隧道工程概論范文
時間:2023-12-18 17:47:46
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篇1
關鍵字:隧道覆蓋覆蓋規(guī)劃鐵路隧道公路隧道
一、概述
對重要的公路、鐵路實現(xiàn)全線覆蓋是運營商提高網絡質量的一個重要環(huán)節(jié),是提高綜合競爭力的一個有力手段。從交通角度來看,目前大多數(shù)隧道的目的是覆蓋盲區(qū),因此需要結合交通線路的覆蓋設計來制訂專門的隧道覆蓋解決方案。
隧道覆蓋主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等,每種隧道具有不同的特點,一般來說公路隧道比較寬敞,對隧道里面的覆蓋狀況,有車通過與無車通過時差別不大。車輛通過時,隧道內剩余空間較大,可根據(jù)實際情況選擇尺寸大一些的天線,以獲取較高的增益,使覆蓋范圍更大。而鐵路隧道一般來說要狹窄一些,特別是當火車經過時,被火車填充后所剩余的空間很小,火車對隧道的填充會對信號的傳播產生較大的影響,且天線系統(tǒng)的安裝空間有限,使天線的尺寸和增益受到很大的限制。另外,不管是哪種隧道,都存在長短不一的狀況,短的隧道只有幾百米,而長的隧道有十幾公里。在解決短隧道覆蓋時,可采用靈活經濟的手段,如在隧道口附近用普通的天線向隧道里進行覆蓋。但是,這些手段可能在解決長隧道覆蓋時不起作用,對于長隧道的覆蓋必須采取其它一些手段。因此,對于每段隧道的解決方案可能都會有所區(qū)別,必須根據(jù)實際情況來選定覆蓋解決方案。
在進行隧道覆蓋規(guī)劃之前,一般需要知道以下數(shù)據(jù):
隧道長度、隧道寬度、隧道孔數(shù)(1、2)、覆蓋概率(50%、90%、95%、98%、99%)、隧道結構(金屬、混凝土)、載頻數(shù)目、隧道中最小接收電平(一般為-85dBm到-102dBm)、隧道孔間距、AC/DC是否可用、墻壁能否打孔、隧道入口處的信號電平、隧道內部已有信號電平等。
二、隧道覆蓋的信號源選擇
為了提供隧道覆蓋,一個GSM信號源與一套分布式系統(tǒng)是必要的。信號源的選擇,需要根據(jù)隧道附近的無線覆蓋狀況和傳輸、話務、現(xiàn)有網絡設備等情況來決定。隧道覆蓋所采用的信號源包括宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站等。
對于鐵路、公路隧道覆蓋來說,由于其話務量小,宏蜂窩基站作為信號源較為少用。但是,在城市地鐵隧道中,人流量大,話務量也高,這種場合不僅要覆蓋站臺,而且還要覆蓋鐵路系統(tǒng)出口等地方,可采用容量較大的宏蜂窩基站。
使用宏蜂窩基站的優(yōu)點是可以提供更多的信道資源、擴容較為容易、單個基站覆蓋能力強;缺點是需要用電纜從BTS設備所在的機房引入信號覆蓋隧道、增加了饋線損耗、需要較大的機房等配套設備、總的投資費用高。
對容量要求不是很高的隧道覆蓋,可采用微峰窩基站。使用微蜂窩基站的優(yōu)點是所需設備空間小、所需配套設備少、總的投資費用低。
如果附近有信號源可以利用,則可采用無線直放站來作為隧道覆蓋的信號源。采用直放站往往是網絡拓展的第一步,在網絡容量上升后再用GSM基站來替換。采用直放站作為信號源的優(yōu)點包括:無需傳輸、綜合成本低、可將遠處的話務帶給施主小區(qū),使小區(qū)的信道利用率更高、安裝速度快等。無線直放站有寬帶直放站和選頻直放站兩種,采用無線直放站會使得網絡管理復雜度增加,不便維護,另外在采用選頻直放站時,施主小區(qū)的頻率發(fā)生變更后,直放站的頻率也要進行調整,不利于整網規(guī)劃和優(yōu)化,施主天線和重發(fā)天線需要有足夠的隔離度,造成安裝空間上有些困難等缺點。除采用無線直放站以之外,也可采用光纖直放站作為信號源對隧道進行覆蓋。
在實際工程之中,必須根據(jù)隧道長度、隧道附近的覆蓋狀況、基站分布、話務分布、建站條件等因素選擇信號源,微蜂窩基站和直放站是隧道覆蓋建設常用的信號源。
三、隧道覆蓋的天饋系統(tǒng)選擇
在選擇好了GSM信號源之后,則必須根據(jù)實際情況配置天饋系統(tǒng),對隧道進行覆蓋。通常有三種不同配置的天饋系統(tǒng):同軸饋電無源分布式天線、光纖饋電有源分布式天線、泄漏電纜。
1、同軸饋電無源分布式天線
這種覆蓋方案的設計比較靈活、價格相對低、安裝較方便。同軸電纜的饋管衰減較小,天線增益的選擇主要取決于安裝條件,在條件許可的情況下,可選用增益相對較高的天線,來提高覆蓋范圍。該方案的簡化版就是采用單根天線對隧道進行覆蓋,對于較短的隧道來說,這種方案確實是一種低成本解決方案。
2、光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)
在某些復雜的隧道覆蓋環(huán)境中,可采用光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)來替代同軸饋電無源分布式天線系統(tǒng)。它更適用于覆蓋地下隧道(地鐵隧道)和站臺。采用光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)的主要好處包括在室內安裝的電纜數(shù)減少、可適用更細的電纜、采用光纜可降低電磁干擾、在復雜的網絡中設計更靈活等,缺點是成本高。
3、泄露電纜
采用泄漏電纜進行隧道覆蓋,是一種最為常用的方法,這種方法的好處在于:
可減小信號陰影和遮擋,在復雜的隧道中采用分布式天線,手機與某特定天線之間可能會受到遮擋,導致覆蓋不好;
信號波動范圍減少,與其它天線系統(tǒng)相比,隧道內信號覆蓋均勻;
可對多種服務同時提供覆蓋,泄漏電纜本質上是寬帶系統(tǒng),多種不同的無線系統(tǒng)可以共享同一泄漏電纜,考慮到在隧道中經常使用某些無線系統(tǒng)(尋呼系統(tǒng)、告警系統(tǒng)、廣播等),采用共享一條泄漏電纜的方法,可省去架設多條天線的工程。
泄漏電纜覆蓋設計是一項非常成熟的技術,其設計方案相對簡單,本文不作重點分析。下面重點分析采用普通同軸饋電無源分布式天線進行隧道覆蓋的設計方案。
四、隧道的無線傳播
無線電波在隧道中傳播時具有隧道效應,信號傳播是墻壁反射與直射的結果,其中直射為主要分量。華為公司基于ITU-R建議,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對傳播模型進行了修正,得出一簡單實用的隧道傳播模型,用于進行隧道覆蓋設計,該傳播模型為:
Lpath=20lgf+30lgd―8dB
其中:
篇2
關鍵詞 軟巖隧道;施工工藝;檢測技術
中圖分類號U25 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)48-0172-03
The Construction Technology of Weak Surrounding Rock Tunnels from the Tunnel Construction Work
WU Chong
Shenhua Xinzhun Railway Co., Ltd. Inner Mongolia, Ordos 017000
Abstract In the condition of weak surrounding rocks, safety and quality accidents will probably happen during the tunnel construction work, such as the great deformation and side fall roof caving. Based on the weak surrounding rock tunnel collapse treatment experience, this essay systematically analysis the construction technology that the weak surrounding rock tunnel construction usually takes. Further, a proposal can be raised that the basic construction rules should obey and the advanced detection technology should import in the weak surrounding rock tunnel construction work.
