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巖土工程師論文實用13篇

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巖土工程師論文

篇1

1工程概況

中緬原油管道工程(國內段)主要包括1干1支,與中緬天然氣管道并行。干線從云南省瑞麗市58號界碑入境,干線經德宏州、保山市、大理州、楚雄州、昆明市、曲靖市,在貴州安順市油氣管道分離,原油管道向北經貴陽市、遵義市,到達重慶市。中緬原油管道工程(國內段)干線全長1631.1km,管徑813mm/610mm/559mm,設計壓力8~14.7MPa,全線采用X70級鋼管;安寧支線42.8km,管徑610mm,采用X65級鋼。原油管道設計輸量為2000×104t/a,擬分兩期建設:

一期:建設瑞麗―祿豐干線管道以及安寧支線,輸量為1000×104t/a,2013年9月具備投產條件;

二期:建設祿豐―重慶管道,瑞麗―祿豐干線管道增輸至設計輸量2000×104t/a。其中,祿豐―安寧支線設計輸量1000×104t/a,祿豐―重慶段管道設計輸量1000×104t/a。

2勘察等級和技術標準

根據中緬原油管道工程的區域地質資料、場地附近勘察成果及本工程特點,確定其重要性等級為一級,場地復雜程度等級為二級,地基復雜程度等級為二級,依據《巖土工程勘察規范》(GB500212001)(2009年版)3.1.1~3.1.4條綜合判定巖土工程勘察等級為甲級。

中緬原油管道工程的巖土勘察工作主要依據“中緬油氣管道工程巖土工程勘察統一技術規定”,同時遵循以下國家1985基準高程和行業的相關規范:

1)《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)(2009年版);

2)《油氣田及管道巖土工程勘察規范》(GB50568-2010);

3)《工程地質鉆探標準》(CECS240:2008);

4)《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002);

5)《巖土工程勘察制圖標準》(SY/T0051-2003);

6)《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010);

7)《土工試驗方法標準》(GB/T50123-1999);

8)《工程巖體試驗方法標準》(GB/T50266-99);

3巖土工程勘察中應注意的問題

中緬原油管道工程的巖土勘察按照常規的工作流程,即踏勘、初步勘察、詳細勘察等三個階段。由于中緬原油管道工程巖土勘察的工程量較大,而且對于工藝、技術和質量的標準較高,所以在巖土工程勘察中應特別注意下列問題:

3.1合理的制定巖土工程勘察方案

由于中緬原油管道工程沿線的地質情況較為復雜,所以在進行巖土工程勘察前必須制定詳細、周密的勘察方案,并且認真考慮各種勘察方法的利弊,在進行充分論證的基礎上,選擇最為經濟、合理的勘察方案。在本次巖土工程地質勘查中,勘察單位根據沿線各區域地質條件和地貌的不同,選取分段進行勘察的方法,其根本目的是提高勘察工作的實際效率和質量。

根據中緬原油管道工程的設計要求,并結合本次勘察工作的實際特點,本次勘察與初步勘察階段布孔原則大體一致,即在管道穿越中線上、下游15m處各布置一條勘探線,在充分利用初步勘察階段鉆孔資料的基礎上本次勘察布置了24個鉆孔。同時,根據設計方隧道底板埋深,本次勘察鉆孔深度達河床最低點以下45m,遇溶洞、暗河或其它不良地質現象時鉆孔深度適當加深。

3.2合理確定各種類型河流的穿越方式

在長輸管道工程的設計與施工中,合理確定各種類型河流的穿越方式是十分重要的,而且直接影響到巖土工程勘察的質量。目前,在國內外長輸管道巖土工程勘察中,主要應用的河流穿越方式有定向鉆穿越、常規開挖方式等。在中緬原油管道工程中,沿線需要穿越的河流、湖泊較多,受到其水深、寬度、流速等因素的影響,常規開挖方式較難實現,盾構隧道技術因適用于管道口徑大,穿越距離長等特點,而被勘察單位所選用。例如:本次勘察在水域鉆孔中有代表性的抽取6個鉆孔進行了壓水試驗,通過鉆孔壓水試驗,測定巖體的透水性指標,為評價巖體的滲透特性提供基本資料。

