平向）承载力的设计值确定计算（3）、确定桩的数量、间距和布桩方式