Keywords Weak Surrounding Rock Tunnels; Construction Technology; Detection Technology
1 工程概況
大準鐵路南坪支線肖家沙隧道,是點岱溝至南坪工業(yè)廣場鐵路運煤專用支線全線開通的關鍵控制工程,隧道進口里程為DK8+520,出口里程為改DK9+765,全長1 245m。隧道進口至DK8+528.11位于半徑為800m的曲線上,DK8+528.11至改DK9+039.80位于直線上,自改DK9+039.80至隧道出口位于半徑為800m的曲線上。隧道內縱坡自隧道進口至DK8+950為10.5‰的上坡,DK8+950至改DK9+750為7‰的上坡,改DK9+750至隧道出口為1‰的下坡。
1.1 工程地質及水文地質
該隧道位于剝蝕低山區(qū),地形起伏很大,山頂?shù)乇泶蟛糠直贋楦兀植繛榛牡亍K淼肋M口地勢較緩,但進口左側沖溝下切較深;出口地形較陡,線路左側有一陡洞,深約3m。隧道頂植被稀少,表覆第四系上更新統(tǒng)沖風積層()濕陷性新黃土,濕陷系數(shù) 0.015~0.070;洞身地層主要為二疊系上統(tǒng)()泥巖及砂巖,節(jié)理發(fā)育,呈全風化(W4)~弱風化(W2),巖層產狀,其中泥巖屬膨脹巖;隧道進出口洞頂?shù)貙訛樾曼S土夾粉細沙薄層。
本隧道地下水主要為基巖裂隙水,地下水水量不大,主要含水層為節(jié)理裂隙發(fā)育的砂巖風化層,受大氣降水補給,對混凝土不具侵蝕性,滲透系數(shù)新黃土及砂巖為K=0.5,泥巖為K=0.001~0.005。
1.2 設計參數(shù)(改DK9+010~590段)
隧道改DK9+010~590段,原設計為Ⅳ級圍巖,采用短臺階或超短臺階法施工,初期支護及二次襯砌為噴錨施工復合式襯砌(詳見圖1),參數(shù)見表1。
1.2.1 超前支護
隧道拱部140°范圍內采用超前小導管注漿支護,小導管采用42熱軋鋼管,長3.5m。環(huán)向每米3根布置,縱向每2榀格柵打一環(huán),施工外插角為10°~15°。注漿材料選用水泥漿,灰水重量比采用1:1,注漿壓力0.8MPa。
1.2.2 初期支護
初期支護以噴混凝土、鋼筋網、格柵鋼架及錨桿組成,支護緊隨開挖并封閉成環(huán)。其中噴射混凝土采用碳塑加強筋纖維噴射混凝土新工藝,以提高噴射混凝土的質量和增強抗裂性,并減少回彈量;鋼筋網拱墻設置,鋼筋直徑采用8,網格尺寸為25×25cm;Ⅳ級圍巖段格柵鋼架(詳見圖2)按局部設計,工程數(shù)量按2m/榀,實際施工時在需要設置的段落集中架設,間距按1.2m考慮,格柵縱向連接筋為22鋼筋,環(huán)向間距1.0m,單排布置;錨桿拱墻設置,在拱部120°范圍內采用帶排氣管的新型CD組合式中空注漿錨桿,邊墻采用砂漿錨桿,錨桿長2.5m,環(huán)、縱間距1.2m,呈梅花狀布置。
1.3 二次襯砌
拱墻及仰拱為C25混凝土,厚度分別為30cm和40cm,仰拱填充為C20混凝土。仰拱超前封閉,二次模筑襯砌按先墻后拱順序全斷面一次整體灌注。
1.4 防排水措施
隧道初期支護與二次襯砌間于拱墻設置新型HDPE防水排水板,襯砌背后設環(huán)向盲溝,間距按12m一道,在墻腳處設縱向軟管透水盲溝;襯砌施工縫按8m一道,施工縫設膨潤土止水條。
2 塌方事故處理
2.1 事故概況
2006年12月5日,結合本隧道復雜地形、地質及前期施工情況,為確保隧道結構永久性質量安全,本著動態(tài)施工的管理理念,兼考慮隧道總體施工進度等因素,就改DK9+010~590原Ⅳ級圍巖段設計,曾提出如下變更:
1)于仰拱增設砂漿錨桿及鋼筋網片,格柵鋼架由原設計的局部設置調整為1榀/m設置,全斷面封閉成環(huán);
2)初期支護噴射混凝土厚度調整為22cm,二次襯砌厚度按45cm施作,隧道凈空斷面尺寸不變;
3)其余施工參數(shù)維持原設計,變更后的復合式襯砌結構圖詳見圖3。
但由于該段地質條件復雜多變,圍巖屬未固結軟弱泥巖夾砂巖,且風化嚴重,自支護能力較差,開挖后由于其自重應力及構造應力的釋放,變形較大,給施工的動態(tài)管理造成相當困難。2007年7月23日上午11時,在進行隧道出口改DK9+440~443段左側邊墻初期支護馬口開挖時發(fā)生突然坍塌,塌方沿臨空面迅速擴展,致使改DK9+420~460段左側初期支護從拱頂至邊墻連同格柵一起全部垮塌,圍巖發(fā)生大面積坍塌,塌方數(shù)量約為400多方。從洞內的坍體表面觀察來看,該段地質為強風化泥巖夾砂巖,節(jié)理發(fā)育,基巖裂隙水受雨季降水補給下滲,致使泥巖浸水呈現(xiàn)出中等崩解性、膨脹性及抗剪強度降低等特點,圍巖結構十分松散,主要依靠層間粘結力結合,整體穩(wěn)定性極差。
2.2 處理措施――管棚工法
第一步:對改DK9+460~470段用工字鋼做卡口梁,加強鎖腳和徑向錨桿等加固處理,并盡快施作改DK9+460~476段仰拱及矮邊墻,每循環(huán)施作4m。仰拱施作完成后拆除卡口梁,及時澆注此段二次襯砌。
第二步:從洞外運土對塌方段右側進行填筑,用于穩(wěn)定坍體及施作系統(tǒng)錨桿的平臺,同時對右側沒有變形的拱架增加鎖腳及徑向錨桿。
第三步:在改DK9+461處架設2榀I22型鋼護拱,作為管棚施作支撐,護拱間距10cm并采用22鋼筋與原有拱架進行連接,同時做好管棚頂進鉆孔(施工外插角5°)及推進基地。
第四步:在塌方范圍內頂進89mm、長L=6m的鋼管,環(huán)向間距30cm,縱向每循環(huán)搭接長度為2m,注漿壓力1.5MPa(管棚布置圖詳見圖4)。
圖4塌方段管棚及小導管布置圖
第五步:待管棚成形后,拆除已垮塌拱架部分,重新進行噴錨掛網,并就塌方范圍初期支護采取如下技術措施:
1)邊墻增設徑向小導管,長度3.5m,環(huán)縱間距1.5m,梅花型布置,注漿壓力1.5MPa;
2)將CD組合式中空注漿錨桿及砂漿錨桿,由原設計的長2.5m變更為3m,環(huán)、縱間距由原設計的1.2m變更為1m,梅花狀布置;
3)噴射混凝土厚度由變更后的22cm調整為28cm。
第六步:及時跟進仰拱及二次襯砌,并采用噴漿機對襯砌背后空洞進行填充注漿處理。
3 技術效果分析
3.1 管棚、小導管及錨桿作用分析
3.1.1 管棚工法
管棚工法是沿隧道開挖斷面外輪廓以一定間隔與隧道平行鉆孔后插入鋼管,再從插入的鋼管內壓注充填水泥漿或砂漿,來增加鋼管巖的抗剪切強度,并使鋼管與圍巖形成一體,構成棚架體系。在軟弱圍巖條件下的隧道施工,管棚工法能有效防止圍巖的松弛變形,同時其梁式結構對防止圍巖的松弛崩塌也是十分有利的。在設計中,要充分考慮圍巖地質條件、周邊環(huán)境、隧道開挖斷面、埋深以及隧道的施工方法等,來決定管棚的配置、形狀、施工范圍、管棚間隔及斷面等。
3.1.2 小導管注漿
1)超前小導管
超前小導管注漿是向掌子面附近的圍巖壓注水泥、砂漿及水玻璃等壓注材料,以改善圍巖狀況并使掌子面達到穩(wěn)定的方法。由于掌子面斜上方的圍巖狀況對隧道的穩(wěn)定性具有很大的影響,因此改善該部分的圍巖狀況對提高隧道的穩(wěn)定性是極為重要的。同時作為超前支護,超前小導管以低角度打設的方式沿隧道外輪廓平行打入掌子面前方圍巖,可有效約束圍巖的松弛變形,防止崩落掉塊。
超前支護基本是借助構件的抗彎剛度發(fā)揮作用,因此采用抗彎剛度大的構件是有利的,對于單管超前支護,一般采用34mm~48mm的鋼管,以30cm~60cm的間隔和5°~30°的仰角打入,打入長度一般為掘進進尺的2倍~3倍。
2)徑向小導管
小導管注漿不僅是掌子面穩(wěn)定的對策,還可充分運用于改善隧道周邊圍巖的穩(wěn)定性。對于徑向小導管注漿,是在隧道開挖后徑向打入隧道拱部及邊墻,并向周邊圍巖壓注注漿材料,其設計、施工、原理及效用與超前小導管基本相同。
3.1.3 錨桿