3.3重視對于不良地質體的勘察和治理

中緬原油管道工程涉及的地域廣,而且需要跨越較多地貌復雜的區域,特別需要注意的是其沿線存在大量的地質災害集中發育地段。在長輸管道工程沿線常見的地質災害主要:泥石流、滑坡、沖溝、崩塌等,以及其他因不良地質體而形成的地質災害,因此,在中緬原油管道工程的巖土勘察中,勘察單位對不良地質體的特征及發展趨勢進行分析,并且將其對長輸管道的危害程度進行科學的評價。根據本次巖土工程勘察的相關水文和地質試驗結果,并結合場地地層資料分析認為:本工程沿線的地下水類型為:松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙潛水主要為殘坡積土,巖性主要為粉質粘土夾碎石,導水性、富水性差。主要接受大氣降水和地表水的入滲補給,排泄以蒸發及側向徑流為主。基巖裂隙水按含水巖組巖性屬碎屑巖類裂隙水。淺部以風化裂隙水為主,深部風化裂隙減弱,以構造裂隙水為主。勘察單位在對不良地質體進行勘察的基礎上,并采取有效的綜合治理措施。

3.4加強工程地震安全性的評價

根據國內外長輸管道工程的巖土勘察實踐,常見的地震災害主要可以分為兩大類:1)由于地震作用使得土體的連續性、整體性遭受破壞,如地裂、斷層錯動、砂土液化、滑坡等;2)地震波在土體中的進行傳播,導致焊接質量較差或遭受腐蝕的薄弱管段出現不同程度的破壞。中緬原油管道工程的巖土勘察中,按照《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)的劃分標準,將穿越場區抗震設防烈度設定為6度,設計基本地震加速度值為0.05g,設計地震分組為第一組。

4結束語

隨著我國長輸管道工程在建設規模、工藝、技術、質量、安全性等方面要求的不斷提高,對于巖土工程勘察工作的實際效率和質量也提出了更高的標準。在今后的長輸管道巖土工程勘察中必須適時改進現行的工藝和技術模式,并且對于各具體問題進行深入的研究和分析。

參考文獻:

[1]董魯生,郭書太,等.長輸管道工程勘察技術發展展望[J].石油規劃設計,2002,(06).

[2]董旭.管道勘察設計的管理創新與科技創新[M].管道發展論文集,石油工業出版社,2004.

[3]薛振奎.油氣管道工程技術創新體系的建立[M].管道人才論文集,石油工業出版社,2004.

[4]林宗元.中國巖土工程技術發展展望[J].中國勘察與巖土工程,2009,(06).

篇2

2適用性原則

選擇任何一種施工技術都會有利有弊、利弊參半,不僅如此還會涉及到很多方面的問題,在這種情況下,應做好相關主管部門的協調與溝通工作,并在此基礎上保證總體工程的順利進行。而且由于這一技術沒有較為明顯的特征,很難對其進行細致的鑒別,所以在判定技術的優良時,不能夠將評判標準單一化。總體來講,對于巖土工程來講沒有最好的技術,只有最合適的技術。

3經濟性原則

在巖土錨固工程施工過程中,所應用的技術種類沒有固定性,同一種技術內容能夠在不一樣的巖土錨固工程中應用,確定一種工程所應該選擇的技術種類,需要綜合考慮到多個方面的因素,其中不僅要考慮到安全,還要兼顧到經濟,與此同時技術水平也是不能忽視的,而且還需要關注到工期。但是在對于后備技術方案進行選擇時,最關鍵的因素考慮就是經濟。

二、巖土錨固工程技術要點

1預應力錨桿的施工準備

對施工進行統籌安排的過程中,要做好質量管理工作,以及安全管理監測,除此之外還要做好施工方法以及工藝的整體流程安排。在工程正式開工之前,一定要做好幾個方面的準備工作,其中有機械設備,還有配套比試驗,不僅如此還有漿體材料試驗以及開工報告,除此之外還包含錨筋材料試驗在內。按照既定程序,需要通過撥拉破壞實驗,來檢測其抗破壞性能,這一實驗主要是為了檢驗錨索的結構設計是否科學合理,以及相關的研究工作是否取得成效,工藝設計以及施工質量是否達標。如果出現突況,一定要在第一時間內作出反應,及時做出有針對性的調整和安排,在此基礎上,要保證不受到各種物理性的破壞。

2錨孔鉆造過程中的注意事項

在錨孔鉆造過程中,需要著重關注以下幾點:

