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道路工程畢業論文實用13篇

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篇1

1.2 平面線形要素的組合類型 ................................................................ 錯誤!未定義書簽。

1.3 平面設計方法 .................................................................................... 錯誤!未定義書簽。

1.4 平曲線設計 ........................................................................................ 錯誤!未定義書簽。

1.4.1 平曲線要素計算 ......................................................................... 錯誤!未定義書簽。

1.4.2 逐樁坐標計算 ............................................................................. 錯誤!未定義書簽。

1.5 縱斷面設計 ........................................................................................ 錯誤!未定義書簽。

1.5.1 豎曲線設計 ................................................................................. 錯誤!未定義書簽。

1.6 橫斷面設計 .......................................................................................................................... 1

1.6.1 路基寬度的確定 ........................................................................................................... 1

1.6.2 路堤和路塹邊坡坡度的確定 ....................................................................................... 1

1.6.3 超高與加寬 ................................................................................................................... 1

2 路基路面設計 ............................................................................................................................. 2

2.1 一般路基設計 ...................................................................................................................... 2

2.1.1 路基的類型和構造 ....................................................................................................... 2

2.1.2 設計依據 ....................................................................................................................... 2

2.1.3 路基填土與壓實 ........................................................................................................... 2

2.2 軟基處理 .............................................................................................................................. 3

2.3 路基防護 .............................................................................................................................. 4

2.4 支擋結構設計 ...................................................................................................................... 4

2.5 路面結構設計 ...................................................................................................................... 6

2.5.1. 路面結構組成 ............................................................................................................. 6

2.5.2 路面類型 ....................................................................................................................... 6

2.5.3 瀝青路面設計 ............................................................................................................... 7

2.5.4 水泥路面設計 ............................................................................................................... 8

2.5.5 路面比選 ....................................................................................................................... 9

2.6 路基土石方數量計算及調配 ............................................................................................ 10

2.6.1 橫斷面面積計算 ......................................................................................................... 10

2.6.2 土石方數量計算 ......................................................................................................... 11

2.6.3 路基土石方調配 ......................................................................................................... 11

3 排水設計 ................................................................................................................................... 15

3.1 公路排水設計的內容 ........................................................................................................ 15

3.2 設計依據 ............................................................................................................................ 15

3.3 路基排水設計 .................................................................................................................... 15

3.3.1 地表排水設備的類型 ................................................................................................. 15

3.3.2 邊溝設計 ..................................................................................................................... 15

3.3.3 排水溝設計 ................................................................................................................. 16

3.4 路面排水設計 .................................................................................................................... 16

3.4.1 路面表面排水 ............................................................................................................. 16

3.5 涵洞設計 ............................................................................................ 錯誤!未定義書簽。

3.5.1 涵洞分類及各種構造型式涵洞的適用性和優缺點 ................. 錯誤!未定義書簽。

3.5.2 涵洞選用原則 ............................................................................. 錯誤!未定義書簽。

3.5.3 涵洞擬定 ..................................................................................... 錯誤!未定義書簽。 致謝 ............................................................................................................... 錯誤!未定義書簽。

1.6 橫斷面設計

公路的橫斷面,是指公路中線上各點的法向切面,它是由橫斷面設計線和地面線所構成的。其中橫斷面設計線包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝邊坡、截水溝、護坡道以及隔離柵、環境保護等設施。

公路橫斷面的組成和各部分的尺寸要根據設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件等因素。在保證必要的通行能力和交通安全與通暢前提下,盡量做到用地省、投資少,使道路發揮其最大經濟效益與社會效益。

道路橫斷面的布置及幾何尺寸應能滿通、環境、城市面貌等要求,橫斷面設計應滿足以下一些要求:

(1)設計應符合公路建設的基本原則和現行《公路工程技術標準》規定的具體要求。

(2)設計時應兼顧當地農田基本建設的需要,盡可能與之相配合,不得任意減、并農

田排灌溝渠。

(3)路基穿過耕種地區,為了節約用地,如當地石料方便,可修建石砌邊坡。

(4)沿河線的橫斷面設計,應注意路基不被洪水淹沒或沖毀。

1.6.1 路基寬度的確定

路基寬度是指公路路幅頂面的寬度,即兩路肩外緣之間的寬度,公路路基寬度為行車到與路肩寬度之和。

根據規范,二級公路采用單幅路形式,行車道寬2×3.5m,硬路肩寬度:2×0.75m,土路肩寬度:2×0.75m。路基寬:7+1.5+1.5=10m,路拱坡度2%。

布置如下圖4-1所示: 土

肩硬路肩行車道行車道硬路肩土路肩

圖4-1 路基設計簡圖

1.6.2 路堤和路塹邊坡坡度的確定

由《公路路基設計規范》,結合實際的工程地質條件綜合考慮:路堤邊坡坡度取為1:

1.5~1:1.75;路塹邊坡取為1:0.5~1:0.75。

1.6.3 超高與加寬

2 路基路面設計

公路路基是路面的基礎,它是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物,承受由路面傳來的荷載,必須具有足夠的強度、穩定性和耐久性。

2.1 一般路基設計

2.1.1 路基的類型和構造

(1)路堤

路基設計標高高于天然地面標高時,需要進行填筑,這種路基形式稱為路堤。按填土高度的不同,劃分為高路堤、矮路堤和一般路堤。路基邊坡坡度取1:1.5和1:1.75,在路基的兩側設置邊溝。高路堤的填方數量大,占地多,為使路基穩定和橫斷面濟濟合理,可以在適當位置設置擋土墻。為防止水流侵蝕和坡面沖刷,高路堤的邊坡采取適當的坡面防護和加固措施。

(2)路塹

路基設計標高低于天然地面標高時,需要進行挖掘,這種路基形式稱為路塹。挖方邊坡根據高度和巖土層情況設置成直線或折線,一般坡度取1:0.5和1:0.75。挖方邊坡的坡腳設置邊溝,以匯集和排除路基范圍內的地表徑流,路塹的上方設置截水溝,以攔截和排除流向路基的地表徑流。

(3)半挖半填路基

半挖半填路基兼有路堤和路塹的特點,上述對路堤和路塹的要求均應滿足。

2.1.2 設計依據

《公路路基設設計規范》

《公路工程技術標準》

2.1.3 路基填土與壓實

(1)填土的選擇

路基的強度與穩定性,取決于土的性質和當地的自然因素。并與填土的高度和施

工技術有關。在填土時應綜合考慮,據《路基設計規范》可知,二級公路的路基填料最小強度和最大粒徑如下表:

路基壓實度及填料要求表

(2)不同土質填筑路堤

如透水性較小的土層,位于透水性較大的土層下面,則透水性較小的土層表面應

自填方軸線向兩邊做成不小于4%的坡度。如透水性較大的土層位于透水性較小的土層下面,則透水性較大的土層表面應做成平臺。為了防止雨水沖刷,可覆蓋透水性較小的土層。允許使用取土場內上述各種土的天然混合物。水的土與不透水的土,

不能非成層使用,以免在填方內形成水囊。

(3)路基壓實與壓實度

路堤填土需分層壓實,使之具有一定的密實度。土的壓實效果同壓實時的含水量

有關。對于路基的不同層位應提出不同的壓實要求,上層和下層的壓實度應高些,中間層可低些。

據《路基設計規范》,高速公路路基壓實度應滿足下表:

路基壓實度(重型)要求表

軟土地基,通常情況下地基承載力達不到其上面構造物要求的承載力,或雖在建筑物施工時能達到要求,但在后期使用過程中由于地基本身的原因或水的原因,使地基失穩,

造成路面嚴重破壞,處理好路基,是設計的重大環節。公路是一條帶狀的承受動靜兩種荷載的特殊人工建筑物,由于它分布較廣,使用要求較高,因而對地基提出了較高的要求。

本設計所經過的路段除田間地段有淤泥的不良地段外,其它地段的地基承載力很好,地質也良好。對于有淤泥層的地段,由于深度都在3m以內,一般通過清淤泥換填法進行處理。填料采用碎石土,石渣等,其上鋪0.5m的砂礫墊層土工隔柵。

對于地質條件差,且在路基范圍內有少量地下水滲出的土質地段,邊坡采用護面墻進行防護。

2.3 路基防護

路基防護是確保道路全天候使用,使路基不致因地表流和氣候變化而失穩的必要工程措施,是路基設計的主要項目之一。

路基的防護的方法,一般可分為坡面防護和沖刷防護兩類。坡面防護主要有植物防護和工程防護兩類。對于土路堤的坡面鋪砌防護工程,最好待填土沉實或夯實后施工,并根據填料的性質及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平,坑洼處應填平夯實。沖刷防護有間接和直接防護兩類。對于沖刷防護,一般在水流流速不大及水流破壞作用較弱地段,可在沿河路基邊坡設砌石護坡、石籠和混凝土預制板等。

(1)路堤邊坡防護

路堤高度小于3米邊坡均直接撒草種防護;路堤高度大于3米均采用方格網植草護坡,具體尺寸見圖紙《路堤方格網植草防護圖》。

(2)路塹邊坡防護

路塹高度小于3米邊坡均直接撒草種防護;路塹高度大于3米均采用人字形骨架植草護坡。

2.4 支擋結構設計

(1)擋土墻的用途

擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩定的建筑物。在公路工程中廣泛應用于支擋路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。

(2)擋土墻的類型及適用范圍

擋土墻類型分類方法較多,一般以擋土墻的結構形式分類為主,常見的擋土墻形式有:重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。按照墻的設置位置,擋土墻可分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻。

路肩墻或路堤墻設置在高填路堤或陡坡路堤的下方,可以防止路基邊坡或基底滑動,確保路基穩定,同時可以收縮填土坡腳,減少填方數量,減少拆遷和占地面積,以及保護臨近線路已有的重要建筑物。