錨桿是隧道施工過程中維護圍巖穩(wěn)定,保證施工安全的重要支護手段之一,施工完成后,在一定程度上還可以作為永久支護結構的一部分發(fā)揮作用。對于軟弱圍巖中的隧道施工,錨桿能有效限制約束圍巖變形,制止圍巖強度的惡化,其加固作用,可使圍巖中松動區(qū)的節(jié)理裂隙及破裂面等得以聯(lián)結,使錨固區(qū)圍巖形成整體加固帶,大幅提高圍巖強度,同時錨桿群可有效提高層狀圍巖的層間結合力,以提高隧道的整體穩(wěn)定性。
錨桿施工中,要合理確定錨桿參數(shù),充分發(fā)揮群錨作用,避免不配置墊板、布置不合理、砂漿充填不密實及長錨短打等現(xiàn)象發(fā)生。
3.2 塌方處理效果
本次塌方處理從7月24日開始,至9月底處理完畢,整個處理過程歷時2個多月,實際注漿量224.0m3。注漿完畢后,開挖情況顯示,坍體泥巖破碎體及土石松散體相當于凝結成一個低標號的混凝土整體,隧道拱部也具備了自穩(wěn)能力,經量測資料分析,坍體處于穩(wěn)定狀態(tài),從開挖支護到二次襯砌,塌方段再沒有發(fā)生變形和下沉等安全質量事故,完全達到了塌方處理的預期目的,這同時也說明了處理方案選擇的正確與合理性。
4 結論
在隧道施工的整個工程中,一旦發(fā)生災害性事故,不僅延誤工期、大幅度提高工程費用,同時如處理不當,還會遺留工程質量后患,甚至出現(xiàn)人生傷害,但由于隧道施工地質條件的不斷變化,當一些不能預計到的突發(fā)現(xiàn)象發(fā)生時,應采取各種應變措施,按照安全、優(yōu)質、高效、投資節(jié)約的總原則對事故進行處理,這就是動態(tài)施工管理的本質含義。
在軟弱圍巖中的隧道施工,導致塌方的原因雖然是多種多樣的,但如果在施工管理和技術上加以認真地改善,遵循“先預探、管超前、預注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、快反饋、緊襯砌”的施工原則,加強超前地質預報和監(jiān)控量測信息反饋,及時調整設計參數(shù),就會使塌方事故得到有效控制,因此要更多地從施工方面去分析塌方的原因,如由于搶工期心切而忽略地質因素;片面追求進尺而不及時封閉斷面或不及時跟進襯砌;在出現(xiàn)塌方跡象時不采取或被動采取輔助措施;破碎巖層中不設超前支護或支護不到位等,都是造成塌方或是塌方擴大的原因。
參考文獻
[1]關寶樹,楊其新.地下工程概論[M].成都:西南交通大學出版社,2001.
[2]鐵道部.鐵路隧道工程施工技術指南(TZ 204-2008)[S].北京:中國鐵道出版社,2008.
篇3
1.內容多,授課時數(shù)少。
在大多數(shù)高校工程類專業(yè)的培養(yǎng)中,土木工程概論課程的課時一般為32學時。然而,課程內容涉及土木工程材料、地基與基礎、建筑工程、交通土建工程、橋梁工程、隧道與地下工程、水利水電工程、給排水工程和土木工程防災減災等多個章節(jié),顯然課時嚴重不夠。因此在上課的時候,教師一般只能注重內容的廣度,無法兼顧內容的深度,比如在介紹建筑工程這一章的時候只能提綱式地介紹其結構類型。
2.課程的教學方式主要是理論教學。
目前,在該門課程的教學中,教師主要采用的是多媒體教學加板書教學,主要講授各工程的理論知識。多媒體教學可以展示平面或立體效果,可以圖文并茂,可在多媒體課件中穿插大量的工程實例、施工現(xiàn)場的照片,甚至可以加入動畫效果,極大地豐富了課堂內容。但是從上課效果來看,如果只按照教材內容進行理論講解,即使有大量的工程實例,學生也很容易產生視覺疲勞,上課效果并不是很理想。比如,在講構件中的梁和拱的時候,這兩者的受力有何不同只能紙上談兵,學生沒辦法通過實踐來驗證。這使得學生只能通過死記硬背來記住相應的知識,大大降低了學生學習的主動性,進而產生了厭倦的心理。
3.缺乏正確的認識。
大多數(shù)工程管理的學生對自己的專業(yè)缺乏正確的認識,他們理所當然地認為工程管理專業(yè)和土木工程專業(yè)區(qū)別不是很大,認為工程管理專業(yè)的學生要學習土木工程專業(yè)的所有專業(yè)課程,只是要比他們多學一些管理學、經濟學等課程。在這樣的錯誤認識下,簡單地認為土木工程概論就是土木工程,導致對專業(yè)課的期望很大。由于受課時的限制,對相應章節(jié)的講解深度不夠,只能提綱挈領的做介紹,這和大多數(shù)學生的預期產生偏差,使他們對課程的興趣降低。他們把土木工程概論課程的概率兩個字直接忽略了,認為土木工程概論就應該像土木工程一樣,不只是簡答介紹理論知識,應該深入介紹相關工程的施工技術。
4.教師經驗不足。
一方面,高校教師隊伍逐漸年輕化,很多教師都是一畢業(yè)就進入高校任教,教學經驗不足,對教材駕馭能力較弱。另一方面,土木工程概論涉及內容多,知識面廣,對教師的要求更高。但是大多數(shù)教師只對某一專業(yè)領域比較熟悉,比如只對建筑工程較熟悉,但對橋梁工程就沒那么了解,這樣在授課上就顯得力不從心。再者,大多數(shù)教師一直處在學習教學環(huán)境中,缺乏相應的實際工程經驗,因此想要更好地帶動學生的學習積極性比較難。
二、《土木工程概論》教學效率提高的措施
1.教材選擇。
目前關于土木工程概論的教材頗多,每本教材在結構體系上大致相同,但是在具體內容上各有側重點。教材的選擇應結合本校學生實際,充分考慮學生的層次,選擇適合的教材。我校工程管理專業(yè)的學生在大一下學期開設了土木工程概論課程,這也是學生接觸到的第一門專業(yè)課程,此時學生沒有任何專業(yè)基礎。因此,選擇的教材既要具有一定的知識寬度和深度,也要容易理解。教材應具有應有的理論深度外,還應理論聯(lián)系實際,密切結合實際工程,全面展示土工工程的技術內涵,拓展學生的視野,激發(fā)學生的學習積極性。比如在建筑工程章節(jié),針對超高層建筑應有當前世界經典的建筑介紹。在眾多的教材版本中,大多數(shù)結構安排合理、內容詳略得當,并且圖文并茂,學生理解起來比較容易。除此之外,選擇的教材內容應該新。我曾先后選擇過多種教材,如葉志明主編的《土木工程概論》,重慶大學出版社出版的段樹金等主編的《土木工程概論》,這些教材都是比較適合本校學生的。從授課情況及學生反映來看,這幾本教材都是適合的。
2.豐富教學手段。
土木工程概論課程很多內容都和實際聯(lián)系緊密,比如地基處理方法,學生以后在工程處理的時候就能實際應用所學的方法。在講課的時候,教師可以找些具體工程處理地基的視頻,讓學生直擊現(xiàn)場。在講授橋梁工程、隧道工程施工方法的時候,教師可以用動畫形象地展示施工工藝流程。通過動畫、視頻的運用,教學內容更加豐富,課堂更有活力,學生學習積極性也更高。除此之外,課堂中可以引入模型教學。在講鋼材的時候,“H型鋼”是一種經濟型斷面,教師可以在課堂中用三片字塊模擬,將其組合成不同的形狀受力,最終得出H型是最佳的一種斷面。在橋梁工程章節(jié),讓學生自行組隊,完成一座紙橋建設。
3.多樣的考核方式。
篇4
關鍵詞:地鐵;錨噴支護;錨桿;噴射混凝土
Abstract: The anchor support has been widely used in city tunnel project. This paper take a rock area of metro tunnel as an example, from the bolt, steel mesh and shotcrete, steel four respects discussed bolting mechanism, and puts forward the shotcrete construction quality control points. The research results to improve the subway engineering construction quality, reduce tunnel collapse has important significance.