①對塌孔的處理:塌孔是在進行鉆孔時常見的意外狀況,一般來講都是在鉆孔之前進行注漿,然后才進行鉆孔,一旦出現塌孔情況,則應該立即對塌孔注漿,并在相隔大約十小時之后才能再次鉆孔。

②處理卡孔:當巖層的密度分布不夠均勻時,巖層就會呈現出軟硬不均的狀況,這時極易引起卡孔現象的發生。一旦發生這種情況,就需要通過利用鉆機在卡孔處進行反復啟動,將孔的空間擴大就能夠取出鉆桿,在將孔內雜物進行徹底清理干凈之后,才可以繼續鉆孔。

③鉆孔尺寸合理:在具體進行鉆孔時,一定要掌握好鉆孔的實際尺寸,確保其深度以及直徑符合設計標準。

④做好記錄:在這一過程中,記錄工作需要關注到地下水的情況,還要兼顧到地層情況,除此之外,鉆壓、鉆速也在應記錄的范圍之內。

⑤控制鉆速:要把握好鉆孔的速度,將其控制在合理范圍內,,避免出現因鉆速過快而導致失控,使得孔洞出現變形。

⑥事后檢驗:在完成鉆孔之后,要按照嚴格的標準進行檢驗,確定符合標準后才能夠進行下一道工序。

3安裝錨筋工藝

①在錨筋進行下材的過程中,應該全部采用機械的方式進行切割,使得錨筋能夠標準整齊;

②做好相關構件的加固工作,保證擠壓頭的穩定,承載板的堅固,限位片栓的穩固,而且還要保證在對承載體進行組裝時,位置能夠準確無誤;

③做好錨筋體質量驗收工作,確保質量達標,做好相應的位置分布,進行對孔安裝;

④在具體安裝錨筋體時,一定要保證平穩,不能出現隨意轉動的情況。

4錨孔灌漿

①要對灌漿材料進行嚴格把關,保證質量達到標準,一旦在灌漿過程中出現長時間的間歇,則需要通過水以及泥漿對管路進行;

②注漿液應該現用現配,比例合理攪拌均勻;

③完成錨孔鉆造之后,在安裝錨筋體還有錨孔鉆漿時,中間間隔時間不能夠超過一天。

5加工以及安裝鋼筋

要在開工之前,對鋼盤質量進行抽樣調查,要嚴格按照標準尺寸加工,將產生的誤差控制在最小的范圍內。安裝鋼筋時應對安裝位置進行確定,而且要保證受力鋼筋的強度達到標準。

6混凝土澆筑

在進場前對水泥進行質量復查,只有達標才能夠在施工中投入使用。在對混凝土進行攪拌處理時,還應該通過實驗確保水的質量,在接下來的振搗環節中,保證振搗面積的全面均勻,最應該注重的就是錨孔周邊的振搗情況。

篇3

大量調研表明,多數高校土木工程材料實驗的教學模式表現為“灌輸式”,實驗性質基本為驗證類,綜合類、設計類和研究類實驗較少,具體表現如下:1)開展形式:多以分組。高校本科學生基數較大,實驗教學多為分組進行。2)指導模式:授課教師的講解和演示。每個實驗小組的人數較多,學生通過演示實驗觀察實驗過程,了解實驗的基本操作流程。3)實驗項目:根據實驗教學大綱確定。一般只限于教材中規定的特定實驗,其中驗證類實驗所占比例過大,而設計類和啟發類實驗相對較少;且考慮到實驗學時的設置,實驗過程較復雜、耗時較長且耗資較大的實驗,實驗教學盡量不涉及。4)實驗教材:實驗教師根據實驗教學大綱編寫實驗指導書。實驗過程中,學生根據指導書的實驗目的、實驗方法、實驗要求、所用儀器設備進行相關實驗即可。5)實驗報告:近似或者雷同。不同層次的學生所做的實驗項目相同,做相同的實驗,得到近似的實驗結果,一組或一個班寫出基本相同的實驗報告,不能充分調動學生的學習興趣和積極性。

