課程設計總周數(shù)：2周
課程設計總學分：2分
課程設計周次：14～15周
適用專業(yè)及年級：土木工程專業(yè) 方向：巖土工程
大綱主撰人：地下工程教研室
指導教師：王立平 朱昌星
一、課程設計目的和基本要求
課程是土木工程專業(yè)《地下工程》課程教學過程中重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，為巖土與地下工程方向的必修課程，屬專業(yè)教學模塊。其重要性體現(xiàn)在：
① 作為課程教學中的一項重要內(nèi)容，是完成教學計劃達到教學目標的重要環(huán)節(jié)，是教學計劃中綜合性較強的實踐教學環(huán)節(jié)。要求每個學生高度重視，必須認真按時完成。課程設計未完成或未上交的不得給予相應學分。
② 使學生熟練掌握地下工程設計計算原理和施工方法的重要內(nèi)容，為下一步的畢業(yè)實習和設計打下理論和實踐基礎。
③ 對幫助學生全面牢固地掌握課堂教學內(nèi)容、培養(yǎng)學生的實踐和實際動手能力、提高學生全面素質(zhì)具有很重要的意義。
通過地下工程課程設計，使學生進一步了解地下工程的總體布局方式、場地施工布置、交通、供電等，掌握地下工程斷面設計與支護結構設計方法，掌握地下工程施工程序與組織設計方法等。要求在老師的指導下，參考已學過的課本及有關資料，綜合應用地下工程的基本理論、基本知識，進行地下工程設計計算，并繪制地下工程開挖、支護施工圖，為學生今后從事地下工程設計、施工和技術管理打下良好基礎。
根據(jù)本課程的特點，學生學完本課程和做完課程設計以后，應達到下列基本要求：
(1) 掌握地下工程有關的概念，了解地下工程性質(zhì)、規(guī)模等；
(2) 了解所設計的工程區(qū)內(nèi)主要工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件；
（3） 掌握地下工程建筑結構與施工組織設計方法。
二、課程設計方式
本課程是地下工程實踐性環(huán)節(jié)。主要采用集中輔導和個別輔導相結合的指導方式，集中輔導采用課堂教學，主要結合教學視頻、施工圖片等，讓學生深刻了解有關地下工程的設計與施工。
（一）集體輔導
通過課堂講授，使學生進一步明確課程設計的任務、內(nèi)容、要求、設計步驟等；通過典型例題分析使學生對地下工程的結構型式、結構布置和受力特點有更深的了解，掌握地下工程支護結構的作用、布置和設計方法，介紹編寫計算書及繪制施工圖時容易出錯的地方和注意事項。
（二）個別輔導
指導學生參考已學過的課本及有關資料，綜合應用地下工程的基本理論、基本知識，進行地下工程的設計計算，獨立完成設計內(nèi)容。輔導過程中要及時掌握學生的設計進度。
三、課程設計內(nèi)容
（一）設計資料收集與任務
設計資料收集由學生結合自身情況收集，（結合圖書、期刊、網(wǎng)絡或實習資料等）
題目可結合工作單位性質(zhì)或自身興趣擬定：如
(1)地下商業(yè)街結構設計
(2)礦山井筒工程設計
(3)礦山巷道工程設計
(4)民防工程結構設計
(5)地下鐵道車站結構設計
(6)地下鐵道區(qū)間隧道設計
(7)公路隧道結構設計
(8)鐵路隧道結構設計
（9）立井表土凍結法施工組織設計
（10）水平巖巷快速施工
（11）隧道工程設計與施工
（12）注漿工程設計與施工
（13）基坑支護/邊坡工程設計
（14）盾構法 頂管法施工隧道
學生主要的任務就是依據(jù)工程概況、圍巖條件等，確定地下洞室的結構型式、計算方法；設計地下工程一次支護、二次襯砌方法與參數(shù)，確定地下洞室的施工開挖程序。
具體設計內(nèi)容可參照大綱中的專題設計部分
（二）計算書編寫
1、確定地下洞室型式與尺寸；選擇計算方法，并提出選擇該方法的原因；
2、進行地下開挖方法設計，按比例繪出地下洞室開挖施工布置圖；
3、進行地下洞室一次支護、二次襯砌結構設計，選擇合理參數(shù)；
4、進行地下洞室排水與通風設計等。
要求計算書內(nèi)容要有系統(tǒng)地編排，字體要端正，表示要清楚，計算步驟明確，計算公式和數(shù)據(jù)來源應有依據(jù)，并應附有與設計有關的插圖和說明。