Key words: Subway; shotcrete; bolt; spray concrete
中圖分類號:U455.4 文獻標識碼:A文章編號:
前言
世界上第一條地鐵建于19世紀60年代,至今已有一百余年。在這一個多世紀里,地鐵已深入人們的生活,成為城市人出行的首選,也成為體現(xiàn)一個國家綜合國力和城市現(xiàn)代化程度的重要標志。目前我國已有廣州、上海、北京等12個城市開通地鐵,“十二五”時期,我國將進一步擴大地鐵建設規(guī)模,地鐵建設的發(fā)展將迎來黃金時代。
地鐵施工具有隱蔽性、復雜性和不確定性等特點。近年來,我國地鐵建設規(guī)模迅速膨脹,但技術和管理力量卻相對滯后。由于開挖后初期支護質量不合格,許多己建和在建的地鐵工程出現(xiàn)噴射砼開裂和拱頂沉降過大等現(xiàn)象,這不僅會引起施工期間隧道結構的失穩(wěn),危及施工安全,并且會直接影響隧道的使用功能,增加了營運期間的維修費用。
本文以某巖石地區(qū)的地鐵隧道為例,分析了錨噴支護的作用機理,針對性地提出了錨噴支護工程的施工質量控制要點。本文的研究可為相似地鐵工程的施工和設計提供借鑒。
1 工程概況
地鐵隧道采用復合式襯砌暗挖結構,馬蹄形斷面,隧道拱頂埋深13m~27m,為深埋隧道,鉆爆法施工。初期支護以C25噴射混凝土,錨桿,鋼筋網片為主要支護手段。錨桿采用全長型砂漿錨桿施工,施工中最大限度的保護圍巖,充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力。
2 錨噴支護的作用機理
隧道的結構體系是由圍巖和支護結構組成,其中圍巖是主要的承載單元,支護結構是輔單元,但通常也是必不可少的。隧道開挖時,隨著臨空面的出露,圍巖原有的三維平衡狀態(tài)被打破,圍巖應力場重新分布,形成了二次應力。如果圍巖自身能完全抵抗二次應力,并保持長期穩(wěn)定,此時支護結構只是用來防止圍巖風化或是作為安全儲備。如果在二次應力作用下,圍巖的強度和剛度不足,則支護結構就對圍巖施加約束,與圍巖一起承受荷載。
當前巖石地區(qū)隧道的支護結構,主要采用以錨噴支護作為初期支護、模筑混凝土作為二次襯砌的復合襯砌結構。在復合襯砌結構中,圍巖和錨噴支護共同作用承擔了隧道的全部或大部分荷載,而二次襯砌不承載或只承擔少量荷載。從分擔隧道荷載方面來說,錨噴支護比二次襯砌更重要。因此,錨噴支護的施工質量對隧道結構的穩(wěn)定性和安全性方面起著至關重要的作用。
2.1 錨桿的作用機理
(1)支承圍巖
錨桿能限制約束圍巖變形,并向圍巖施加壓力,從而使處于二軸應力狀態(tài)的洞室內表面附近的圍巖保持三軸應力狀態(tài),因而能制止圍巖強度的惡化,見圖1。
(2)加固圍巖
如圖2所示,由于系統(tǒng)錨桿的加固作用,使圍巖中,尤其是松動區(qū)中的節(jié)理裂隙、破裂面得以連接,因而增大了錨固區(qū)圍巖的強度;錨桿對加固節(jié)理發(fā)育的巖體和圍巖松動區(qū)是十分有效的,有助于裂隙巖體和松動區(qū)形成整體,成為“加固帶”。
圖1錨桿支承作用
圖2 錨桿的加固作用
(3)提高層間摩擦力,形成“組合梁”。
對于水平或緩傾斜的層狀圍巖,用錨桿群能把數(shù)層巖層連在一起,增大層間摩阻力,從結構力學觀點來看就是形成“組合梁”,見圖3。
圖3 錨桿的“組合梁”作用
(4)“懸吊”作用
所謂“懸吊”作用是指為防止個別危巖掉落或滑落,用錨桿將其同穩(wěn)定圍巖聯(lián)結起來,這種作用主要表現(xiàn)在加固局部失穩(wěn)的巖體。
3.2 噴射混凝土的作用機理
噴射混凝土已被廣泛地用于隧道支護,其主要作用為:
(1)噴射混凝土能與圍巖大面積地緊密接觸,能與圍巖一起協(xié)調變形,圍巖變形后釋放出部分應力,使圍巖“卸載”,同時其支護阻力又給圍巖表面施加壓力和剪力,改善圍巖的應力狀態(tài),避免圍巖出現(xiàn)過大的變形而松動,能充分發(fā)揮圍巖的自承載能力。
(2)噴射混凝土覆蓋整個圍巖表面,防止圍巖風化,阻止圍巖節(jié)理裂隙面內充填物的流出,增加圍巖的穩(wěn)定性。
(3)噴射混凝土施工簡單,能夠緊跟開挖而及時支護,其凝固速度快,早期強度高,能及時向圍巖提供支護阻力。并且噴射混凝土可填充圍巖表面的凹坑,使裂隙分割的巖塊層面粘聯(lián)在一起,加強了軟弱層,并緩和圍巖應力集中。
(4)噴射混凝土與錨桿或鋼構件等組成聯(lián)合支護時,可以將圍巖壓力傳遞給錨桿及鋼構件上,使聯(lián)合支護結構共同作用。
3.3 鋼筋網的作用原理
(1)提高噴射混凝土的抗剪性能和抗震能力,防止噴射混凝土開裂。
(2)傳遞抗彎拉應力,改善噴射混凝土中的應力分布,使應力分布較均勻。
(3)提高噴射混凝土與巖面的附著能力,防止噴射混凝土從巖面上剝落。
3.4 鋼架支護的作用原理
對于破碎程度大的Ⅳ、Ⅴ級圍巖,錨桿噴射混凝土鋼筋網聯(lián)合支護不能有效控制圍巖的變形,需增設鋼構件支護,以增強支護結構的剛度。
目前常用于支護的鋼構件有格柵鋼架和型鋼鋼架。格柵鋼架的剛度小,噴射混凝土后,格柵鋼架能與噴射混凝土結合為整體,形成了類似于鋼筋混凝土結構,明顯提高了支護結構的剛度,隨著噴射混凝土強度的增長,格柵鋼架的作用的就逐步發(fā)揮出來。型鋼鋼架的剛度大,安裝后能立即支撐圍巖,防止圍巖早期過大的變形。
4.錨噴支護施工質量控制要點
4.1 錨桿施工質量控制要點
錨桿孔宜沿隧道周邊徑向鉆孔,鉆孔時應嚴格控插入制角度,但鉆孔不宜平行巖面,注漿時必須采用專門的注漿機注漿,注漿必須密實,注漿時應由孔內漿液壓力將注漿管推出,嚴禁人工拖拽注漿管。錨桿安裝插桿過程中,必須有漿液擠出才能證明孔內漿液密實,如錨桿插到孔底沒有任何漿液擠出,則必須拔出錨桿重新注漿。砂漿中嚴禁含有對錨桿有腐蝕作用的化學成分,錨桿安裝后,在砂漿凝固之前不得敲擊、碰撞、拉拔,錨桿的抽檢頻率應符合相關設計及規(guī)范要求。
在施工中按照如下順序進行:清理作業(yè)面,孔位放樣,鉆孔,清孔,注漿,錨桿桿體安裝,安裝錨墊片,錨桿驗收(見圖4 砂漿錨桿施工工藝圖)。
圖4砂漿錨桿施工工藝流程圖
4.2 噴射砼施工質量控制要點
噴射混凝土的質量控制主要是保證混凝土的原材料質量滿足設計要求,且配合比要滿足規(guī)定的配合比要求。噴射混凝土開始前必須先將受噴面上松動巖塊清撬,并將巖面的巖粉、巖碴清除干凈,附有粘土、銹斑及其它有礙混凝土與坡面結合的雜物要徹底清除。噴面有涌水時,必須視情況埋設排水管或增加速凝劑等方法進行處理,應將涌水處理好后再噴混凝土。噴混凝土之前,必須在錨桿上噴涂控制層厚度的標志,噴混凝土的實際厚度的平均值不小于設計厚度。不合格測點的厚度應不小于設計厚度的1/2,且不得少于5cm,低于這個標準時,需補噴。
噴射混凝土應分段分層自下而上進行,不得自上而下進行,嚴格控制噴頭與受噴面的距離及噴頭噴射方向與受噴面的夾角滿足相關規(guī)范要求。噴射過程中反彈的混凝土料,必須及時清理干凈。發(fā)現(xiàn)回彈堆積在噴射混凝土面或被掛網“架住”,必須先清理干凈再進行噴射混凝土,即不能將這些回彈料包裹在噴層之中,亦不能回收再用于噴射混凝土或復噴。若采用鋼纖維噴射混凝土,則應保證拌合料中鋼纖維必須均勻,以確保噴射到受噴面上的砼中鋼纖維均勻分布;嚴格控制拌合料中鋼纖維的比例滿足設計要求。噴射混凝土終凝2h后,即開始灑水養(yǎng)護,14d內必須全天保持濕潤狀態(tài)。當氣溫低于5℃時,不得噴水養(yǎng)護,應采取防凍保暖措施。
4.3 鋼架施工質量控制要點
鋼支撐的施工質量控制重點為加工質量和安裝質量。其中加工質量主要包括加工尺寸、鋼支撐的強度和剛度以及焊接質量,格柵鋼架質量要求可按照鋼筋骨架加工標準;安裝質量主要包括安裝尺寸,包括標高和間距;安裝傾斜度,包括平面和縱面;鋼架的連接與固定質量,鋼架應有牢固的基礎并與圍巖密帖,同時與錨桿焊接牢固,形成一個承載整體。格柵鋼架應垂直于隧道中線,上下、左右偏差以及傾斜度應符合相關規(guī)范要求,格柵鋼架之間必須按設計要求進行縱向聯(lián)接,以保證格柵鋼架之間處于良好的聯(lián)合受力狀態(tài)。
錨桿布置斷面方向均應與格柵鋼架的安設相適用,并應留有一定的錨桿頭部與格柵鋼架聯(lián)接。局部位置與錨桿錯開時采取增加縱向連接鋼筋或調整縱向鋼筋位置進行間接聯(lián)接,確保該范內的每根錨桿發(fā)揮其作用。拱腳、邊墻腳聯(lián)接鋼板應按正確位置置于原狀土(石)上,并與格柵拱焊接牢固。當拱腳、墻腳標高不準時,宜用片石墊平。
5 總結
本文以某巖石地區(qū)的地鐵隧道為例,從錨桿、噴射混凝土、鋼筋網和鋼架四個方面探討了錨噴支護的作用機理,并針對性地提出了錨噴支護工程的施工質量控制要點。研究成果對提高地鐵工程的施工質量,減少隧道塌方具有重要的借鑒意義。