3“塔式”實驗教學模式

基于兄弟院校土木工程專業實驗教學改革的成功經驗,結合現有實驗室的條件,遵循層次化、模塊化的指導思想,對土木工程材料實驗教學模式進行改革探索,分三階段逐步提升的“塔式”方式:基礎設計階段、對比分析階段與后期處理階段。1)基礎設計階段:將一個行政班的學生分組后,要求其根據與本次實驗項目相關的多種工程材料進行實驗設計,且將設計方案在實驗之前上交給實驗教師審批,待審批合格后方可安排實驗。這一階段可以讓學生根據實驗目的,自行設計實驗,使學生由被動變為主動,培養學生自主探究的能力;2)對比分析階段:同一批次實驗結束后,實驗教師組織學生分別匯報實驗設計方案與實驗現象、結果,要求學生分析不同小組的結果并找到原因,可以增強學生分析問題和解決問題的能力;3)后期處理階段:待同一個實驗項目全部結束后,實驗教師將本年度所有批次的實驗方案與結果公布后,要求每個同學對本項目進行總結,并以此作為實驗部分的考核。下面以“膠凝材料(水泥)的基本性質”為例,詳細說明一下“塔式”教學模式。1)根據理論課進程,實驗室要及時備好不同標號的水泥。實驗教師通知學生進行實驗方案設計,學生根據實驗目的,每個小組選用不同膠凝材料設計方案。根據已經審核的實驗方案與實驗指導書,嚴格按照實驗操作逐步完成水泥細度、水泥標準稠度用水量、水泥凝結時間、水泥安定性與水泥膠砂強度等實驗內容,并做好相關數據的記錄工作。2)同一批次實驗全部結束后,各小組通報實驗材料的選擇與實驗結果,要求每小組成員做好記錄,并引導學生回顧理論課程中的相關知識,分析不同膠凝材料的性質,加強學生對理論課程敘述性知識的理解與記憶。3)所有班級本實驗項目結束后,實驗老師將所有小組的實驗情況匯總并向學生公布,要求每人采用正交實驗分析法對統計的實驗結果進行分析,并結合理論知識對本次實驗進行總結,與此同時,教師也可以對學生實驗結果的統計數據進行分析總結,做好自己科研的支撐。

篇4

鉆探是獲得地層結構最主要的方法,了解一個場地的地層結構情況,僅靠調查及踏勘察是不夠的,能夠了解不同深度地層的地質結構構成情況,但由于鉆探工藝自身的缺點,如地層遇到卵石層或雜填土時鉆進較慢,且成本較高,對土樣的擾動性較大,在勘察進掌握地層的結構及其物理力學性質時難度較大,例如:位于山西太原市東部的府東街東延棚戶區改造安置用房項目勘察,在現場踏勘時了解到場地位于太原市杏花嶺區府東街東延段以北,太行路的東側,490倉庫的的南側。擬建場地原為黃土沖溝,近十年周邊建筑時將棄土和建筑垃圾填到此溝,附近的居民將生活垃圾也傾倒此溝,現狀下東高西低,整體呈緩坡狀,勘探點絕對高程864.71~895.44m,高差30m左右。場地中雜填土平面分布情況及雜填土的埋藏深度成為該項目勘察的難點。

3探索巖土勘察中難點改進的方法

針對府東街東延棚戶區改造安置用房項目場地雜填土較厚的情況,在勘察時除采用了常規的測繪、鉆探等手段外,采用了孔內攝像的方法,在場地內選不同鉆孔進行了攝像之后終于得到了重要的數據資料,在通過對這些材料的分析和處理,終于繪制出了該場地的工程地質剖面圖,明確的顯示了該場地的雜填土層厚度,及分布范圍,在通過對這些情況加以分析和研究,終于確定了一個行之有效、較為合理的地基基礎處理方案,該方法的應用,對地層結構無影響,贏得了良好的經濟效益和社會效益。

篇5

一、地下水對巖土工程的主要危害

地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。

(1)地下水升降變化引起的巖土工程危害。地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當地下水位的變化達到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式。

水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。

由于潛水面上升對巖土工程可能造成:土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強;斜坡、河岸等巖土體巖產生滑移、崩塌等不良地質現象;一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化;引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂、管涌等現象;地下洞室充水淹沒,基礎上浮,建筑物失穩。

地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水,采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題,對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。

地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形,當地下水升降頻繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內由于地下水的積極交替,會將土層中的膠結物鐵、鋁成分流失,土層失去膠結物將造成土質變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎選擇、處理帶來較大的麻煩。

(2)地下水動壓力作用引起巖土工程危害。地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻已有較詳細的論述,這里不再重復。