路塹擋土墻設置在塹坡底部,主要用于支撐開挖后不能自行穩定的邊坡,同時可減少挖方數量,降低邊坡高度。

(3)本路段擋土墻設置

在路段K0+960~K1+100右側,為收縮坡腳、加強路基的穩定性,設置擋土墻長140m,高2~4m,具體布置及構造見《擋土墻布置圖》和《擋土墻構造圖》。

(4)擋土墻排水設施

擋土墻的排水處理是否得當,對巖石或土坡的穩定性影響很大,直接影響到擋土墻的安全與使用效果。擋土墻的排水設施通常由地面排水和墻身排水組成。地面排水,主要是防止地表水滲入墻背填料或地基。因此,可設置地面排水溝以截留地表水。夯實回填土頂面和地表松土,以減少雨水和地面水下滲,必要時應加設鋪砌,采取封閉處理。為防止地表水滲入地基,可夯實墻前回填土及加固邊溝等。墻身排水,主要是為了迅速排除墻后積水。通常是在非干砌的擋土墻墻身的適當高度處設置一排或數排泄水孔。設計中采用10×10cm的方形孔,間距為2m。最下一排泄水孔的底部距地面30cm。

沉降縫和伸縮縫:為防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂,應根據地基地質條件及墻高、墻身斷面的變化情況,設置沉降縫。為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產生裂縫,須設置伸縮縫。

通常,把沉降縫和伸縮縫結合在一起,統稱為變形縫。設計中,沿墻身10m設置一道變形縫,縫寬20mm,縫內沿墻內、外、頂三邊填塞瀝青麻筋,塞入深度不應小于15cm。

(5)擋土墻施工注意事項

①施工前應做好地面排水工作,保持基坑干燥;

②基坑開挖后,若發現地基與設計情況有出入,應按實際情況調整設計;

③墻趾部分的基坑,在基礎施工完后應及時回填夯實,并做成不小于4%外傾斜坡,以免積水下滲,影響墻身的穩定;

④漿砌擋土墻的砂漿水灰比必須符合要求,灰漿應填塞飽滿,漿砌擋土墻應錯縫砌筑,填縫必須緊密,不得做成水平通縫,墻趾臺階轉折處,不得做成豎直通縫;

⑤墻體應達設計強度的75%以上,方可回填墻后填料;

⑥回填前,應確定填料的最佳含水量和最大干密度,根據碾壓機具和填料性質,分層

填筑壓實,壓實度應滿足設計要求;

⑦墻后回填必須均勻攤鋪平整,并設不小于3%的橫坡,利于排水。墻背1.0m范圍內,不得有大型機械行駛或作業,防止碰壞墻體,并用小型壓實機碾壓,分層厚度不得超過0.2m。

⑧墻后地面坡度陡于1:5時,應先處理填方基底(如鏟除草皮,開挖臺階等)再填土,以免順原地面滑動。

2.5 路面結構設計

2.5.1. 路面結構組成

⑴面層

面層是直接承受車輛荷載作用及大氣降水和溫度變化影響的路面結構層次,并為車輛提供行駛表面,直接影響行車的安全性、舒適性和經濟性。因此,面層應具有足夠的結構強度,抗變形能力,較好的水穩定性和溫度穩定性,而且應當耐磨,不透水;其表面還有良好的抗滑性和平整度。面層可由一層或多層組成;其上層可為磨耗層,其下層可為承重層、連接層或整平層。修筑面層所用的材料主要有:水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石混合料等。

⑵基層

基層主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力,并擴散到下面的墊層和土基中去。它應具有足夠的強度和剛度,具有良好的擴散應力的能力及足夠的水穩定性。基層厚度大時,可設為兩層,分別稱為上基層和底基層,并選用不同強度或質量要求的材料。修筑基層所用的材料主要有:各種結合穩定土、天然砂礫,各種碎石和礫石、片石,各種工業廢渣等。

⑶墊層

墊層介于土基與基層之間,將基層傳下來的車輛荷載應力加以擴散,以減小土基產生的應力和變形,阻止路基土擠入基層中,影響基層結構的性能。修筑墊層的材料強度不一定要高,但水穩定性和隔溫性能要好,常用的材料有:砂、礫石、爐渣、水泥或石灰穩定土等。

2.5.2 路面類型

按面層所用的材料來分,有水泥混凝土路面、瀝青路面、砂石路面等。高等級公路路面的特點是強度高、剛度大、穩定好、使用壽命長,能適應較繁重的交通量,一般采用水泥混凝土路面或瀝青路面。

2.5.3 瀝青路面設計

2.5.3.1 設計資料

⑴交通量年平均增長率按r=7%計,路段屬平原微丘,西南潮暖區(V2區) ⑵初始年交通量如下表:

交通量組成表

按設計彎沉值計算設計層厚度 :

LD= 33.1 (0.01mm)

H( 4 )= 15 cm LS= 34.9 (0.01mm);H( 4 )= 20 cm LS= 30.9 (0.01mm); H( 4 )= 17.3 cm(僅考慮彎沉)

按容許拉應力驗算設計層厚度 :

H( 4 )= 17.3 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求)

H( 4 )= 17.3 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求)

H( 4 )= 17.3 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求)

H( 4 )= 17.3 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求)

路面設計層厚度 :

H( 4 )= 17.3 cm(僅考慮彎沉); H( 4 )= 17.3 cm(同時考慮彎沉和拉應力)。 根據上述結果,干燥狀態下取二灰土厚度H( 4 )=18cm。

② 中濕狀態

按設計彎沉值計算設計層厚度 :

LD= 33.1 (0.01mm)

H( 4 )= 15 cm LS= 37.1 (0.01mm);H( 4 )= 20 cm LS= 32.7 (0.01mm); H( 4 )= 19.5 cm(僅考慮彎沉)

按容許拉應力驗算設計層厚度 :

H( 4 )= 19.5 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求)

H( 4 )= 19.5 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求)

H( 4 )= 19.5 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求)

H( 4 )= 19.5 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求)

路面設計層厚度 :

H( 4 )= 19.5 cm(僅考慮彎沉);H( 4 )= 19.5 cm(同時考慮彎沉和拉應力)。 根據上述結果,中濕狀態下取二灰土厚度H( 4 )=20cm。

⑼確定路面結構

①干燥狀態

---------------------------------------

中粒式瀝青混凝土 5 cm

---------------------------------------

粗粒式瀝青混凝土 7 cm

---------------------------------------

水泥穩定碎石 20 cm

---------------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 18 cm

---------------------------------------

土基

②中濕狀態

---------------------------------------

中粒式瀝青混凝土 5 cm

---------------------------------------

粗粒式瀝青混凝土 7 cm

---------------------------------------

水泥穩定碎石 20 cm

---------------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 20 cm

---------------------------------------

土基

2.5.4 水泥路面設計

2.5.4.1 設計資料

⑴交通量年平均增長率按r=7%計,路段屬平原微丘,西南潮暖區(V2區) ⑵初始年交通量如下表:

交通量組成表

其中,小汽車的前后軸都小于兩噸,在路面設計中因其軸載太小無需考慮。

確定路面結構

①干燥狀態

---------------------------------------

普通水泥混凝土 24cm

----------------------------------

5%水泥穩定碎石 20cm

----------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 15cm

----------------------------------

土基

②中濕狀態

---------------------------------------

普通水泥混凝土 24cm

----------------------------------

5%水泥穩定碎石 20cm

----------------------------------

石灰水泥粉煤灰土 18cm

----------------------------------

土基

2.5.5 路面比選

兩種路面的優缺點對比分析

(1)瀝青路面的優缺點

優點:

①瀝青路面由于車輪與路面兩級減振,因此行車舒適性好、噪音小;

②柔性路面對路基、地基變形或不均勻沉降的適應性強;

③瀝青路面修復速度快,碾壓后即可通車。

缺點:

①壓實的混合料空隙率大,耐水性差,宜產生水損壞,一個雨季就可能造成路面大量破損;

②瀝青材料的溫度穩定性差,脆點到軟化點之間的溫度區間偏小,包不住天然高低溫度,冬季易脆裂,夏季易軟化;

③瀝青是有機高分子材料,耐老化性差,使用數年后,將產生老化龜裂破壞; ④平整度的保持性差,不僅沉降會帶來平整度劣化,而且材料軟化會形成車轍。

(2)水泥混凝土路面的優缺點

優點:

①水穩定性較高,在暴雨及短期浸水條件下,路面可照常通行;

②溫度穩定性高,無車轍現象;

③水泥混凝土是無機膠凝材料,主要水化產物水化硅酸鈣既是其強度的主要來源,既耐老化,又無污染。但在更長時期,會與所有巖石一樣,產生風化現象,水泥石風化與瀝青老化相比,時間長10倍以上,不構成工程問題;

④平整度的保持期長;

⑤在相同技術和工藝水平下,水泥路面大修前的使用年限長。

缺點:

① 在相同平整度條件下,由于剛性路面不減振,因此行車舒適性不及瀝青路面;噪音較大,我國對低噪音水泥路面尚未開展研究和應用;

②在路基、地基變形或不均勻沉降條件下,易形成脫空,附加應力很大,極易產生斷裂破壞,對路基穩定性要求高,對不均勻沉降的適應性差。

③水泥路面強度高、硬度大,即使斷板后也難于清除,修復難度大,新澆筑面板的養護期較長。

鑒于瀝青路面對公路周圍的土地、地下水等會造成污染,造價要高于水泥路面;而修建水泥路面能促進當地經濟的發展,帶動當地經濟發展,也提升當地水泥的質量和知名度,所以選擇修建水泥路面。

2.6 路基土石方數量計算及調配

路基土石方是公路工程的一項主要工程量,在公路設計和路線方案比較中,路基土石方數量的多少是評價公路側設質量的主要技術經濟指標之一。在編制公路施工組織計劃和工程概預算時,還需要確定分段和全線的路基上石方數量。

地面形狀是很復雜的,填挖方不是簡單的幾何體,所以其計算只能是近似的,計算的精確度取決于中樁間距、測繪橫斷面時于點的密度和計算公式與實際情況的接近程度等。計算時一般應按工程的要求,在保證使用的前提下力求簡化。

2.6.1 橫斷面面積計算

路基填挖的斷面積,是指斷面圖中原地面線與路基設計線所包圍的面積,高于地面線者為填,低于地面線者為挖,兩者應分別計算,下面介紹幾種常用的面積計算方法。

①積距法:適用于不規則圖形面積計算

把橫斷面圖劃分成若干條等寬的小條,累加每一小條中心處的高度,再乘以條寬即為該圖形的面積。

將斷面按單位橫寬劃分為若干個梯形與三角形條塊,每個小條塊的近似面積為: Fi=bhi

則橫斷面面積:

當b=1m時,則F在數值上就等于各小小條塊平均高度之和Σhi。

要求得Σhi的值,可以用卡規逐一量取各條塊高度的累積值。當面積較大卡規張度不

夠用時,也可用米厘方格紙折成窄條代替卡規量取積距,用積距法計算面積簡單、迅速。若地面線較順直,也可以增大b的數值,若要進一步提高精度,可增加測量次數最后取其平均值。

②坐標法

已知斷面圖上各轉折點坐標(xi,yi),則斷面面積為:

A = [∑(xi yi+1-xi+1yi ) ] 1/2

坐標法的精度較高,適宜于用計算機計算。

計算橫斷面面積還有幾何圖形法、數方格法、求積儀法等。

2.6.2 土石方數量計算

若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近,則可假定兩斷面之間為一棱柱體其體積的計算公式為:

V=(A1+A2) L 2

式中:V——體積,即土石方數量(m3);

F1、F2——分別為相鄰兩斷面的面積(m2);

L——相鄰斷面之間的距離(m)。

此法計算簡易,較為常用,一般稱之為“平均斷面法”。

土石方數量計算應注意的問題:

(1)填挖方數量分別計算,(填挖方面積分別計算);

(2)土石方應分別計算,(土石面積分別計算);

(3)換土、挖淤泥或挖臺階等部分應計算挖方工程量,同時還應計算填方工程量;

(4)路基填、挖方數量中應考慮路面所占的體積,(填方扣除、挖方增加);

(5)路基土石方數量中應扣除大中橋所占的體積,小橋及涵洞可不予考慮。

2.6.3 路基土石方調配

土石方調配的目的是為確定填方用土的來源、挖方棄土的去向:以及計價土石方的數量和運量等。通過調配合理地解決各路段土石方平衡與利用問題,使從路塹挖出的土石方,在經濟合理的調運條件下移挖作填,達到填方有所“取”,挖方有所“用”,避免不必要的路外借土和棄上,以減少占用耕地和降低公路造價。

填方土源:附近挖方利用

借土

挖方去向:調往附近填方

棄土

(一)土石方調配原則

(1)就近利用,以減少運量:在半填半挖斷面中,應首先考慮在本路段內移挖作填進行橫向平衡,然后再作縱向調配,以減少總的運輸量。

(2)不跨溝調運:土石方調配應考慮橋涵位置對施工運輸的影響,一般大溝不作跨越調運。

(3)高向低調運:應注意施工的可能與方便,盡可能避免和減少上坡運土;位于山坡上的回頭曲線段優先考慮上線向下線的土方豎向調運。

(4)經濟合理性: 應進行遠運利用與附近借土的經濟比較(移挖作填與借土費用的比較)。

遠運利用的費用:運輸費用、裝卸費等

借土費用:開挖費用、占地及青苗補償費用、棄土占地及運費

為使調配合理,必須根據地形情況和施工條件,選用適當的運輸方式,確定合理的經濟運距,用以分析工程用土是調運還是外借。

土方調配“移挖作填”固然要考慮經濟運距問題,但這不是唯一的指標,還要綜合考慮棄方或借方占地,賠償青苗損失及對農業生產影響等。有時移挖作填雖然運距超出一些:運輸費用可能稍高一些,但如能少占地,少影響農業生產,這樣,對整體來說也未必是不經濟的。

(5)不同的土方和石方應根據工程需要分別進行調配,以保證路基穩定和人工構造物的材料供應。

(6)土方調配對于借土和棄土應事先同地方商量,妥善處理。借土應結合地形、農田規劃等選擇借土地點,并綜合考慮借土還田,整地造田等措施。棄土應不占或少占耕地,在可能條件下宜將棄土平整為可耕地,防止亂棄亂堆,或堵塞河流,損壞農田。

(二)土石方調配方法

土石方調配方法有多種,如累積曲線法、調配圖法及土石方計算表調配法等,目前生產上多采用土石方計算表調配法,該法不需繪制累積曲線圖與調配圖,直接可在土石方表上進行調配,其優點是方法簡捷,調配清晰,精度符合要求。該表也可由計算機自動完成。具體調配步驟是:

(1)土石方調配是在土石方數量計算與復核完畢的基礎上進行的,調配前應將可能影響運輸調配的橋涵位置、陡坡、大溝等注在表旁,供調配時參考。

(2)弄清各樁號間路基填挖方情況并作橫向平衡,明確利用、填缺與挖余數量。

(3)在作縱向調配前,應根據施工方法及可能采取的運輸方式定出合理的經濟運距,供土石方調配時參考。

(4)根據填缺挖余分布情況,結合路線縱坡和自然條件,本著技術經濟和支農的原則,具體擬定調配方案。方法是逐樁逐段地將毗鄰路段的挖余就近縱向調運到填缺內加以利用,并把具體調運方向和數量用箭頭標明在縱向利用調配欄中。

(5)經過縱向調配,如果仍有填缺或挖余,則應會同當地政府協商確定借土或棄土地點,然后將借土或棄土的數量和運距分別填注到借方或廢方欄內。

(6)土石方調配后,應按下式進行復核檢查:

橫向調運十縱向調運十借方=填方

橫向調運十縱向調運十棄方=挖方

挖方十借方=填方十棄方

以上檢查一般是逐頁進行復核的,如有跨頁調配,須將其數量考慮在內,通過復核可以發現調配與計算過程有無錯誤,經核證無誤后,即可分別計算計價上石方數量、運量和運距等,為編制施工預算提供上石方工程數量。

(三)關于調配計算的幾個問題

(1)經濟運距

填方用土來源,一是路上縱向調運,二是就近路外借土。一般情況調運路塹挖方來填筑距離較近的路堤還是比較經濟的。但如調運的距離過長,以致運價超過了在填方附近借土所需的費用時,移挖作填就不如在路堤附近就地借土經濟。因此,采取“調”還是“借”有個限度距離問題,這個限度距離即所謂“經濟運距”,其值按下式計算:

經濟運距 L經 = B+ L免 T

式中:B——借土單價(元/m3);

T——遠運運費單價(元/m3·km);

L兔——免費運距(km)。

由上可知,經濟運距是確定借土或調運的限界,當調運距離小于經濟運距時,采取縱向調運是經濟的,反之,則可考慮就近借土。

(2)平均運距

土方調配的運距,是指從挖方體積的重心到填方體積的重心之間的距離。在路線工程中為簡化計算起見,這個距離可簡單地按挖方斷面間距中心至填方斷面間距中心的距離計算,稱平均運距。

在縱向調配時,當其平均運距超過定額規定的免費運距,應按其超運運距計算土石方運量。

(3)運量

土石方運量為平均運距與土石方調配數量的乘積。單位:m3·km

在生產中,工程定額是將平均運距每10m劃為一個運輸單位,稱之為“級”,20m為兩個運輸單位,稱為二級,余類推,在土方計算表內可用符號①、②表示,不足10m時,仍按一級計算或四舍五人。于是:

總運量=調配(土石方)方數×n

式中:n——平均運距單位(級),其值為:

n = (L - L免)/ A

其中:L ——平均運距;

L免——免費運距。

在土石方調配中,所有挖方無論是“棄”或“調”,都應予以計價。但對于填方則不然,要根據用土來源來決定是否計價。如果是路外借土,那當然要計價,倘若是移挖作填調配利用,則不應再計價,否則形成雙重計價。因此計價土石方必須通過土石方調配表來確定其數量為:

計價土石方數量=挖方數量十借方數量

一般工程上所說的土石方總量,實際上是指計價土石方數量。一條公路的土石方總量,一般包括路基工程、排水工程、臨時工程、小橋涵工程等項目的土石方數量。對于獨立大、中橋梁、長隧道的土石方工程數量應另外計算。

具體計算及調配見《路基土石方數量計算及調配表》

3 排水設計

3.1 公路排水設計的內容

公路排水設計可劃分為四部分:

(1)橫向穿越路界排水——由涵洞、橋梁引排穿越路界的溪流、河道中的水;

(2)路界表面排水——指公路用地范圍內的表面排水,包括路面排水、中間帶排水、

坡面排水和由相鄰地帶或交叉道路流入路界內的排水等;

(3)路面結構內部排水——通過裂縫、接縫或面層空隙下滲到路面結構(面層、基層

和墊層)內部,或者由地下水或道路兩側滯水浸入路面內部的水分的排除或疏干;

(4)地下排水——危及路基穩定或影響路基強度的含水層地下水的排除或疏干。

3.2 設計依據

《公路路基設設計規范》

《公路排水設計規范》

《公路工程技術標準》

3.3 路基排水設計

3.3.1 地表排水設備的類型

(1)邊溝:設置在挖方路基的路肩外側,或低路堤的坡腳外側,用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。

(2)排水溝:用來引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。

3.3.2 邊溝設計

挖方路基及填土高度低于路基設計要求的臨界高度的路堤,在路肩外緣均應設計縱向人工溝渠,稱之為邊溝,其主要功能在于排泄路基用地范圍內地面水。邊溝內側邊坡坡度按土質類別采用1:1.0~1:1.5;梯形邊溝的底寬和深度不應小于0.4m。邊溝的縱坡度應盡量與路線縱坡保持一致。當路線縱坡坡度小于溝底所必需的最小縱坡坡度時,邊溝應采用溝底最小縱坡坡度,并縮短邊溝出水口的間距。

邊溝出水口的間距,一般地區不宜超過500m,多雨地區不宜超過300m。邊溝出水口的排放應結合地形、地質條件及橋涵水道位置,引排到路基范圍外,使之不沖刷路堤坡腳。

(1)設計流量的確定采用公式

Q=16.67?qF (3-1)

式中:Q——設計流量 m3;

q——設計重現期和降雨歷時內的平均降雨強度 ,min;

?——徑流系數;

F——匯水面積 ,km2。

3.3.3 排水溝設計

排水溝主要用于排泄來至邊溝、截水溝或其他水源的水流,以形成整個排水系統。排水溝的平面布置,取決于排水要求與當地地形。排水溝的布置,必須結合地形自然條件,因勢利導,平面上力求短捷平順,以直線為宜,必須轉向時,盡量采用較大半徑(10~20m以上),徐緩改變方向,保證水流舒暢;縱面上控制最大和最小縱坡,以1%~3%為宜,縱坡大于3%,需要加固,大于7%,則應改用急流槽。