參考文獻:
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篇5
關鍵字:土木工程、發(fā)展、發(fā)展趨勢
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施;
1建筑工程、2公路與城市道路工程、3局壩水電和水利工程、4鐵路工程、5橋梁工程、6隧道工程、7地下空間開發(fā)利用工程等。
另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發(fā)展,目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就,無論是結構的力學分析,還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、現(xiàn)代土木工程的特點
適應各類工程建設高速發(fā)展的要求,人們需要建造大規(guī)模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設備現(xiàn)代化的建筑物,既要求高質量和快速施工,又要求高經濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。它的發(fā)展趨向具體地表現(xiàn)在下述幾個方面。
2.1建筑材料方面。高強輕質的新材料不斷出現(xiàn)。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應用。
2.2工程地質和地基方面。建設地區(qū)的工程地質和地基的構造及其在天然狀態(tài)下的應力情況和力學性能,不僅直接決定基礎的設計和施工,還常常關系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇,對于地下工程影響就更大了。
2.3工程規(guī)劃方面。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經驗提出若干方案,從中選優(yōu)。由于土木工程設施的規(guī)模日益擴大,現(xiàn)在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。
2.4工程設計方面。人們努力使設計盡可能符合實際情況,達到適用、經濟、安全、美觀的目的。
2.5工程施工方面。隨著土木工程規(guī)模的擴大和由此產生的施工工具、設備、機械向多品種、自動化、大型化發(fā)展,施工日益走向機械化和自動化。
三、未來土木工程的發(fā)展
4.1指導理論的繼續(xù)發(fā)展。在可以預見的將來,土木工程工程技術理論的核心部分仍然是力學,新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學的突破方向。在對復雜結構、流體介質等情況下的受力分析和近似上,現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學在將來也應該有很大的發(fā)展,用以處理土木工程技術中復雜的數(shù)值問題。更先進的電子計算機的應用,使得對復雜的情況的模擬更有把握,更接近于現(xiàn)實。力學也會突破宏觀框架,向微觀發(fā)展,控制論,虛擬現(xiàn)實等技術也在力學中加深影響。
4.2工程實現(xiàn)的變化。土木建筑的最終目的是建設出合乎設計要求的工程構造物,從設計到成果中間需要一個很長的工程實現(xiàn)的過程。這也是土木工程一個重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設計,沒有好的工程實踐,一樣不會產生一個優(yōu)秀的作品。 信息時代正在迎面走來,其他學科和其他方面的新觀點新技術,必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統(tǒng)學科注入新的活力。包括控制理論,施工技術,新材料,環(huán)境工程,經濟理論等等。
4.3主動控制技術。迄今,絕大部分的土木工程建筑都是被當作一個靜態(tài)的,被動的物體。對周圍環(huán)境的影響,如風動,溫度變化,突發(fā)事件等只能依靠自身的結構進行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應變能力。今后土木建筑設施的一個發(fā)展方向之一就是主動控制技術在建筑構造物中的應用。運用計算機技術和模糊控制技術,以及一些預設的控制結構。使得建筑物能夠對各種環(huán)境因素做出適當?shù)姆磻?/p>
四、土木工程的發(fā)展趨勢
3.1高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。
3.2計算機應用
隨著計算機的應用普及和結構計算理論日益完善,計算結果將更能反映實際情況,從而更能充分發(fā)揮材料的性能并保證結構的安全。
3.3環(huán)境工程
環(huán)境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視,土木工程與環(huán)境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發(fā)展密切相關,又無一不與土木工程有關。
3.4建筑工業(yè)化
建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產方式上。解放后大規(guī)模的經濟建設推動了建筑業(yè)機械化的進程,特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發(fā)展,但是總的來說落后于其他工業(yè)部門,所以建筑業(yè)的工業(yè)化是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
3.5空間站、海底建筑、地下建筑
早在1984年,美籍華裔林銅柱博士就提出了一個大膽的設想,即在月球上利用它上面的巖石生產水泥并預制混凝土構件來組裝太空試驗站。這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少,人類把注意力也越來越多地轉移到地下空間,21世紀的土木工程將包括海底的世界。實際上東京地鐵已達地下三層:除在青函海底隧道的中部設置了車站外,還建設了博物館。
3.6結構形式
計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現(xiàn),為結構形式的革新提供了有利條件。空間結構將得到更廣泛的應用,不同受力形式的結構融為一體,結構形式將更趨于合理和安全。
3.7新能源和能源多極化
能源問題是當前世界各國極為關注的問題,尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求,應當予以足夠的重視。
五、土木工程師因有的素質
成為優(yōu)秀的土木工程師,必須具備“四要素”,即知識結構、實踐技能、能力結構以及綜合素質與創(chuàng)新意識。
知識結構包括:公共基礎知識,專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識。
首先,優(yōu)秀的土木工程師必定有扎實的公共基礎知識,并且,在熟悉了解自然科學的基礎之上,良好的思想道德心理素質和人文、社會科學基礎知識也必不可少。
其次,優(yōu)秀工程師還必須有過硬的專業(yè)基礎知識。對工程數(shù)學、流體力學、巖土工程、結構工程等都要有扎實的理解和較強的應用能力。
第三,還要有深入的專業(yè)知識。不論是從事鐵道工程、隧道工程、地下工程還是建筑工程,每一個工程師都要對所偏重行業(yè)有著先進的專業(yè)知識。只有這樣,才能使我國的土木工程事業(yè),走在世界的前列。
土木工程離不開實踐。因此,工程師要具備高超的實踐技能。譬如:制圖技能、計算機應用技能、工程測量技能和結構檢測技能等。
結語:我們還應看到,我國的土木工程事業(yè)與世界一流水平還有一定的差距。譬如國內的不少高層建筑(包括上海的環(huán)球金融中心),其工程設計幾乎全部由國外承擔,鋼材幾乎全部從國外進口,工程總承包也大多由國外承擔,只有鋼結構制作與安裝等工作由國內單位承擔。獲得完全自主的知識產權,實現(xiàn)工程建筑的國產化,趕超國際水平,需要我們青年一代去完成!
參考文獻.
《土木工程概論》段樹金中國鐵道出版社,2005.