（三）施工圖繪制
繪制地下工程平面布置圖、施工布置圖，開挖程序布置圖、支護結構圖、必要的剖面圖和零件大樣圖、材料表和設計說明等。
要求圖面清楚整潔，線條粗細分明，尺寸及標注齊全，符號及比例正確，構造合理，能表達設計意圖，符合國家制圖標準并與計算書一致。
四、課程設計的組織
在學院統(tǒng)一管理下，由指導教師組織。
五、課程設計紀律或注意事項
1、發(fā)揚團隊協(xié)作精神，鼓勵學生互助。
2、不準整段引用資料原文或抄錄書刊。
七、參考書籍
[1] 《地下工程設計施工手冊》，夏明耀編著，中國建材工業(yè)出版社，2003.1；
[2] 《地下工程概論》，關寶樹等編著，西南交通大學出版社，2001.6；
[4] 《地下工程支護結構》，徐干成等編著，中國水利水電出版社，2002.1；
八、課程設計考核方式
課程設計結束時，要求學生寫出課程設計計算書一份，繪制施工開挖圖二至三張。圍繞課程設計涉及的基本理論、設計方法、構造措施、圖面布置、繪圖深度以及表達方法等諸方面進行考核。根據(jù)學生的理解程度和掌握的深度、圖紙和計算書質(zhì)量、學習態(tài)度等給予評分。評分按百分制確定，即60分以下為不及格，90以上為優(yōu)秀。
課程設計成績評定依據(jù)包括以下幾點：1）工作態(tài)度（占10%）；2）基本技能掌握程度（占20%）；3）方案的設計是否可行和優(yōu)化，計算是否正確(20%)；4）課程設計說明書書編寫水平(占30%)；5）施工圖紙按繪圖標準完成情況(占20%)。分為優(yōu)、良、中、合格、不合格五個等級，成績不合格者必須重新設計。
考核方式：設計期間教師現(xiàn)場指導、檢查；評閱設計報告。
例 1 隧道工程設計與施工
1、概況
隧道的名稱、交通位置、長度以及開竣工時間等。
2、隧道位置的選擇
隧道所經(jīng)地區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形條件，同時考慮技術方面和其它方面的要求，通過方案比較確定隧道位置。
3、隧道平面、縱斷面及橫斷面的形式
繪制出斷面圖。
4、隧道建筑物
隧道襯砌的組成形式。
附圖：襯砌結構類型及尺寸。
5、隧道施工
施工方法的選擇。
施工順序：開挖，裝碴運輸，構件支撐，噴錨支護。
6、輔助坑道
道床（路）、避車硐及其它附屬構筑物。
7、輔助工作
防水、排水：隧道洞頂防、排水；洞口排水；洞內(nèi)防水；施工排水。
通風與防塵。
壓風與供水。
供電與照明。
混凝土抗侵蝕措施。
8、其它可能出現(xiàn)的問題及質(zhì)量保證措施
例2 爆破工程設計
（一）設計資料收集與任務
在收集到設計資料的基礎上，學生主要的任務就是依據(jù)工程概況、環(huán)境技術要求、爆破區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)條件、被爆體結構等，進行爆破工程量計算、設計方案選擇、爆破參數(shù)選擇與裝藥量計算，以及裝藥、填塞和起爆網(wǎng)路設計；繪制藥包布置平面和剖面圖、藥室和導硐平面圖、剖面圖、裝藥和填塞結構圖、起爆網(wǎng)路敷設圖等，確定爆破施工組織方式。
（二）設計說明書編寫
1、說明爆破區(qū)工程概況、環(huán)境與技術要求、地質(zhì)地形條件、被爆體結構等并計算爆破工程量；
2、進行爆破參數(shù)選擇與裝藥量計算，以及裝藥、填塞和起爆網(wǎng)路設計，按比例繪出相關圖紙。
3、確定安全技術與防護措施等。
要求說明書內(nèi)容要有系統(tǒng)地編排，字體要端正，表示要清楚，計算步驟明確，計算公式和數(shù)據(jù)來源應有依據(jù)，并應附有與設計有關的插圖和說明。
（三）施工圖繪制
繪制藥包布置平面和剖面圖、藥室和導硐平面圖、剖面圖、裝藥和填塞結構圖、起爆網(wǎng)路敷設圖和設計說明等。
要求圖面清楚整潔，線條粗細分明，尺寸及標注齊全，符號及比例正確，構造合理，能表達設計意圖，符合國家制圖標準并與計算書一致。
參考書籍
[1] 《工程爆破實用手冊》.劉殿中編.北京:冶金工業(yè)出版社，1999.；
[2] 《中國爆破新技術》.張正宇.北京:冶金工業(yè)出版社，2005.