二、巖土工程勘察中水文地質問題的評價

根據以往的巖土工程勘察報告顯示,人們在勘察過程中只是關注勘測出來的巖土類型及其工程地質性質、結構的研究,卻在水文地質參數的利用方面很少涉足,水文地質問題往往被忽略或是只作為象征性的工作,在勘察報告中只對天然狀態下的水文地質條件作出簡單的評價。在基礎設計和施工方面,由于缺乏評價水文地質對巖土工程帶來的作用和危害,因水文地質問題早場工程基礎下沉、導致建筑物損壞的事故比比皆是。對巖土工程造成影響的水文地質因素有:地下水的類型與變動幅度的大小、含水層和隔水層的厚度及其分布組合關系、土層和巖層的滲透性強弱情況與滲透系數、承壓含水層以及水頭特征等。為了達到提高工程地質勘查質量的目的,應加強對水文地質問題的關注。在工程地質勘察過程中,一方面要求明與確巖土工程相關的水文地質問題,并根據地下水可能對巖土工程和建筑工程造成的作用及其影響作出正確的評價;另一方面,更要提出預防與治理措施的建議,為工程設計和施工過程提供必要的水文地質依據,以此來消除減少水文地質問題對工程建設帶來的危害及影響。巖土工程勘察過程中,應該將研究地下水對巖土體和建筑帶來的影響和作用方面作出重點評價,同時根據實際情況預測出可能對工程帶來的危害,以此提出相應的防護措施,做到及時發現、及時治理、及時補救。勘察過程中應當與建筑物地基的基礎類型的需要密切結合,查出與此相關的水文地質問題,根據選型提供可靠的水文地質資料。

不同模式對建筑物造成的適應能力相差很大,導致工程地質問題也相差甚遠。例如山區、平原區、深雪峽谷區等都具有符合自身特點的模式。同時工程勘察中不但要明確地下水的天然條件下地下水的賦存狀態,還要查明天然狀態下地下水的變化規律。此外,還需要對人為工程活動后地下水的變化情況進行分析和預測,同時也要考慮地下水對巖土體和建筑物帶來的不良影響。此外低下水位高低的不同也會對建筑物造成影響,在分析工程地質問題的同時,要將地下水位以上和水位以下給予不同對待。從工程角度出發,在工程勘察中的水文地質條件評價內容中,根據地下水對建筑過程的不同作用與影響,作出相關的地質問題的評價。

三、水文地質勘察設計

(一)勘察目標與任務

水文地質勘察的目標就是為了查明地下水的形成、分布規律,在此基礎上做出對地下水情況的評價,評價內容包括水量與水質,不同的工程建設所要解決的水文地質問題各不相同,因此對工程勘察工作要求具有明確的目的性。

(二)設計與任務

根據一般的工程地質勘察工作,一般可劃分為勘察規劃、可行性研究、初步設計和技術實施設計四個階段,現重點介紹初步設計階段和技施設計連個重要階段,簡單介紹規劃勘察與可行新研究勘察兩階段:(1)規劃勘察與可行性研究。規劃勘察的整體目標是為工程選點提供初步的工程地質資料。該階段的主要任務是搜集整合區域水文地質資料,對于水利水電工程的規劃勘察內容包括:合流、河段與地質構造、地層巖土性質以及地震等。可行性研究是在規劃選定方案的基礎上進行勘察工作,其目的是為建筑工程設置施工方案進行地質論證,對于該階段的主要任務是對該區域的構造穩定性進行精確確認,并作出評價。(2)設計勘察。該階段的主要任務是查明水文地質條件、工程地質問題以及預測蓄水后的情況變化。對地下水實行動態監測和巖土移監測,需要提出地質工程問題一級處理建議;引水隧洞工程地質條件分段特征,圍巖工程地質分類等問題做出評價和建議。

四、地下水位對巖土物理力學性質的影響

地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形,嚴重者形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當地下水升降頻繁時或變化幅度大時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此,在膨脹性巖土地區進行工程勘察時應特別注意對場地水文地質條件的研究,特別是地下水往往升降變化中高度和變化規律對地基基礎深度的選擇(宜選在地下水位以上或地下水位以下,不宜選在地下水位變動帶內)有主要的參考價值。

在建筑工程的地基內,當地下水位在基礎底面以下壓縮層范圍內發生變化時,就能直接影響建筑物的穩定性。若水位在壓縮層范圍內上升時,軟化地基土,使其強度降低、壓縮性增大,建筑物可能產生較大的沉降變形。若水位在壓縮層范圍下降時,巖土的自重應力增加,可能引起地基基礎的附加沉降,如果土質不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發生變形破壞。