《土木工程》 (英)斯科特(Scott,J.S.)撰 中國建筑工業(yè)出版社
篇6
歷
層
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星期五(7月8日)
星期六(7月9日)
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00402學前教育史 00467課程與教學論
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00015英語(二)
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07781藥事管理學(一)
篇7
強調課堂學習與室外地質調查相結合的學習方式。從書本上學習到的知識僅僅停留在理論階段,書本上對地質相關概念的描述仍比較抽象,因此,各所高校皆強調野外地質實習對學習該門課程的重要性,把課堂上學習到的基本概念與現(xiàn)實工程中的真實地質條件一一對應起來,加深對基本知識的理解和掌握。一般而言,野外地質實習內容常包括野外巖石的識別、地質構造和地質年代的識別、巖層、節(jié)理等產狀的測定和描述等。各所大學對以上工程地質基本知識的學同小異,其目的是對工程地質這門課程有一個基礎的認識和感知,但是,同時,各所高校之間在這門課程內容設置方面有各有所側重。清華大學、同濟大學增加了現(xiàn)代先進的地質勘查技術的學習內容,介紹了地質超前預報的相關方法、原理及應用,比如介紹了地質雷達、紅外線探水、TSP等先進手段在隧道工程建設的應用。中南大學、湖南大學對野外地質實習極為注重,實習內容包括地質認識實習和工程實踐實習兩個階段,實習實踐時間長達20~30天,考察湖南西部地區(qū)在建或已建項目所處較為復雜的地質條件,以一個工程建設者的角度參與到實際項目的建設中去認識地質現(xiàn)象。石家莊鐵道大學地質教研室現(xiàn)有8名教師,教授2名,副教授3名,講師3名,其中具有博士學位的4人,碩士學位的4名。獲得的獎項包括校級講課比賽特等獎1名,二等獎1名,校級優(yōu)秀教師1人,今年主持或參研的省部級及以上科研項目10余項,并承擔省級精品課程1項。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯的教學和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地質教研相比,我們仍然存在諸多不足處。首先就是教師隊伍建設的不足,工程地質是一門經驗型極強的專業(yè),需要足夠豐富的現(xiàn)場工程經驗,因此需要老中青傳幫帶,讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質教學的技巧和方法。其次,對工程地質教學的重視程度不夠,課時設置偏少。最后,教學內容更新不夠及時,工程地質中先進的技術方法在教學中介紹的內容不夠多。因此,為了跟上國內兄弟院校土木工程地質教學的步伐,教學改革刻不容緩。
二、當前土木工程地質教學存在的問題
通過以上詳細的調查和對比分析,目前土木工程地質教學仍存在以下問題:
1、土木工程地質教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據(jù)自己的講義編排而成,缺乏一個統(tǒng)一的標準,因而導致經典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統(tǒng)一性和協(xié)調性。例如中南大學所用的教材為《土木工程地質概論》,浙江大學的教材題名為《土力學與工程地質》,石家莊鐵道大學所用教材題名為《工程地質學基礎》等。
2、在教學內容上與其它課程交叉重復,無法突出本門課程的特色。工程地質是一門基礎課程,是巖土工程、隧道工程等課程學習的基礎,因此,由于與其它學科老師交流不夠充分,往往存在重復講授的情況。比如,以有效應力這個概念為例,在工程地質、土力學、基礎工程等課程都涉及到,由于這個概念的重要性,各科老師為了追求各門學科的系統(tǒng)性和完整性,都會著重講解這個概念,雖然在一定程度可以加深學生對這個知識點的理解,但是從側面也可說明知識的重復交叉導致學業(yè)內容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質這門課的重視程度,課堂課設課時大多是32~48個學時,因此,老師在安排教學進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學安排來看,基本上講解完三大巖石、地下水、地質構造基本概念后,沒有足夠的時間深入來探討地質條件對工程的影響,往往后面工程應用的章節(jié)皆為學生自學。
4、知識學習與工程案例結合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多,同時又由于課時的不夠,這兩部分原因導致學習的主要內容集中在枯燥的理論知識部分,學生容易產生枯燥情緒。
三、土木工程地質教學改革措施
為了很好地解決當前土木工程地質教學中存在的問題,讓學生從這門課程中更多地學習到有助于工程實踐的知識,必須有針對性對當前教學實踐中存在的問題進行改革,具體改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地質程精品課程精品課程建設既是壓力,又是動力。通過精品課程建設,可以找出當前教學中存在的薄弱環(huán)節(jié),精簡重復的教學內容,突出本門課程的特色,使土木工程地質這門課的教學目標和任務更加明確。精品課程建設首先就是教材建設,因此,有必要根據(jù)新時期土木工程培養(yǎng)目標,并結合當前土木工程建設中出現(xiàn)的新問題、新方法、新技術,編寫一本深入淺出的教材,教材中不僅包含傳統(tǒng)的知識要點和概念,還應包含當前新的地質知識觀點、新的地質勘查手段等,同時還應包含工程實例,讓學生盡可能地更深入地建立起工程地質與工程項目的聯(lián)系。精品課程建設中重要的一條就是教師隊伍的建設,因此,有必要加大對教師隊伍的培養(yǎng)力度,引進和培養(yǎng)一批有新視野、新知識的老師,以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學手段和教學方法的革新注意授課的科學性與藝術性,在教學過程中,善于發(fā)揮學生的主導地位,采用“討論試”、“啟發(fā)式”教學模式。同時,要注重課前的準備,精心備好每一節(jié)課,善于總結歸納每節(jié)課的重點,以“主線法”講授課程知識。
3、增強對工程地質教學的重視對工程地質教學的重視首先就體現(xiàn)在教學和學習的時間上。盡量安排更多的課時,讓老師有足夠充分的時間去講解基礎概念和工程實例。同時,老師也可以通過其它方式來增加學生們的學習時間,比如規(guī)定某個主題,要求學生自主獨立進行文獻調研,完成該主題相關文獻的歸納總結,并加大平時學習報告在總成績中的比例。另外,強化考試試題庫建設,完善考試規(guī)范和制度,強化對學生進行專業(yè)知識訓練。最后,要重視工程地質實習在教學中的作用,因為該門課程的實踐性很強,需要從大自然中去認識和掌握工程地質現(xiàn)象,使學生鞏固在書本上學到的知識,有感性認識上升到理性認識,同時在野外地質實習過程中,亦可鍛煉學生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
4、緊密聯(lián)系工程實踐學習的目的最終是為解決實際工程的問題,在教學的過程中融入工程實例有助于學生在正式進入工作崗位之前對其有初步的認識和了解,因此,工程實例教學是一個非常重要的手段。比如,老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例,結合書本知識講解如何解決工程問題,分享在解決工程問題過程中的心得體會,這樣寓教于樂的方式既能激發(fā)學生的學習興趣,又能讓他們積累相應的工程經驗知識。
四、結語
篇8
基于培養(yǎng)學生工程應用能力的目的,制定了土木工程專業(yè)人才計劃,2007版土木工程專業(yè)教學計劃的知識體系結構由三大部分組成,分別是通識教育、專業(yè)教育和綜合教育,其中專業(yè)教育又分為專業(yè)基礎教育和專業(yè)方向的課程教育,總學時共計2500學時。其中通識教育1312學時,占總學時52.5%;專業(yè)基礎854學時,占總學時34.2%;專業(yè)課334學時,占總學時13.4%。該培養(yǎng)計劃在理論教學、實踐教學改革方面進行了許多探索和實踐,主要的工作包括以下6點。
知識、能力、素質三位一體的理論教學體系
以知識結構、知識點、實現(xiàn)方法為基礎設置理論課程,形成了“知識、能力、素質”三位一體的理論教學體系。
1通識教育
通識教育包括人文、社會科學基礎知識、自然科學基礎知識、體育知識、外語知識、經管知識、計算機信息技術等相關內容。
2專業(yè)教育
1)工程技術基礎知識。開設有材料力學、畫法幾何與建筑制圖、理論力學等3門主干必修課程以及電工學、流體力學、彈性力學B等3門限定選修課程,共計20學分。要求學生掌握理論力學、材料力學的基本原理和分析方法;掌握流體力學(水力學)的基本原理和分析方法,畫法幾何基本原理,電工學的基本理論,彈性力學的基本原理和分析方法。2)專業(yè)基礎知識。開設有土木工程材料、土力學、基礎工程、結構力學、工程地質、混凝土結構設計原理、房屋建筑學等7門主干必修課程,土木工程概論、工程測量2門非主干必修課程,專業(yè)外語、土木工程CAD等2門非主干限定選修課程。要求學生了解土木工程專業(yè)基礎知識,為進一步學習各專業(yè)方向知識打下堅實基礎。3)專業(yè)方向知識。土木工程專業(yè)知識教育按照建筑工程、道路與橋梁工程、地下工程、巖土工程等4個專業(yè)特色方向教學。
多層次一體化的實踐教學體系