(1)排水溝斷面形式:

排水溝一般為梯形斷面,其大小應根據流量確定,深度與寬度不小0.5米。排水溝邊坡視土質而異,一般在1:1-1:1.5。

排水溝溝底縱坡不小于0.5%,在特殊情況下允許減小到0.2%。

(2)排水溝的平面線形:

排水溝應盡量采用直線,如必須轉彎時,其半徑不小于10-20米,排水溝的長度根據實際需要而定,通常在500米以內。

(3)排水溝與水道的銜接。

排水溝采用梯形斷面,h=0.5m,b=0.5m,邊坡率m=1。水文水力計算同邊溝,在此不另行計算。

3.4 路面排水設計

路面排水由路面橫坡、路肩縱坡、攔水帶或路肩矩形邊溝,路肩排水溝、泄水口和急流槽等組成。路面排水設施的設計,按暴雨強度采用當地任意連續30min的最大徑流厚度(mm)。路面排水設計重現期規定:高速公路3—5年,一級公路2—3年,二級公路1—2年。

3.4.1 路面表面排水

路面表面排水的主要任務是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走,以免造成路面積水而影響安全。

篇2

從近年來畢業設計教學的實踐環節了解到,道路工程專業畢業生的畢業設計普遍屈從于土木工程的方向。在其畢業設計的過程中主要遵從這么幾種模式。在指導老師安排題目后,開始實行畢業設計、英文論文翻譯以及設計報告,然后就是開始實行畢業論文的設計。通常情況下,該專業的學生都是每人一題。每個學生都是在指導教師的監督下完成設計道路工程專業的學生通常在接到論文設計的題目后,立即投入到畢業的設計工作中。在學校要求下采取相應的措施完成畢業設計。首先,實行畢業設計動員與畢業設計過程說明。在此過程中,學校會給學生布置遠期目標與近期目標。學生在各項轉杯工作完成后,就會立即到現場實行畢業設計。該專業學生的畢業實習通常會在道路工程,學生主要選擇高速公路。在學生實習的過程中,學生在專家講解、現場勘察、教師講解等環節中,進一步了解道路工程施工的每一環節。這樣學生就會對道路工程有一個全面立體的認識。在此環節之后,學生就會進入到畢業設計的階段。按照施工現場繪制出一份地形圖。進而確定道路的終點與等級。這樣學生就會對道路工程的相關規定有一個清晰明了的認識,從而積極投入到畢業設計中。通過系統的分析,就可以了解當前道路工程專業的畢業設計都是經過這么一個模式來實行。從現場到設計的各個環節,學生都有一定的掌握,進而也就在自己認識的基礎上開始畢業設計。

3道路工程專業畢業設計改進模式

通過前文的分析中就可以了解到,道路工程畢業設計在學生實習的過程中容易出現兩個問題。首先,畢業設計觀念出現問題。其次,畢業設計實踐出現問題。如果在這兩方面進行改進,將對學生的畢業設計非常有幫助。

3.1科學組織畢業實習

在大四學生面臨畢業的過程中,學校應當科學的組織學生開展畢業實習工作。應當盡量加長學生實習的時間,這樣才能讓學生充分的了解施工現場,對施工企業與企業文化有一定的認識。學校通過科學的組織學生參與畢業實習,就能夠讓學生深刻體會施工單位的日常工作。如此學生才有充足的學生與技術人員進行溝通。另外,教師在組織實習的過程中應當做好收集信息工作。促使畢業實習實踐過程與感受相互印證。當然科學組織學生開展實習工作,教師的畢業設計題目就應當盡可能做到完整、綜合,理論聯系實際。進而充分挖掘學生的潛在能力。這樣不僅加強了學生的綜合素質,也使其在完成畢業設計的過程中,能夠創新思維,將所學知識應用到畢業設計中。

3.2監督控制學生畢業設計工作

在學生實踐的過程中,學生的別一設計不應當與教師的交流相脫節。學生與教師之間形成良好的溝通交流,才能夠保證對學生的畢業設計監督工作。但是該項工作應當建立在有效的控制基礎上。由學校督導組、學院督導組、教研室、指導教師四機構組成,從畢業設計各個階段、每個過程,全方位對學生工作進行監督和掌控。學校的實際監督能力已經成型,而指導教師環節部分還需加強。因此,應該在畢業設計指導書的基礎上,嚴格按照要求進度進行監督。在中期階段對學員的實作情況進行中期考核,在整個畢業設計過程中,要求學生不斷的跟進畢業設計的工作實際情況,并擬定一份計劃,按照指導老師的要求,既要認真負責,定期檢查,在關鍵問題上把好關、作好導向工作,又要對學生放手鍛煉,充分發揮他們的主動性、創造性。在學生實習的過程中,監督控制學生的實踐,才能夠保證學生的畢業設計獲得良好的效果。

篇3

“十一.五”期間,國家在基礎設施建設領域投入了大量的資金,人力和物力用于國家的交通基礎設施建設和完善,一條條寬敞的道路和一座座美麗的橋梁拔地而起,成績顯著;‘“十二.五”期間,國家還將進一步加大交通基礎設施建設,因此,無論是國家,還是市場對于交通專業人才的需求量較大。因此,各高校也紛紛開設了道路與橋梁專業,該專業主要是培養掌握道路與橋梁工程基本理論和知識,培養具備崗位職業能力,從事道路與橋梁工程生產一線技術與管理工作的高級技術應用性專門人才的專業。通過為期年的學習,我系統的學習了道路與橋梁工程基本理論和知識,主要學習了道路工程制圖、工程力學、土力學與基礎、水力與水文、公路建筑材料、工程地質、道路橋梁工程技術、道路工程、橋涵工程、道橋工程計量與計價、道橋工程施工技術與施工組織、道路建筑材料、公路勘測技術等課程,并在導師的耐心指導下,順利完成畢業論文的寫作工作。

二、學習收獲

通過在學校的系統學習,我收獲頗多,具體有以下幾個方面

1、思想收獲。隨著社會的快速發展,市場競爭越來約激勵化,要想在激烈的市場上獲得生存,就必須努力提高自我的素質和自我的綜合競爭力,因此,只有通過學習才能促進自我的素質和競爭力的提升,才能使自己掌握技術,實現自我內涵素質的提升,所以,要注重學習,要有終生學習的意識,這樣才能使自己立足于社會,才能促進自己的快速發展和提升。總體來說,通過在學校的系統學習,使得自我的綜合素養得到提升,自我的人生觀、世界觀和價值觀得到改變,自己更加明白世理、理性的認識社會,促進自己在道德修養和文化素質方面的提升。

2、理論收獲。在學校學習的這幾年的時間里,我逐步對道路與橋梁專業相關理論專業知識有了較深的認識和收獲,并通過對專業課程的認真學習,使我深深地喜歡上了建設行業。隨著我國大建設、大發展,工程建設越來越成熟和規范,使我認識了行業發展的潛力很大,我暗暗下定決心,學好扎實的理論知識。只有擁有過硬的專業知識,才能在自己的專業領域里發揮的游刃有余,實現自身價值。

3、技術收獲。在學校學習期間不僅認真學習專業理論知識,在專業技術方面也收獲很多。在老師的教導下我認真進行各項實踐,將理論知識付諸實踐并逐步熟煉掌握,達到了理論和實踐相互結合的目的。此外,由于很多學習任務是通過網絡進行的,因此,我的使用計算機的技術得到了提升,得到了發展,尤其是對于計算機網絡的運用相比以前有了很大程度的提高,在此我要深深感謝我的母校。

三、在工作中的運用

目前,我在有限公司工作,工作的主要任務是開展工地試驗的各項檢測性工作,在工作中,我運用所學的專業知識,積極解決工作中各種問題,并和同事們共同研究各種難題,在以往,沒有系統性的學習前對于一些問題只知道是這樣,但不知道為什么會這樣,通過專業學習逐漸掌握其原理,現在對于一些工作中的問題,不僅知道其所然,更知道為何其所然。因此,通過將所學知識靈活運用,將理論知識轉化為專業技能并上升為工作能力,成功運用到工作中,解決工作中難題和問題,這些讓我覺得工作很開心,很有價值和成就感。

四、工作總結

在工作中通過自己的努力,我雖得到領導和同事的肯定,也給了我前進的信心和動力。但自己知道要想把工作做好,還要不斷在工作中學習和提高。才能適應社會和行業發展的需要。不能總停留在以前的專業技術水平上,要經常觀注行業動態,了解行業新技術,不斷提高自己,滿足自身專業技術水平的需要。因此,除了熟練掌握現在專業知識,還要在行業領域里不斷的提高和突破自己,不僅要提高專業理論知識,在專業技術上也要做到自我創新,只有創新才能立于行業不敗之地,使自己不斷得到提升。

五、下步的設想

下步學習主要方向是經常了解工程建設行業的信息,如國家政策,大型工程項目,要多看,多想,多實踐并且要常到書店買些本專業的書籍來讀,使自己在專業理論上得到更高的提升,擴大知識面和視野。并及時了解行業動態,撐握行業發展方向,為下步更好地工作打下基礎。

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中圖分類號:G642.477 文獻標志碼:A 文章編號:

10052909(2013)04012104

本科畢業設計是本科教學計劃的重要組成部分,是全面檢查學生四年大學知識積累、應用和創新能力的重要手段,也是培養學生理論聯系實際和鍛煉學生獨立工作能力的有效辦法[1]。道路橋梁與渡河工程專業畢業設計的目標是通過畢業設計,提高學生在計算、繪圖、查閱文獻、使用規范手冊和編寫技術及計算機輔助設計等方面的基本技能,掌握道路橋梁及渡河工程的設計原則、設計方法和步驟,并樹立正確的設計思想以及認真嚴謹、實事求是、刻苦鉆研、勇于創新的作風,為交通行業的基本建設事業服務。