結語

為提高工程勘察質量,在勘察中加強水文地質問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預防及治理措施的建議,為設計和施工提供必要的水文地質資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害。

參考文獻

篇6

Key words: the construction; Security; Environmental protection

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A文章編號:

1 多層建筑發展的新趨勢

隨著我國建筑業的不斷進步和發展,我國多層建筑施工呈現出新的特點,隨著老城區的新規劃,建設部門興建高樓,使得城區內的建筑空間越來越小,多層建筑密度越來越大,致使土建施工人員及管理人員對施工過程中的環境保護、安全防護等問題也變得非常突出。主要表面為以下兩點:

一是多層建筑由單純追求高度方面的發展,到同時追求形體的特異和立面的豐富多彩,在結構功能得到提升、造型優美新穎的同時,也使上部結構的施工技術難度大大增加。如模板體系,施工機械設備等。

二是從多層建筑一次建成交付使用,到為了進一步提高投資效率,而采用分階段建設交付使用。因此在建設過程中也必然面臨部分施工、部分開業或者上部施工、下部開業的情況,這對施工過程中的人員安全、場地利用和確保購物環境舒適等綠色施工技術提出了新的挑戰。

2 高層建筑施工技術

2.1 深基坑施工的控制技術多層建筑深基坑的施工時,對周邊環境或多或少存在一定的影響。

主要原因是深基坑土方開挖過程是土體卸載過程,會造成周邊建筑、管線或地下結構產生一定量的沉降和偏移,因此,在深基坑施工過程中,對周邊環境影響的控制是至關重要的。特別是緊鄰“生命線”工程的多層建筑的施工,深基坑的施工過程中的變形控制的良好與否,事關“生命線”工程和超高層施工過程中的安全,需要特別關注。

實踐證明,采用現代控制理論對深基坑施工過程進行控制,可以有效地解決這個難題。目前工程控制方法與系統主要有三大類:開環控制、閉環控制和自適應控制。其中開環控制屬經典工程控制方法,非常成熟,但由于不存在反饋系統,開環控制不能根據施工過程情況調整控制措施,控制精度比較低。閉環控制屬現代工程控制方法,由于包含反饋系統,能夠根據結構狀態監測結果不斷調整控制措施,適合結構復雜的工程,控制精度比較高。自適應控制屬最新的工程控制方法,理論研究和工程實踐都取得一定成果,但總體上還處于探索階段。在目前,閉環控制方法是深基坑施工過程控制中比較有效的方法。

基于上述分析和研究,特殊環境下深基坑施工的總體思路和方法是以現代工程控制理論為指導,以結構-巖同作用分析方法為手段,通過施工方案的優化達到施工過程環境受控的目的。

2.2 地上結構施工技術

2.2.1 斜爬模體系的設計和應用在以往多層建筑建造過程中,電動腳手及模板系統得到了廣泛的應用,這在多層建筑結構立面垂直時此類體系具有良好的適應性,但當結構立面為斜面或者曲面的時候,這類體系會遇到很大的困難。而在鬧市區的多層建筑施工時,通常均面臨場地狹小,距離地面交通較近的實際情況,因此必須采用安全可靠的腳手和模板體系,這樣才能既可以保證工程順利的進行,又可以兼顧周邊鬧市區的安全。針對這個問題,經過研究開發,我們創新性地提出了一種可分離的斜爬模體系,可以充分適應高層建筑各種特殊外立面的要求。

2.2.2 可收分整體提升鋼平臺技術整體提升鋼平臺具有整體性好、安全性高、施工操作面大等優點,因此在多層建筑核芯筒施工中也得到了廣泛的應用。但是如果核芯筒形狀上下變化較大,則整體提升鋼平臺也就面臨收分處理的困難。

針對這個問題,我們研究開發了可收分的整體提升鋼平臺體系。

其構成和工作原理如下:在建筑結構核芯筒剪力墻上設置格構柱,用鋼梁和鋼板搭設平臺,將內外腳手懸掛于鋼平臺下,再采用提升設備將整個鋼平臺隨樓層施工進行提升。如施工中要經歷拆除部分內腳手和拆除部分鋼梁的過程時,則在剪力墻增設懸錨腳手或鋼桁架進行過渡,并隨樓層上升逐層補缺,以滿足施工操作。