人才培養(yǎng)體系重視實踐環(huán)節(jié),實踐環(huán)節(jié)時間共計40周。通識實踐環(huán)節(jié)包括人文社會科學實踐3周(3學分)、金工實習1周(1學分)、計算機基本技能訓練1周(1學分)。專業(yè)實踐包括混凝土結構原理課程設計等共10周(10學分),測量實習2周(2學分),認識實習、生產實習、畢業(yè)實習7周(7學分),畢業(yè)設計(論文)16周(16學分)。此外,還專門設置課外實踐5學分,安排學生從事暑假社會實踐、公益勞動等課外實踐活動。除學校安排的實踐活動外,土木工程專業(yè)結合專業(yè)特點,組織學生參加省土木建筑學會舉辦的優(yōu)秀畢業(yè)設計大賽,并舉辦大學生創(chuàng)新性實驗計劃等活動,加深學生對所學知識的理解,激發(fā)學生對土木工程專業(yè)的學習興趣。實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生工程應用能力和創(chuàng)新精神的重要途徑,根據(jù)土木工程學科和專業(yè)特點,利用西部礦井開采與災害防治教育部重點實驗室、土木工程實驗中心、巖土工程省級實驗教學示范中心、校內巖土工程訓練中心以及校外實踐教學基地,搭建了土木工程專業(yè)實踐教學平臺。培養(yǎng)體系采用室內實驗、校內實訓、認識實習、生產實習、畢業(yè)實習、課程設計、畢業(yè)設計、科研活動、學科競賽等“多層次”的實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的實踐能力,形成“一體化”的實踐教學體系。
“設計型”題目和“科研型”項目結合的課程設計教學改革
在改革與實踐過程中,根據(jù)土木工程專業(yè)4個不同的特色方向,探索了“設計型”題目和“科研型”題目在課程設計中的應用,編制了建筑工程方向“鋼結構”與“鋼筋混凝土整體式肋梁樓蓋”課程設計、巖土工程方向“基礎工程”與“隧道工程”課程設計、道路與橋梁工程方向“鋼筋混凝土簡支T型梁”與“等截面懸鏈線砼箱形無鉸板拱橋”課程設計任務書與考核標準。地下工程方向延續(xù)了礦井建設專業(yè)的教學內容,編制了礦井建設中的”建井工程結構立井井架”課程設計任務書與考核標準。
基于全面質量管理(TQC)理論的畢業(yè)設計教學改革
基于全面質量管理(TQC)理論,開展畢業(yè)設計的全過程質量控制,在本科畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中,分別采用了指導教師雙向遴選制度、設計題目多樣化、嚴格的開題報告制度以及多環(huán)節(jié)答辯制度,同時說明書和繪圖采用手寫與打印相結合形式,達到了管理的制度化,避免了管理中的隨意性;同時發(fā)揮巖土工程、地下工程兩個優(yōu)勢學科科研實力強的特點,在優(yōu)秀本科生中選取重要科研課題中的問題作為本科畢業(yè)論文選題的做法提高了學生的科研能力,擴大了我校社會影響,提高了就業(yè)率。畢業(yè)設計選題多樣化,真正實現(xiàn)“真刀真槍”做設計。同時要求畢業(yè)設計必須有電算內容,配備了各專業(yè)方向的電算教學軟件,保證了畢業(yè)設計既有電算又有手算的特點,提高了學生專業(yè)軟件的應用能力。編輯出版了《土木工程專業(yè)畢業(yè)設計指導叢書》。制定了土木工程專業(yè)畢業(yè)設計指導教師遴選標準、開提報告撰寫標準、答辯基本規(guī)程、撰寫標準、質量監(jiān)控評價標準、評分標準、二次答辯基本規(guī)程等一系列畢業(yè)設計管理文件。
“多渠道一體化”的學生創(chuàng)新精神培養(yǎng)體系
搭建創(chuàng)新精神培養(yǎng)平臺,采用多手段培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,通過“雙師型”教師隊伍培養(yǎng)、建立高水平學術梯隊、提高教師科研能力、本科生參加科研活動、本科生參加學科競賽活動、本科生參加創(chuàng)新性實驗計劃等多種渠道對學生的創(chuàng)新精神進行一體化培養(yǎng)。
篇9
土木工程學是一種為社會服務且參與度高的學科,如住宅、公共建設、道路、鐵路、橋、隧道、水庫、機場等工程皆包含在內。隨土木工程的發(fā)展又劃分出多項領域,包括結構工程、營建工程、基礎工程(foundation) 運輸工程、環(huán)境衛(wèi)生工程(sanitation)水力工程等。本文作者從實際工作出發(fā)對土木工程的特點及發(fā)展進行了全面闡述。
關鍵詞:土木工程涵義 特點 未來發(fā)展方向
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設 施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發(fā)展,目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就,無論是結構的力學分析,還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、現(xiàn)代土木工程的特點
(一)建筑材料方面。高強輕質的新材料不斷出現(xiàn)。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應用。但是這些材料有些彈性模量偏低,有些價格過高,應用范圍受到限制,因而尚待作新的探索。另外,對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性,雖已取得顯著成果,仍繼續(xù)進展。
(二)工程地質和地基方面。建設地區(qū)的工程地質和地基的構造及其在天然狀態(tài)下的應力情況和力學性能,不僅直接決定基礎的設計和施工,還常常關系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇,對于地下工程影響就更大了。工程地質和地基的勘察技術,目前主要仍然是現(xiàn)場鉆探取樣,室內分析試驗,這是有一定局限性的。為適應現(xiàn)代化大型建筑的需要,急待利用現(xiàn)代科學技術來創(chuàng)造新的勘察方法。
(三)工程規(guī)劃方面。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經驗提出若干方案,從中選優(yōu)。由于土木工程設施的規(guī)模日益擴大,現(xiàn)在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩,會引起自然環(huán)境的改變,影響生態(tài)平衡和農業(yè)生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規(guī)劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。
三、土木工程的發(fā)展趨勢
(一)高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。
(二)智能土木結構理論的體系構成
傳統(tǒng)的土木結構是一種被動結構,一經設計、制造完成后,其性能及使用狀態(tài)將很大程度上存在著不可預知性和不可控制性,這就給結構的使用和維護帶來不便。為了解決這一問題,發(fā)展出了在線監(jiān)測結構,它賦予傳統(tǒng)土木結構以在線監(jiān)測機制,從而為探知結構內部性能打開了窗口,使人員可以方便地了解結構內部物理、力學場的演變情況,這就是結構智能化的第一層次。在在線監(jiān)測結構的基礎上,進一步增加了監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能處理機制,使得結構具有自感知、自診斷、自推理的能力,從而使結構實現(xiàn)了第二層次的智能化。進一步在結構中引入自適應及自動控制機制,即根據(jù)自診斷自推理的成果,由在結構中耦合的作動系統(tǒng)做出必要的反應,從而實現(xiàn)智能控制結構,這就是第三層次的智能化。比如,對結構的開裂、變形行為,結構的銹蝕、老化、損傷行為,以及結構的動力振動行為做出抑制性控制,在更高層次上對結構起到保護和維修作用。可見,在結構智能化演化過程中,按其智能化程度的不同可劃分為如下三個層次:第一層次:自感知土木結構(Self-sensoryCivilStructure),它是智能結構的最低級形式;第二層次:自診斷智能土木結構(IntelligentSelf-diagnosticCivilStructure),具有對前一層次結果的智能化加工處理,包括結構內部力學物理場的自我計算,對結構特定目標參數(shù)的自我診斷,以及以做出結構自身行為的應對策略為目標的自我推理等功能。第三層次:智能控制土木結構(IntelligentControlCivilStructure),它是智能土木結構的最高形式。
(三)發(fā)展高新技術,應用結構健康監(jiān)測,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
土木工程在實際使用過程中,會出現(xiàn)不同程度的損傷或性能退化,這將影響起承載能力和耐久性,甚至引發(fā)嚴重的工程事故,帶來重大的人員傷亡和經濟損失,產生嚴重的社會影響。因此,從建筑建成的一刻起,就要做好健康監(jiān)測、修復和加固的準備。
隨著現(xiàn)代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結構動力分析理論的迅速發(fā)展,人們提出了結構健康監(jiān)測的概念,給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。
結構健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結構上安裝各種傳感器,自動、實時地測量結構的環(huán)境、荷載、響應等,對結構的健康狀況進行評估,科學有效地提供結構養(yǎng)護管理的決策依據(jù),確保結構安全運營,延長結構使用壽命。