然而,近年來,由于種種原因,畢業設計這一教學環節僅流于形式,該專業畢業設計質量急劇下滑,學生未能通過畢業設計真正提高實踐能力,嚴重影響了人才培養的質量。這一現狀已經引起高等教育領域專家和領導的高度重視,如何提高和保證道路橋梁與渡河工程專業本科畢業設計的質量已成為亟待解決的問題。筆者根據幾年來在指導道路橋梁與渡河工程專業本科畢業設計過程中發現的一些實際問題,對提高該專業畢業設計質量作了一些思考。

一、道路橋梁與渡河工程專業畢業設計現狀及存在的問題

盡管目前很多開設道路橋梁與渡河工程本科專業的高校對該專業的畢業設計給予了足夠的關注和重視,但畢業設計環節質量滑坡現象仍然存在,究其原因主要存在以下幾個問題。

(一)指導教師隊伍力量薄弱

一方面,由于高校擴招,畢業生人數增長加快,教學資源緊張,指導教師的數量滿足不了畢業設計工作的需要,特別是本科教學評估要求每位教師指導學生不得超過十人,不管是道路工程方向、橋梁工程方向,還是渡河工程方向的畢業設計,都要求學生一人一題,使得畢業設計指導教師數量缺口更大,以前一名指導教師一般指導三五名學生,現在一名教師須指導十幾名學生。另一方面,高校大多數指導畢業設計的教師承擔有大量的教學任務和科研任務,有的還有行政工作,由于精力和時間都無法保證,因而無法實現師生之間的有效溝通,從而影響畢業設計的指導質量。由于指導教師人數少,許多剛入職的青年教師也被安排指導畢業設計。青年指導教師雖然熱情高,認真負責,但缺乏專業實際工作經驗,解決專業實際問題的能力和創新能力有限,因而在畢業設計過程中對學生實踐能力、科研能力和創新能力等的培養都大打折扣,最終導致畢業設計總體質量不高[2]。

(二)畢業生就業壓力大

目前,盡管中國交通基本建設事業處于蒸蒸日上的發展階段,但高等院校連年擴大招生,導致交通運輸行業畢業生人數不斷攀升、人才市場供大于求。大學生就業壓力較大,在大三時學生就開始憂心將來的就業去向,到了大四就表現得更為突出[3]。大部分同學在大四下學期的主要任務就是找工作,而這段時間恰恰處于畢業設計階段,致使學生在畢業設計上所投入的精力有限,因此嚴重影響了他們的畢業設計質量。

(三)畢業設計選題不當

選題是完成畢業設計的第一步,也是非常重要的一個環節,關系到對學生創新精神與實踐能力的培養。道路橋梁與渡河工程專業畢業的學生面臨去施工單位、設計單位、監理單位、檢測單位和科研院所等多項選擇,而以往畢業設計的選題比較單一,僅偏重于道路橋梁設計部門使用,單一的選題嚴重束縛了學生的學習積極性,不利于學生專業綜合素質的全面提高,也不利于學生畢業后在工作崗位上迅速上手,發揮才干。另外,有的畢業設計題目缺乏創新性,大多數題目仍偏重于施工組織設計以及簡單的結構設計,而且涉及的實際工程較少,這對于培養學生的創新能力以及綜合運用知識的能力是遠遠不夠的。在以往畢業設計選題中,還存在選題范圍過窄和過于寬泛的現象,選題范圍過窄,畢業設計工作量明顯不足,但選題過于寬泛,學生又難以把握和深入。此外,由于畢業設計要求一人一題,且3年內不能重復,使得教師把一個學生可能完成的內容分解為多個,致使選題內容偏離教學大綱的要求[4]。

(四)學生文獻查閱能力較差

道路橋梁與渡河工程專業優秀的畢業設計應該是在查閱大量相關文獻的基礎上完成的,在畢業設計從選題、開題報告到撰寫的整個過程中,文獻檢索是貫穿于始終的,是影響畢業設計質量的重要因素。通過查閱大量的相關文獻,可以使學生了解課題相關領域的研究新動向、現狀以及存在的現實問題等。然而,目前很多畢業生不善于查閱資料、文獻和利用工具書。在網絡發達的今天,學生利用網絡資源查閱期刊、雜志等資料的能力并未有顯著的提高,更有部分學生甚至不會利用學校的數字圖書館查閱文獻資料;即使引用文獻也較為陳舊,不能反映該領域最新的研究成果和發展趨勢,從而直接影響到畢業設計的質量。

(五)學生重視程度不夠

學生對畢業設計的目的、作用和意義理解不全面,對其重要性認識不深刻,認為畢業設計只是走形式,抱著蒙混過關的心理,僅僅把完成畢業設計當成一項任務,沒有把畢業設計看作自身知識、能力及綜合素質訓練和展示的一個重要過程,對于為什么要撰寫畢業設計、畢業設計與學業水平和學位證書之間有何關系、畢業設計與未來發展之間有何聯系等問題,大部分學生從來都沒有思考過,對畢業設計不夠重視[5]。其主要表現在對課題不作認真細致的研究,開題報告流于形式,具體設計方案僅是框架,研究目標不明確,內容不具體,方法無創新。在完成畢業設計過程中普遍存在時間精力投入不足,不能按照規定的時間和要求完成畢業設計的各個環節,以致設計質量不高。

參考文獻:

[1] 汪強. 本科畢業設計(論文)質量下降的原因及對策探討[J]. 山西財經大學學報,2012,34 (1): 230-231.

[2] 楊文海,張巍巍,康迎賓. 提高水利專業畢業設計教學質量的方法研究[J]. 華北水利水電學院學報:社科版,2012,28 (6): 179-181.

[3] 武衛莉. 提高大學生畢業設計(論文)的教學質量研究[J]. 實驗技術與管理,2012,29 (2): 153-155.

[4] 王昕,呂子珍,李殿云. 提高畢業設計(論文)質量管理模式的建立[J]. 長春工業大學學報:高教研究版,2012,33 (4): 100-102.

[5] 劉中山,宋桂林. 構建網絡教學平臺提高學生畢業論文(設計)質量[J]. 河南科技學院學報,2012(6): 85-88.

[6] 卞梁,裴星洙,馬劍. 加強原創性檢查提高土木工程畢業設計質量[J]. 東南大學學報:哲學社會科學版,2012,14(增): 212-213

Quality control of graduation design of road, bridge and rivercrossing engineering

ZHANG Peng, LI Qingfu, ZHANG Tianhang

(School of Water Conservancy and Environment Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, P. R .China)

篇5

實踐教學與理論教學緊密聯系,是在教師指導下以實際操作為主,使學生獲得感性知識和基本技能,提高綜合素質的一系列教學活動的組合,它包括實驗、實習、設計、工程測繪、社會調查等。實踐性是其最主要的特點[2]。實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑,是培養具有創新意識的高素質工程技術人員的重要環節,是理論聯系實際,培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺,有利于學生素養的提高和正確價值觀的形成。

教學經驗發現,學生在整個理論教學的過程中會感到枯燥,不知道所學的知識有何用途,所學的理論用來解決何種問題。這就要求在實際教學過程中,教師將理論知識與實際工程緊密結合,不斷激發學生學習興趣,使學生從實際工程案例入手,明確所學知識的用途,從而加深對所學理論的理解。

(二) 課程本身的特點對實踐教學的需要

路基路面工程學本身是一門實踐性很強的課程,其基本理論源自于實踐又為工程實踐服務,理論也隨著工程實踐的發展而不斷完善[3]。這就決定了該課程教學過程中的理論教學與實踐教學密不可分。該課程理論知識點眾多,如果試圖通過理論教學將路基路面工程學的基本理論傳遞給學生,一般不會獲得很好的效果,往往事倍功半。道路工程延綿數百公里甚至上千公里,經過不同的公路自然區劃,跨越不同地質條件、氣候條件和生態環境的區域,其設計不僅要求學生具有專門的理論知識,還要求學生具備解決實際工程問題的應變能力,并創新性地解決實際問題。因而,路基路面工程學的實踐教學顯得尤為重要。

(三) 不確定性知識觀要求對傳統的教學模式進行改革

要培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才,這就要求教師在教學中培養學生的不確定性知識觀,讓學生能充分認識到知識的正確性是有條件的,即知識不一定是客觀世界的真理性反映[4-5]。伽利略的理想實驗證明了“力是改變物體運動狀態的原因”,但是,在此之前人們一直認為“力是維持物體運動狀態的原因”。通過實踐教學,讓學生認識到理論中的確定性與實踐中的不確定之間的關系,從實踐中找到不確定性的原因,從而激發學生的創新精神,提高學生的實踐能力。

事實上,傳統的教學模式在很多地區、很多高校中依然占據主導地位,只注重傳授基礎知識,“灌輸式”的教學方法依舊盛行。這就導致學生信息和知識的獲取主要來自于教師、教材和文獻資料,是一種間接的獲取方式,缺乏對事物本質的直接認識。然而,人對事物的理解依賴于既有經驗,間接獲取信息將不可避免地對事物認識產生偏見。只有認識到了客觀事物的本質規律,才能做出正確的判斷。實踐教學能讓學生獲取第一手信息資料,直觀地認識客觀事物本身。

(四) 企業單位對學生專業知識應用的反響

隨著我國高等級道路與鐵道工程、機場建設的飛速發展,該領域對道路工程師的需求越來越大,諸多高校路基路面工程學課程也應運而生。從近些年本科生畢業后的工作去向來看,受聘于設計單位的畢業生比例逐漸減少,受聘于施工企業的畢業生比例逐年增加(以中交、公路勘察設計研究院系列單位,省交通規劃設計院系列單位,中鐵勘察設計院和中鐵建系列單位,中國建筑和湖北路橋集團有限公司等對口專業用人單位為調研對象)。現今的用人單位大多要求新進人員應具有一定的工程經驗,能盡快勝任崗位工作,而剛畢業的大學生,由于缺乏實踐經驗,對工程問題的理解不夠深入而被用人單位拒之門外。這種現象也反映出實踐教學的重要性。通過在國內30多所高校路基路面工程學課程調查發現(調查對象為學習該課程的學生),75%的高校,該課程實踐教學所占比例不足20%,部分高校甚至沒有開展本科生的實踐教學環節。有些高校即使開展了,其形式簡單,以參觀為主,學生未能實際參與,實踐活動與企業的生產、科研聯系不緊密。國內的高校中很多學校開設該專業課程是基于近些年道路建設的快速發展和學生就業考慮,但是在課程教學上依然采用傳統的教學模式,以理論教學為主,甚至只有理論教學,缺少實踐教學。教學內容與工程實踐結合不緊密,計算理論與工程實際中存在一些差別,最新的設計技術未能及時引入課程體系,導致學生對實際工程的認識一直處在理論階段。