2.2.3 超高空的鋼結構塔桅安裝技術多層建筑由于建筑造型或功能的需要,通常在結構頂部設置鋼結構塔桅。目前頂部塔桅的施工方法主要有三種,一是采用塔吊散裝,二是采用整體提升,三是采用直升飛機吊裝。第一二種方法依賴于頂部的施工作業面和結構形式,第三種則風險很大。因此在頂部施工作業面有限,且塔桅高度高、重量重的情況下,其施工必然面臨很大的困難,采用攀升吊技術就能很好的解決這上困難。

2.3 綠色施工技術在施工場地狹小的鬧市區,進行多層建筑的建造,帶來了許多以安全防護為重點的環境保護新問題和超常規垂直運輸、交通組織以及營造購物環境舒適度等一系列綠色施工技術難題。

2.3.1 安全防護技術多層建筑續建工程中,如果建筑部分已投入商業運營,通常商場內購物、休閑、餐飲、娛樂設施齊全,顧客會絡繹不絕,且由于地處鬧市區,周邊道路也通常是交通要道,人流、車流量極高,所以,安全防護的重點是防止發生超高層施工過程中的高空墜落對地面物品、人流和車流產生危害。針對此項問題,具體技術方案是:通過安全防護分析,確定需要實施防護的區域、需求和防護內容;確立不同階段施工防護的特點和重點;考慮施工防護體系對行人、顧客和交通的影響,同時綜合防護體系本身的強度要求、防火要求、維護方式、綜合利用等因素。

2.3.2 環境保護技術建筑施工尤其是多層建筑的續建施工會對周圍環境產生噪聲、光的污染。因此,防止施工過程中的聲、光對環境的影響、強化廢棄物的合理處置是多層建筑續建施工中又一大難題。針對這種特殊條件下施工的噪音、光、施工污水、生活污水等污染源,其解決方案還是采用專門的措施,防止施工對環境的影響。如對混凝土澆搗等可能產生較大噪音的施工項目,通過設置隔離棚,將泵車產生的噪音隔離;在臨近居民區的地方設置施工層隔音壁,來隔離噪音;設立特殊的施工污水匯集系統,將施工污水集中處理后排放;采用“立體場布”的思路,將場地設置在已建好的建筑結構上,設置空中材料周轉場地,建立立體的材料堆放、接力運輸的體系。為適應“立體場布”的需求,在垂直運輸機械布置上,我們采取“高空接力安裝技術”、特殊基礎加固技術、電梯接力和超長扶墻等專門措施,解決續建工程帶來的特殊難題。

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土木工程施工管理是施工企業的一種生產行為,主要是指施工企業對所實施的工程項目所進行的全方位、全過程的規劃、協調、組織和控制行為。土木工程施工管理所面對的主要問題有項目設備管理、項目質量管理、項目安全管理、項目現場環境管理和項目成本管理等。隨著我國土木施工項目的不斷發展,項目施工單位面臨著更為嚴格的管理標準方面的要求。因此,企業為了應對這一變化,紛紛改變原先陳舊的管理方法、管理思想和管理方式。

2工程施工管理中存在的問題

2.1招標管理不規范

目前,我國的土木工程施工在招標管理上還不夠規范,主要表現在以下幾個方面:首先,在土木工程項目的招標過程中存在十分嚴重的弄虛作假的現象,甚至于在個別行業和個別地區,地方保護主義十分嚴重,這就在很大程度上影響了土木工程項目的招標質量;其次,招標價格不夠合理,存在著嚴重的不正當競爭和無序競爭現象。這種招標管理的不規范現象的存在,容易造成施工單位偷工減料,從而影響工程的質量。

2.2施工質量不高

施工質量是土木工程項目建設的生命,直接影響到建筑物是否能夠正常使用,同時也對居民的生命和財產造成了直接影響,如果在土木工程項目的施工過程中存在質量問題,就會引起整個社會的關注。在土木工程施工過程中存在的主要質量問題是:鋼筋成形綁扎不正確、鋼筋漏放或者長度不夠、磚砌體的縱橫墻和砌筑并不同步、砌筑砂漿的配合設計不夠合理。

2.3缺乏健全的監理機制和高素質的監理人員

相當一部分的土木工程施工企業不具備高素質的監理人員,現有的監理人員合同意識和法律意識比較淡薄,素質比較低,并缺乏豐富的實際經驗。另外,監理工程的范圍也僅僅局限在施工階段,沒有貫穿于整個土木工程的施工過程中,因此,不利于整個項目問題的發現和解決。同時,我國的土木工程監理機制還不夠健全,再加上當前的監理市場比較混亂,就很難對土木工程實施有效監督,從而抑制了其健康發展。