[4] 《簡明爆破工程設計手冊》，車永康等編著，重慶大學出版社，1997.10；
[5] 《爆破工程》，東兆星等編著，中國建筑工業(yè)出版社，2005.1。
例3 公路隧道結構設計與計算
1、某隧道通過Ⅳ級圍巖(即S=4)，埋深H=
要求按高速公路設計速度
1) 按公路隧道要求對隧道襯砌進行結構設計（擬定結構尺寸）；
2) 按規(guī)范確定該隧道的豎向均布壓力和側向分布壓力；
3) 計算襯砌結構的內(nèi)力（畫出彎矩圖和軸力圖）；
4) 對襯砌結構進行配筋驗算。
2、 參考資料：
（1） 中華人民共和國行業(yè)標準《公路隧道設計規(guī)范》JTG D70-2004,人民交通出版社，2004年9月；
（2） 中華人民共和國行業(yè)標準《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG D62-2004,人民交通出版社，2004年；
（3） 夏永旭 編著《隧道結構力學計算》，人民交通出版社，2004年；
（4） 有關隧道設計圖紙；
（5） 公路隧道、世界隧道、巖石力學與工程學報等期刊。
課程設計做法指導
1、 根據(jù)題目要求，按照隧道設計章節(jié)的做法擬定隧道結構的截面尺寸，包括輪廓線半徑和厚度等；
2、 按照比例（例如1：100）繪制橫斷面圖；
3、 按照04年發(fā)布的《公路隧道設計規(guī)范》JTG D70-2004確定隧道圍巖豎向壓力和水平壓力；
4、 隧道結構內(nèi)力計算（可按參考資料（3）中的計算步驟進行），要求寫出計算過程，并畫出彎矩圖和軸力圖；
5、 隧道結構配筋驗算和強度驗算；
6、 每位學生提交的課程設計成果（計算書）：
（1） 按比例繪制的隧道結構設計圖紙一張；
（2） 按上述要求進行的計算過程和計算結果。
關于課程設計圖紙及說明書的要求
﹙1﹚設計圖紙的要求：工程設計圖紙是工程技術人員的語言，繪制工程設計圖紙也是工程技術人員的基本功。對課程設計圖紙有如下幾點要求：
①設計圖紙必須全面正確反映設計意圖，內(nèi)容與文字說明必須一致；（采用2號圖紙，不少于2張）且和說明書同裝檔案袋。
②圖面布置要適中，圖間保持一定的間距并留有適當?shù)目者叄?/span>
③比例尺要選擇適當，圖紙一律用標準圖紙，圖例一律采用通用標準格式，圖紙要求統(tǒng)一編號；
④線條粗細分明符合工程制圖要求，標注必要尺寸，圖中注文數(shù)字、外文字母一律用工程字體；
⑤設計圖標按國家統(tǒng)一標準繪制。
⑥設計圖紙內(nèi)容由學生同指導老師協(xié)商確定。
﹙2﹚設計說明書的要求
設計說明書是一本技術文件，它結合設計圖紙清晰、系統(tǒng)地論述了各個專題不同施工階段的施工工藝過程，通過它來正確體現(xiàn)設計的意圖，是組織指導現(xiàn)場施工的依據(jù)，因此，對設計說明書提出以下要求：
①問題論述要求重點突出，文字力求簡練，避免做與主題無關的冗長敘述，問題論證要用自己的話講，一般不允許整段引用資料原文或抄錄書刊。
②計算部分只寫公式，主要演算步驟及結果，注明公式符號代表意義，外文代表符號及度量單位符號必須前后統(tǒng)一。
③盡量采用插圖、表格來輔助說明問題，以節(jié)省文字敘述，插圖要有適當比例。按工程圖要求繪制。圖表在說明書中與文字之間留一定間隙，圖、表要統(tǒng)一編號。
④說明書統(tǒng)一用A4紙，字跡要端正，標點符號正確，設計要求獨立完成。原則上不少于20頁。
頁邊距 上：3cm 下：2.5cm 左：2.5cm 右：2.5cm 行間距：22磅
裝訂線位置：左 裝訂線：1cm
字體：正文（宋體小四） 正文標題可根據(jù)實際情況加大、加粗
圖表字體采用5號宋體
⑤說明書的裝訂次序：
封面(統(tǒng)一)
說明書目錄及頁次；
說明書正文；
致謝
參考書刊目錄一覽表。
課程設計完成后，由班長收集齊全后交地下工程教研室。