二、 實踐教學改革的思路和方法

(一)改革的根本是要突破傳統的教學模式

傳統的教學模式以理論教學為主(有的甚至是純理論教學),以考試和出勤率作為考核手段,這就導致學生只是簡單地對知識進行記憶加上一定程度的理解。然而,學生的認知過程包含記憶、理解、運用、分析、評價和創造六個維度。在現有教學模式中學生缺乏將“公共知識”轉化為“個人知識”的運用、分析和評價階段,更不會對原有的知識進行創新。只有將以符號形式存在的“公共知識”轉化成“個人知識”,才具有發展價值。路基路面工程學課程教學不是要求學生接受知識自身固有的假定意義,而是引導學生通過多元學習活動,建立個人獨特的思維方式和學習方式,進而結合實際工程對基本理論加以運用、分析、評價,甚至進行理論創新和實踐創新。因此,要突破課堂純理論教學的束縛,設計開放的教學模式,重視學生實踐與創新能力的培養。

(二) 采用靈活的方式將課程導入

學習動機決定、指引并維持學生的學習活動。因此,教學過程中教師的根本作用不是“告訴”知識,而是采用合適的方式激發學生興趣,激勵學生自主學習。這就要求教師采用靈活的方式將課程導入,培養學生自主學習的習慣。總體上要把握以下幾個要點:(1)明確闡釋學習目標,目標既有挑戰性又能實現;(2)顯示當前所學知識與當前學業和實際工程之間的關系;(3)學習材料與學習興趣相聯系;(4)提供真實的、現實世界中的具體任務;(5)指明并“獎賞”教師重視的學習活動;(6)及時反饋,提供讓學生成功和反思的機會。

筆者結合教學經驗列舉幾個簡單例子:在討論公路自然區劃和劃分依據之前,先讓學生熟悉全國地圖,了解各區域的基本地質條件和氣候條件之間的差異性;在討論行車荷載這部分知識之前,設置一個交通調查表,讓學生在學校周邊的路口進行一個單位時間的交通量調查分析;在討論路基設計之前,先讓學生收集自己在生活中見到的各種路基形式,拍照并歸納其特點;在分析路基穩定性時,從實際工程案例入手,讓學生自己也去查找或發現一些路基失穩的工程案例,先思考失穩的原因和提高穩定性的措施,再討論穩定性分析方法。教師可以結合學生特點和學校資源,采用靈活的課程導入方式來激發學生的學習興趣,維持學生自主學習的動力。

(三) 學生作為主體參與,自我構建

教學過程中應該以學生為主體,教師的主要任務是設計學習的情境,激發學生自主思考、探索的興趣。教師不再是課程教學的主導者和控制者,而是學生學習的組織者和促進者。學生不是一個需要填滿的罐子,而是一個需要點燃的火種。實踐教學過程中,教師要為學生提供目標導向性的學習,讓學生多看、多動手、多思考、多提問,為學生提供有針對性的反饋,既要按重要程度反饋,也要按照錯誤類型反饋,而不是直接介紹看到的現象并解釋其規律,要讓學生真正參與其中,自主認識客觀規律。

(四)教學與科研相結合

路基路面工程學課程的教學應該圍繞培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才這一核心思想,積極響應當前教育改革的要求,在課程的教學中注重培養學生的創新精神和實踐能力。如果教學過程傾向于增加學生的基本知識,而忽視了創新精神和實踐能力的培養,那么培育的“人才”不具備社會活力,難以適應當前社會快速發展和不斷革新的需求。從教師的角度來看,教學中教師應該將理論教學與工程前沿的科學問題相結合,將自己的科研課題與理論教學結合,鼓勵學生發現問題、思考問題、分析問題。此外,教師應引導學生積極參與相關的科研課題,從實踐中培養學識分析問題和解決問題的能力。

(五)教學改革循序漸進

路基路面工程實踐教學改革勢在必行,然而教學改革應循序漸進,切忌急功近利,走向另一個極端。首先是教師教學思想的轉變。實踐教學改革是對傳統教學理念的變革,修正以純理論教學為主的灌輸式教學思想。從教師權威的滿堂灌到啟發式教學,再到探究式教學,一步一步轉入正確的改革方向。其次,實踐教學應以學生為主體,充分利用實驗室資源,多開展課程實驗,如路基路面材料的力學性質實驗等。讓學生多動手、多動腦,教師對學生進行適當指引。最后,教學方式的改變和學生學習方式的改變都需要一個相互適應的過程。因此,在進行教學效果和學生成績的評價過程中,也要逐步增大實踐教學的考核比重。

三、實踐教學方法的探討

路基路面工程學課程的實踐教學方法主要包括實驗課程、課程設計和實習等幾個方面,下面將具體討論這些實踐教學方法。

(一)實驗課程

實驗課程對提高學生的學習興趣,加深學生對理論知識理解,培養學生的實踐能力和創新精神具有重要的作用。路基路面工程學本身就是一門實踐性很強的課程,很多內容都需要借助實驗方法才能讓學生理解。例如,路基土的物理性質和力學性質、路基壓實度、路基承載力、路基回彈模量、路面材料的疲勞特性、無機結合穩定類材料力學特性、瀝青混合料的力學特性和溫度穩定性、路面平整度,等等。這些實驗內容能讓學生對其工程特性具有更全面的認識,既掌握了實驗方法,又積累了工程經驗。

(二)課程設計

理論教學使學生獲取了基本理論知識。但是,這些知識點是孤立的,彼此之間沒有聯系。路基路面工程學的教學基本目標是通過該課程的學習,學生具備該學科的基本理論知識,并對一般道路進行結構設計。因而,應該通過實踐教學,即課程設計來建立知識點之間的網狀聯系。根據教學內容,課程設計的主要任務包括路基設計、擋土墻設計、瀝青路面和水泥混凝土路面設計[6]。學生在完成該任務時,必須熟悉路基路面的結構層次、公路自然區劃、用材林的基本特性、交通量調查分析方法、路基穩定性分析方法和支擋結構設計方法,以及瀝青路面和水泥混凝土路面的基礎知識與設計方法。通過課程設計來加深學生對理論知識的理解,提高學生的實踐能力。

(三)實習

從國內道路工程設計和施工人員在道路工程建設方面的知識需求和實踐能力要求來看,大部分剛畢業的學生缺乏工程實踐經驗,從業后較長一段時間對實際工程中的核心問題難以掌控[7]。因此,開展專業認識實習、教學實習、生產實習和畢業實習對學生實踐能力和創新精神的培養至關重要。

結合教學經驗,充分利用本校在北戴河地區、周口店地區、秭歸地區等建立的實習基地,討論實踐教學中實習的具體安排。大學一年級本科生經過一年的基礎知識和專業認識學習之后,第一個暑假階段要求參加“北戴河地質認識實習”和“專業認識實習”,直接接觸本專業將來所要解決的問題。大學二年級本科生在第二個暑假階段要求參加“秭歸教學實習”,結合所學的專業基礎課程進行參觀學習,并結合實際工程提出即將學習的一些具體的專業問題。大學三年級本科生在第三個暑假階段要求參加“生產實習”,此時大三的課程全部結束,主要的專業課程已經學習完畢,安排學生直接到生產單位進行專業實習,將所學的理論知識與工程實踐相結合,并撰寫實習報告,參加實習答辯。大學四年級的本科生在寒假階段和第二個學期初要求參加畢業實習,實習的主要任務結合自己的專業興趣和畢業論文進行選擇,學生可以帶著問題,有針對性地進行實習,將所學的專業知識加以分析、運用,從而提高實踐能力。

專業認識實習、教學實習、生產實習和畢業實習之間是一種緊密的承接關系,學校應高度重視實習在學生綜合能力培養中的作用,并在最大程度上為學生提供實習機會。教師應結合實習過程,合理安排專業課程教學計劃,實現理論教學與實踐教學有機結合。

(四)重視實踐環節

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中圖分類號:G649;TU 文獻標志碼:A 文章編號:

10052909(2016)06002705

澳大利亞的高等教育體制源于英國,但教育理念和美國類似,教育質量享譽全球。由于良好的氣候環境和完善的教育服務體系,澳大利亞每年吸引大量的海外留學生,是四大英語國家留學基地之一,其教育產業已經成為該國僅次于采礦業、農牧業和旅游業的第四大產業。當前,中澳各大學之間的教育交流越來越多,研究澳大利亞著名大學一流學科的教育與培養模式,對促進中國高校學科的發展也大有裨益。

近些年來,為了提升中國高校土木工程學科的教育理念,促進卓越工程師教育計劃的良性發展,國內學者對不同國家和地區的土木工程專業教育與培養模式進行了分析和比較。比如,對澳大利亞高等教育的體系、機制和特色的分析,對澳大利亞一些大學的土木工程專業培養方案、研究生培養層次,以及“寬進嚴出”培養模式的比較研究[1-3];以中美高校土木工程專業培養模式為對象,從美國高校的學科設置、專業評估、執業注冊制度、卓越工程師培養等方面進行分析,為國內相關院校土木工程專業人才培養方案的改革提供參考[4-6];以卓越工程師教育計劃和國際化土木工程人才培養合作辦學為視角,分別對德國亞琛工業大學的國際合作辦學機制、臺灣大學的土木工程專業本科培養特色,

以及卓越工程師國際化課程教育體系等方面進行比較[7-10]。以上的這些研究均有助于推動中國高校土木工程專業教育與培養模式的改革與創新。

新南威爾士大學(The University of New South Wales)土木工程專業在2015年QS世界大學學科排名中名列第14位,在澳大利亞排名第1位,具有良好的學術聲譽和寬松的教學與研究氛圍。本文