近年來,大型土木工程特別是大跨度橋梁結構的健康監(jiān)測技術成為國內外工程界和學術界關注的熱點,通過科研和工程技術人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結構健康監(jiān)測系統(tǒng),如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋,韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。通過發(fā)展結構健康監(jiān)測與安全預警,在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題,及時進行修復與加固,既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故,也基本解決了建筑過快老化損壞,不得不拆去重修的尷尬局面,及由此造成的大量經濟、資源、時間上的浪費,實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。
四、結語
由于我國是一個發(fā)展中國家,經濟還不發(fā)達,基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經濟可持續(xù)發(fā)展的要求,所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業(yè)活動中,都應考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動包括:建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設,海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻:
篇10
關鍵詞:注冊巖土工程師;勘查技術與工程專業(yè);教學模式;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)12-0118-02
自2009年我國住房與城鄉(xiāng)建設部正式實施注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)制度以來,注冊巖土工程師可在規(guī)定的執(zhí)業(yè)范圍內,以注冊土木工程師(巖土)的名義在全國范圍內從事相關執(zhí)業(yè)活動;未取得注冊證書和執(zhí)業(yè)印章的人員,不得以注冊土木工程師(巖土)的名義從事巖土工程及相關業(yè)務活動[1-2]。作為一種行業(yè)準入制度,這有利于提高巖土工程人員的業(yè)務素質,有利于行業(yè)國際化;也將成為高等學校巖土相關專業(yè)教學改革的方向標,推動著高校專業(yè)教學改革,使之緊緊圍繞行業(yè)市場,為巖土工程行業(yè)培養(yǎng)較高執(zhí)業(yè)素質的專業(yè)人才[3-5]。
一、我國注冊巖土工程師考試簡介
注冊巖土工程師考試分為基礎和專業(yè)考試。
1.基礎考試。主要考查考生的綜合基礎理論知識和相關專業(yè)基礎。考試分上、下午兩場,均為單項選擇題,涉及的考試內容包括:(上午)高等數(shù)學、液體力學、計算機應用基礎、電工電子技術、普通物理、普通化學、理論力學、材料力學、工程經濟學;(下午)土木工程材料、巖體力學與土力學、工程測量、工程地質、巖體工程與基礎工程、土木工程施工與管理、結構力學與結構設計、職業(yè)法規(guī)。
2.參加基礎考試合格并按規(guī)定完成職業(yè)實踐年限者,方能報名參加專業(yè)考試。專業(yè)考試分2天進行,共四場,開卷考試,分別考查巖土工程專業(yè)知識及案例分析。專業(yè)考試內容包括:(1)巖土工程勘察;(2)巖土工程設計基本原則;(3)淺基礎;(4)深基礎;(5)地基處理;(6)土工結構與邊坡防護;(7)基坑工程與地下工程;(8)特殊條件下的巖土工程;(9)地震工程;(10)巖土工程檢測與監(jiān)測;(11)工程經濟與管理。涉及的行業(yè)規(guī)范、規(guī)程有40本左右,每年的規(guī)范清單都在增刪。
專業(yè)考試合格后,方可獲得《中華人民共和國注冊土木工程師(巖土)執(zhí)業(yè)資格證書》。
二、現(xiàn)行培養(yǎng)模式存在的主要問題及專業(yè)教學改革的必要性
注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)制度作為一種行業(yè)準入制度,明確了其對從業(yè)人員的素質要求,作為一名合格注冊巖土工程師應該懂勘察、懂設計、懂施工、懂監(jiān)測檢測、懂法律法規(guī),既要懂得地質方面的知識,又要懂得力學、土木工程專業(yè)方面的知識,要求是綜合素質較高的復合型人才。作為人才培養(yǎng)的基地,高等院校發(fā)揮著重要的作用,尤其是如今注冊土木工程師(巖土)制度對人才提出的更全面更綜合的要求[6]。
目前,高校培養(yǎng)模式主要存在兩方面問題:(1)課程設置不全,與注冊巖土工程師考試內容相比,學生專業(yè)知識面窄,不能兼顧地質、力學、土木工程等各方面理論知識。(2)培養(yǎng)的學生實踐動手能力弱,工程意識不強,不利于巖土工程工程的開展。
因此,發(fā)揮注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)考試制度的指導作用,對現(xiàn)有的勘查技術與工程專業(yè)的教學模式進行改革勢在必行。
三、我校勘查技術與工程專業(yè)教學改革
我校自2005年首次招收勘查技術與工程專業(yè)學生以來,為了適應注冊巖土工程師考試制度,在專業(yè)課程設置、課程與教材建設、實踐教學環(huán)節(jié)調整、教學方法改進、師資隊伍培養(yǎng)等方面進行了積極的探索,取得了一些經驗。
1.專業(yè)課程設置。在專業(yè)開設初期,比較我校勘查技術與工程專業(yè)培養(yǎng)大綱,與注冊巖土工程師專業(yè)考試內容,培養(yǎng)大綱能夠基本涵蓋了后者基礎考試的大多數(shù)內容,但也存在一些問題:課程設置不完善;部分課程課時少、開設的順序欠合理。比如缺少地震工程、特殊性巖土等內容,巖土工程勘察課程安排在工程物探、原位測試等課程之前。
經過多次的培養(yǎng)大綱修訂,在最新版的2016年版培養(yǎng)大綱中,學科與專業(yè)基礎必修課、專業(yè)選修課包括:基礎工程、土力學、巖土工程概論、構造地質學、水文地質學、混凝土結構、工程物探、巖土工程測試技術、基坑支護、地下結構、隧道工程、城市地下空間規(guī)劃、地基處理、邊坡工程、地質災害防治與評價、巖土工程勘察、環(huán)境巖土工程、工程結構荷載與可靠度設計原理、建設工程項目管理與建設法規(guī)、建設工程經濟、工程監(jiān)理概論等等。這幾乎涵蓋了注冊巖土工程師專業(yè)考試的所有內容,這對于勘查技術與工程專業(yè)學生是一個非常大的優(yōu)勢。
2.課程與教材建設。在巖土工程師專業(yè)考試中,地震工程、特殊性巖土是必考內容之一。過去我們對這部分內容講授不夠重視。在最近由本專業(yè)教研室組織編寫了《基礎工程》教材,將之前未重點講授的“地震工程”內容集中編成一章重點講授,還專門介紹了巖土工程師執(zhí)業(yè)制度的相關內容;同時也申報了土力學、基礎工程等精品課,由全體老師共同建設。而對于特殊性巖土這部分內容,也在《巖土工程勘察》課程中重點講授。
3.教學方法改進。注冊巖土工程師專業(yè)考試,主要考查的是對相關專業(yè)規(guī)范、規(guī)程的熟練應用能力,因此,在專業(yè)課程授課中,均要求學生配備有相應的最新版的規(guī)范或規(guī)程,大學四年下來,基本上能把巖土專業(yè)中的主要規(guī)范、規(guī)程過一遍,如《巖土工程勘察規(guī)范》、《建筑地基基礎設計規(guī)范》、《建筑樁基技術規(guī)范》、《建筑基坑支護規(guī)程》、《建筑地基處理規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》、《建筑邊坡工程技術規(guī)范》等。在上課過程中,以教材內容為主,結合相應的規(guī)范或規(guī)程,讓學生在學習專業(yè)理論、基本原理等的同時,也了解規(guī)范的規(guī)定,這有利于學生在畢業(yè)后走上專業(yè)崗位時能更好地應用規(guī)范。
4.實踐教學環(huán)節(jié)調整。在高校中,學生工程意識淡薄、實踐能力不強的現(xiàn)狀較為普遍,其中一個重要的原因就是學生參加工程實踐的機會太少,這對其畢業(yè)后從事專業(yè)工作,快速適應注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)制度是不利的。因此,在專業(yè)教學中,均將專業(yè)課程向實踐工程做一些傾斜,加強實踐基礎的建設,調整實習、課程設計等內容,不斷完善實踐教學環(huán)節(jié)。
5.師資隊伍建設。專業(yè)課教師的業(yè)務能力直接影響著對學生的培養(yǎng)效果,專業(yè)理論知識扎實,且具備豐富工程實踐經驗的教師,在講解專業(yè)理論的同時,結合實際工程,能讓學生更容易理解、接受,從而提高教學效果。因此,有必要進一步提高專業(yè)課教師的綜合素質,培養(yǎng)一批具有教師資格及注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)資格的雙師型教師隊伍是非常重要的。
四、結論
注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)制度的推行,使得巖土工程行業(yè)越碓焦娣叮也必將加速我國巖土工程與國際接軌;同時,也為高校培養(yǎng)專業(yè)人才指明了方向,推動高等學校土建類巖土工程專業(yè)教學改革。通過對我校現(xiàn)行的勘查技術與工程專業(yè)教學模式的分析研究、探索,包括巖土工程課群的設置、課程與教材建設、實踐教學環(huán)節(jié)調整、教學方法改進、師資隊伍培養(yǎng)等,積累了成功的經驗,也提出了進一步的改革措施,使專業(yè)教學不斷向注冊巖土工程師考試靠攏。
參考文獻:
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