結合新南威爾士大學土木與環境工程學院土木工程專業的培養方案、學制、專業與課程設置等幾個方面,對其一流學科的工程教育模式進行分析和比較,為國內高校土木工程專業的學科發展和卓越工程師教育計劃提供一些有益的建議。

一、專業設置與培養方案

新南威爾士大學土木與環境工程學院隸屬于工程學部,按專業分類主要有土木工程、環境工程、測繪與地理空間工程三大專業。其中,土木工程專業分為工程施工與管理、巖土工程、結構工程、土木工程與建筑四個方向;環境工程專業分為可持續工程、交通工程、水工程三個方向;測繪與地理空間工程專業分為土地測繪與房地產開發、工程測量、采礦測量、水文測繪、地理空間科學與工程、遙感和數字制圖六個方向(圖1)。

結合以上的專業分類和方向設置,制定的研究領域主要有工程施工與管理、環境工程、巖土工程、結構工程、測繪與地理空間工程、交通工程、水工程共七大領域。同時,設置了研究中心,分別為測繪與地理空間創新中心、基礎工程與安全中心、施工創新和研究中心、可持續工程中心、水文與資源研究中心、凈水研究中心、澳大利亞住宅與基礎設施氣候適應研究中心、集成化交通體系創新研究中心。

人才培養方案主要有三個層次,一是本科學士學位(Undergraduate degree);二是課程研究生(Coursework Program,主要培養課程碩士學位);三是研究型研究生(Research Program,又分為碩士和博士兩個階段)。此外,還有一些面向社會的短期培訓模式,主要目的是為一些工程技術人員的知識更新和提高工作技能服務。

(一)本科生

在本科培養階段,主要有單學位和雙學位兩種模式。單學位一般學制4年,雙學位一般學制5~6年。學生的選擇靈活而又寬泛,在學期間可以交叉選擇藝術、科學、商貿、法律等雙學士學位課程。

本科單學位主要包括土木工程、環境工程、土木工程與建筑、測繪工程、地理空間工程等五類學士學位授予方向。土木工程專業方向單學位的學生或多或少都要選修一些與環境工程相關的課程,并完成相應的學分要求。

本科雙學位主要包括工程與藝術、工程與商貿、工程與法律、工程與科學、土木工程與其他工程等五類學士學位授予方向。其中,土木工程與其他工程方向的學制一般為5年,主要是土木工程與測繪工程、環境工程、采礦工程方向的交叉結合。工程與藝術方向的學制一般為5~5.5年,工程與商貿方向的學制一般為5.5年,工程與法律方向的學制一般為6~6.5年,工程與科學方向的學制一般為5年。

(二)課程研究生

課程研究生不設導師制,主要講授課程,學生通過修滿指定的課程和學分獲得碩士學位,一般又稱為課程碩士。課程碩士的學制通常為2年,每學期需要修滿4門課程,每門課程一般通過階段性的PPT課堂討論、課程論文、課程考試來完成。目前,課程碩士約占新南威爾士大學碩士學生總數的絕大多數。提供課程碩士學位的專業方向主要有土木工程、環境工程、地理空間工程、巖土工程與工程地質、工程管理、結構工程、交通工程、水文與資源工程、凈水與污水處理工程。

課程碩士設置三個培養層次(圖2)。一是研究生課程認證,主要為一些沒有本科學位的大專生過渡學習階段;二是研究生學歷認證,主要針對一些專業背景或學習成績達不到要求的本科生;

三是碩士學位認證,要求具備本專業本科學習背景,成績達到一定的要求,且有學士學位的學生。課程認證要修滿24學分和4門課程,學歷認證要修滿48學分和8門課程,學位認證要修滿96學分和16門課程。

(三)研究型研究生

研究型研究生的學位授予主要分為哲學博士(Doctor of Philosophy)、工程碩士(Master of Engineering)與工程科學碩士(Master of Engineering Science)三類。與課程碩士不同的是,研究型研究生沒有具體的課程和學分要求,是在導師的指導下從事專業內某一領域的研究工作。

哲學博士按專業主要分為土木與環境工程、測繪與空間信息系統兩大類,學制一般為4年。本科生獲得學士學位以后可以選擇直讀博士,或者工作幾年再讀博士,不需要有碩士學位。博士論文的長度一般不超過十萬字數,要經歷4年的持續研究與學習。一般要求博士生每年做一次階段性研究報告,是對研究創新的重要評估。如果未通過,推遲四個月再申請匯報;若再次沒有通過一般作退學處理。此外,博士階段雖然沒有課程學習要求,但一般來說,學生會結合研究的需要,去選修一些本科或課程碩士的課程。博士學習階段的退學率比較高,有的專業高達50%~60%。

工程碩士與工程科學碩士學制一般是2年,主要專業有土木工程、環境工程、地理信息技術、巖土工程與工程地質、項目管理、結構工程、交通工程、凈水與水文工程、水資源等。工程碩士著重培養學生的工程應用能力,要求學生在應用中提出一些獨到的見解或對應用技術有所促進。工程科學碩士著重工程中的一些涉及計算與分析的研究問題,培養學生從科學的角度去思考如何促進工程技術應用的提升。一般具有本科學位的學生可以選擇學習工程碩士或工程科學碩士,類似于博士。研究型碩士的退學率也很高,在學期間需要定期匯報階段性研究進展。

(四)比較研究

通過對新南威爾士大學土木工程學科的專業設置與培養方案的分析,可以得出以下幾點結論。

一是,專業設置和國內大學類似,屬于“寬口徑、厚基礎”的大土木類型,既包括傳統的土木工程(建筑工程、地下工程、橋梁工程、道路工程),又包括交通工程、工程管理、房地產等方向。與國內大學不同的是,土木工程一般與環境工程相結合,因此也包括一些與環境相關的專業或方向,比如可持續工程、水工程、測繪與地理空間工程等。此外,本科生四年的學習不再細分專業方向,真正體現了“寬口徑、厚基礎”的培養模式。

二是,本科生可以選擇雙學位培養方案,在完成本專業學士學位的課程和學分要求以外,可以再選修一些其他學院的與科學、藝術、商貿、法律、經濟管理等相關的學位。從這個角度來說,本科生的專業和學位選擇余地寬泛,有利于學生的均衡教育和視野拓展。此外,部分對從事科學研究感興趣的本科生也可以直接選擇攻讀博士學位。

三是,課程研究生培養方案給一些不愿意從事科學研究,又想獲得碩士研究生學歷或學位的本科生提供了教育機會。他們可以通過修滿一些課程和達到規定的學分要求,從而獲得課程碩士學位,部分本科生也可以通過這個階段進一步提升自己的專業知識水平和工作技能。

四是,研究型研究生一般沒有課程和學分要求,這樣有助于學生盡快進入研究狀態,安心于研究興趣。研究型碩士又分為工程碩士和工程科學碩士兩種類型,有助于學生結合自身情況進行靈活選擇。

五是,研究階段沒有的硬性要求,但對研究的創新性要求較高。比如針對博士的培養,每年學生都要匯報階段性研究進展。由相關領域的學者進行評價,給出是否可以繼續研究的建議。論文完成后不設置答辯環節,而是采用函評的方式由世界范圍內的著名學者進行評閱,并給出是否達到授予學位要求的評價,真正體現了“寬進嚴出”的培養模式。

二、 課程設置

(一)本科生

土木工程專業本科生所修課程和學分如圖3所示。課程主要分為基礎課、專業基礎課、專業課和實踐四大模塊。第一學年主要以基礎課程為主,包括數學、物理、材料、化學、力學、各類基礎設施體系、工程師基本概念、工程設計與創新等;第二學年以專業基礎課和專業課為主,包括固體力學、水工程、交通與公路工程、工程計算與施工、通識教育、結構分析與建模等;第三學年以專業課為主,包括工程運營與控制、土力學、鋼與混凝土結構、水力資源工程、土木工程實踐、應用土工技術與工程地質、給水排水工程等;第四學年是實踐環節,除了通識教育以外,主要包括與實際工程相結合的畢業論文專題,以及一些專業選修課。

以上每門課程均為6個學分,每學期一般安排4門課程,學生四年需要修滿192個學分,方可獲得學士學位。從課程設置來看,體現了土木工程學科寬泛的特點,在第四年的選修實踐課中,學生可以靈活選擇自己所感興趣的工程方向。

(二)課程研究生

土木工程專業課程研究生的課程設置如圖4所示。這些課程充分體現了工程教育寬泛的特點,既包括與土木工程設計、施工和管理相關的基本課程,又包括與經濟、環境、可持續發展相關的選修課程。

允許課程研究生跨專業背景學習,如果學生來自于其他專業或者沒有修完土木工程專業本科課程,一般會被建議增加選修一些相關的課程,以便增強本專業的知識背景。課程設置的類別和數量主要以培養學生具備解決與工程管理、巖土工程、結構、測繪、交通、給水排水等領域相關的高等學科知識為主。

(三) 比較研究

通過對新南威爾士大學土木工程專業本科生和課程研究生的課程設置分析,可以得出以下幾點結論。

一是每門課程均設置為6個學分,每學期一般固定4門課程,學分制度和課程數量設置合理,有助于學生更好地學習和理解專業知識。國內大學土木工程專業課程的學分一般從1~4.5不等,學分設置分散,課程學時也很分散,有的課程僅僅設置為幾周時間,有的課程卻跨度一個學年。分散的學時和學分設置既不利于學生選修課程,也不利于學生對專業知識的充分理解和消化。

二是由于本科教育階段設置了雙學位培養模式,本科生可以自由選擇自己感興趣的學科或專業的課程。課程研究生也設置不同的學位授予類型,可以在土木工程專業范圍內自由選擇不同方向的課程,也可以跨不同專業或方向交叉選擇課程。

三是實踐環節設置是直接與實際工程相關聯的,一般鼓勵學生在工程單位實習期間同時完成畢業論文,增設一些實踐選修課程,這些課程可能就開設在實驗室或工程單位,以鼓勵對不同工程感興趣的學生自由選擇學習。

四是對研究型研究生雖然沒有課程和學分要求,但會要求他們根據不同的研究方向和研究方法有針對性地選擇某些課程學習或直接去旁聽。比如,從事數值分析的研究生可以選擇一些高等工程數學課程,從事計算機編程與模擬的可以選擇一些計算機程序課程。

三、結語

通過對新南威爾士大學土木工程專業的培養方案、學制、專業與課程設置等方面的教育模式進行分析和比較,提出了一些建議,為國內高校土木工程專業的建設、培養模式的改革、卓越工程師教育計劃的實施提供借鑒。

(1)土木工程專業設置寬泛,培養方式靈活,真正體現了“寬口徑、厚基礎”的大土木培養模式。

(2)本科教育階段設置單學位與雙學位并重培養機制,學生不僅可以在本學科獲得學位,還可以在不同的學科和專業間學習相關課程,取得相關的學位。

(3)課程設置體現了學科教育的寬泛特點,單門課程固定為6個學分,每學期固定4門課程,課程學時和學分緊湊集中。

(4)本科階段的實踐環節一般要求學生在工程單位完成,既包括結合實際工程案例完成的畢業論文,又包括一些與不同工程類型相關的實踐選修課程的學習。

(5)研究生培養分為課程研究生(碩士)、研究型研究生(碩士和博士)兩個層次。課程碩士不設導師制,不需要從事研究,主要是完成相關專業的課程學習。研究型研究生沒有課程學習和學分要求,主要從事相關領域的研究工作。

(6)研究型研究生的培養充分體現了“寬進嚴出”的培養模式,沒有硬性的要求,每年定期進行階段性研究進展匯報,優勝劣汰,淘汰率較高。

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[7]饒平平,陳有亮,宋忠強.依托中德合作與交流的土木工程辦學研究與實踐[J].中國電力教育,2013(10):55-56.

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引言

近年來,由于我國城市化進程發展迅速,城市人口急劇增加,所以,城市的建筑空間則顯得越來越狹小。為了有效利用有限的土地資源,我國高層建筑物的數量也在逐年增加,而地下空間的利用也在逐年發揮著重要的作用。特別是近幾年我國城市建設進入了高速發展時期,各種地下工程的建設更是對基坑工程的設計和施工要求越來越高。基坑工程是基礎工程施工中的重要組成之一,而填海地質上的深基坑施工技術更是涉及地質學、土力學等多個學科的綜合技術。因為填海地質條件復雜,深基坑開挖的環境效應會出現許多問題,這就給深基坑的支護方式提出了更高的要求。本文以深圳某圍護工程為例,深入分析了填海地質上深基坑的施工方法,為經濟合理、安全環保地開展深基坑施工技術奠定了基礎。

1.深基坑施工

1.1深基坑的特點

深基坑工程是土力學基礎工程中的傳統課題,涉及技術多、綜合性強。在設計和施工中,要深入了解深基坑的特點,不僅要注意基坑本身的安全與穩定,還要保證基坑開挖過程中周邊建筑物、道路、地下管網等設施不受影響。而深基坑的主要特點體現在以下幾個方面:首先,基坑開挖的深度較大,周邊環境復雜敏感;其次,填海地質條件十分復雜,地面以下普遍分布深厚的海積淤泥和填砂層;最后,深基坑工期較長,在施工過程中,可能要多次經歷降雨、振動、雜物堆載等不利條件的影響,這就導致其施工突發事件增多,安全性降低。

1.2工程概況

擬建場地原始地貌為海域和濱海魚塘,地面以下普遍分布深厚的海積淤泥,根據建設的要求,場地正在進行填海和軟基處理工程施工。基坑平均寬度60m,最寬處125m,基坑面積為約5.7萬m2,開挖深度為12.8m~16.9m。工程場地范圍內地質比較復雜,分布的主要地層有人工填土、第四系全新統海相沉積層、含有機質中粗砂、第四系晚更新統沖洪積粘土、第四系殘積粉質粘土。水文地質條件有海堤和周邊圍堰、軟土及粘性土隔水層、下部殘積土隔水層和砂層透水層。

1.3深基坑支護方式簡述

由于深基坑周圍環境和不同工程地質、水文條件各異,深基坑常見的支護方式主要有以下幾個方面:第一是排樁支護,是指由呈隊列式間隔布置的鋼筋混凝土人工挖孔樁、鉆孔灌樁、沉管灌注樁、打入預應力管樁等組成的擋土結構。第二是地下連續墻支護,是指在地下挖一道狹長的深坑,在坑內吊放入鋼筋籠,然后灌注混凝土,筑成一道鋼筋混凝土墻形成的擋土結構。第三是土釘墻及復合土釘墻支護,是指將基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進行加固,邊坡表面鋪設一道鋼筋網再噴射一層砼面層和土方邊坡相結合的邊坡加固型支護施工方法。最后是鉆孔咬合樁支護,是指利用超緩凝混凝土的性能和高精度全套管鉆機,通過特殊的工藝成孔、成樁的一種樁型。該工程中采用咬合樁+錨索或支撐的支護方案,從而達到擋土和截水的作用。

2.填海地質上深基坑施工方法

2.1咬合樁施工

咬合樁是指采用機械磨孔、套管下壓、套管內抓斗取土,在樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護結構形式。其排列方式一般為一個素混凝土樁和一個鋼筋混凝土樁間隔布置。如圖1所示。咬合樁采用套管鉆機施工,樁施工分成兩序,一序樁采用緩凝混凝土灌注,緩凝時間控制在初凝60小時,終凝時間70小時,混凝土等級為C25。二序樁在相鄰的一序樁施工之后初凝之前進行,混凝土等級為C30。其主要施工步驟為:首先,平整場地,放坡開挖基槽至設計施工面標高,測量放線,確定咬合樁施工坐標。其次,施工導槽,為咬合樁施工作準備,咬合樁成孔至設計標高,質量檢查與驗收后,吊放鋼筋籠,灌筑混凝土。最后,按“先素后葷”的順序施工咬合樁,素樁采用緩凝砼,不配筋,葷樁在素樁初凝前用套管成孔。

圖1.咬合樁平面示意圖

2.2 錨碇、錨索施工

錨碇施工時,首先要開挖預壓砂、錨碇板預制和吊裝。施工時,開挖的寬度和坡度均須符合設計要求,并保持邊坡穩定;錨碇板采用二十五噸汽車起重機進行吊裝,吊裝時人工配合起重機對錨碇板進行對中、定位。其次,制作和安裝錨索,共分為下料、除銹防腐、安裝三個步驟。最后,回填預壓砂和張拉鎖定。在錨索上方和錨碇后側位置,按設計要求進行回填砂,在回填預壓砂密實度達到設計要求、錨墊板和錨具已安裝、相應張拉設備配套標定后,即可進行錨碇的張拉,錨碇抗拔力設計值為360KN,鎖定荷載為250 KN,采取分兩次張拉后鎖定。錨索施工時,分為測量放線、造孔、制作和安裝錨索、灌漿、張拉和鎖定幾個步驟;錨索鉆孔機械的選用、鉆孔速度的控制、錨索防腐處理、灌漿和張拉控制是錨索施工關鍵。

2.3降水施工

降水施工時,首先要鉆孔成孔并安裝鋼筋籠,把長螺旋鉆孔機在測量定位好的點位上放平穩,使鉆桿垂直,對準樁位鉆進至設計深度后空鉆清底。鉆孔成孔以后,把制作好經驗收合格的鋼筋籠進行吊裝。接著要填濾料,濾料沿井孔四周均勻地填入,并要保持連續,將泥漿擠出井孔。填濾料過程中,要隨時測定濾料填入高度,當填入量與理論計算量不符時,要立即查找原因并及時解決。最后要洗井,在提出鉆桿前利用井管內的鉆桿接上空壓機,先進行空壓機抽水,待井能出水后提出鉆桿再利用活塞洗井。

2.4土方開挖

土方開挖是土和巖石進行松動、破碎、挖掘并運出的工程。其開挖方式有全面開挖、分部位開挖、分層開挖和分段開挖等。該工程采用分層分段開挖的形式。分層的厚度按錨索的位置確定,每層土方開挖至錨索標貫以下0.5m;采用分段跳槽開挖,分段順序根據錨索施工情況而定,每段距離一般為50m左右。土方開挖必須在鋼腰梁安裝完成、錨索鎖后才能進行;挖土采用履帶式單斗反鏟挖掘機,運土采用自卸汽車,場內土方轉運用裝載機。

2.5施工監測

為了避免周圍已有建筑物、市政設施、地下管線等受到損壞和干擾,需要進深基坑施工進行監測,以保證基坑工程的安全[3]。監測主要內容為樁頂位移、樁身應力、測斜、支撐、錨碇及地面沉降等。該工程通過信息化施工,監測小組與駐地監理、設計等各方建立良性的互動關系,積極進行資料的交流和信息的反饋,進而優化設計,調整方案,最終保證工程的順利進行。

3.填海地質上深基坑工程變形的影響因素

影響基坑變形的因素眾多,目前總結出來的因素大致可以分為三類,分別是:自然水文地質因素、設計因素和施工因素[4]。自然水文地質因素中,土體物理性質如壓縮模量、泊松比、重度和粘聚力都會影響基坑變形,而水文環境如地下水的水位、降水等容易造成流砂和邊坡失穩;設計因素包括圍護結構剛度、入土深度、支撐剛度和位置、支撐預應力等;施工因素包括時空效應、開挖方式等。掌握了基坑變形的影響因素,制定相應的解決措施,可以有效防止基坑施工的變形移位。

4.結語

為了更好地適應工程建設的快速發展,深基坑施工技術需要不斷地改良、優化,而填海地質上的深基坑施工技術更是基坑施工技術良好應用的體現。本文總結已有成功經驗,以具體案例分別從基坑支護方案優化選擇、施工工藝的改進、現代化信息技術的綜合應用等方面對深基坑的施工技術進行了優化。以達到深基坑施工中環保高效、經濟安全的工程建設要求,為我國現代化工程建設提供指導。

參考文獻

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[2]楊志銀,張俊.深圳地區深基坑支護技術的發展和應用[J].巖石力學與工程學報.2006(10):3378-3380

[3]孫軍利,馬茂軍.臨海復雜地質條件下超大深基坑的支護設計與施工[J].建筑施工.2012(3):174-175

[4]高文華,楊林德,沈蒲生.軟土深基坑支護結構內力與變形時空效應的影響因素分析.土木工程學報,2001(5):95-99

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