2.4施工過程存在嚴重的環境問題

土木工程項目在施工時給環境帶來了較大的危害,如果不加以重視,這些問題會隨著時間的發展而愈加嚴重。當前,在施工中面臨的主要環境問題有:空中的粉塵、有害氣體、施工中的強光和噪聲、施工現場雜亂、高空墜落物以及一些突發事故等,施工企業為了趕工期、求效益,往往并未對這些問題加以重視,這就給當地居民產生了嚴重的生理和心理危害。

2.5施工進度控制不力

土木工程項目施工進度經常受到各種因素的影響,同時,土木工程項目比較龐大、工期持續時間長并且復雜,因此,經常出現延誤工期的現象,這一現象主要是由施工過程中的操作不當、施工的技術失誤以及施工過程中的施工材料拖延或者數量不足、重大的設計變更或者業主拖欠工程款等方面的原因造成的。

3加強土木工程施工管理的分析

3.1規范項目的招標管理

政府應該加強對土木工程施工項目的招標管理,首先,應該避免地方保護主義對土木工程項目招標工作的影響,在進行招標的時候,首先考慮施工單位的信譽和質量,堅決杜絕項目招標過程中的弄虛作假現象;其次,在進行項目招標之前,提前對項目的成本價進行預算,并據此制定競標價格,確保這一價格能夠保證工程的正常競標,也使得施工單位可以獲得足夠的利潤,這樣就可以在一定程度上減少施工過程中的偷工減料等現象;再次,充分利用互聯網的優勢進行電子招投,標實現招標、投標、監督監察、評標和開標的全稱電子化操作,并實現流程管理、信息管理、政府監管、交易管理和協同運作等功能。

3.2進行綜合質量管理

3.2.1優化項目施工程序

能夠影響土木工程施工的質量因素有很多,如工程技術環境和工程管理環境等,因此,應該在土木工程的項目施工過程中,分析項目工程建設的施工條件和特點,并根據分析采取適當的措施對能夠影響項目施工質量的環境因素加以規范,從而保持材料設備等能夠在工作場所中整齊、有序地堆放、保持道路暢通、提倡綠色施工和文明施工,從而為提高工程施工質量創造條件。

3.2.2健全質量保證體系

施工單位應該建立有效的質量保證模式和質量保證體系,并制定相應的質量目標,在此基礎上編寫質量保證手冊,從而建立更加有效、更加全面的項目質量保證體系,從而促進土木工程質量管理的可行化和系統化。

3.2.3提高施工人員和項目部管理人員的素質

土木工程項目施工單位應該對施工人員舉行有針對性的培訓,從而使他們具備項目施工所必需的技術,并制定相應的培訓考核機制,以促進施工人員不斷提高自身素質。另外,還可以通過采取激勵措施并實行人性化管理,以充分調動施工人員的主動性和積極性,從而有利于保證工程項目的施工質量。對于項目部的管理人員,則采取精神激勵以提高他們的工作積極性,使他們在管理項目實施的過程中實現自身價值,從而滿足自我實現的需要,并給予適當的物質獎勵和升職等激勵。

3.3不斷完善施工監理

土木工程項目施工企業應該及時聽取施工監理部門的報告,以明確施工項目的合理性,從而對那些不合理的項目加以及時糾正。同時,不斷更新土木工程項目的施工設備,并及時檢查項目的施工設備是否能夠滿足項目施工的要求以及施工人員是否具備完成施工要求的能力,并邀請相關的技術人員參與對技術有特別要求的環節。

3.4提高環境意識加強環境治理

首先,應該使土木工程施工企業意識到提高環境意識的重要性,不斷提高他們的環境保護意識;其次,土木工程施工企業應該加強對施工環節的監管,以防止出現環境問題;第三,使用預置裝配施工計劃,以降低粉塵、廢棄物和噪聲對環境的危害;第四,土木工程施工企業應該選擇質量比較好的工程材料,從而防止施工過程所出現的氣體污染。

3.5控制施工進度

施工進度的控制,應該多措并舉,才可能確保工期按期進行。第一,組織措施,土木工程施工企業應該明確劃分各個階層的項目管理人員的職能,并對其分工進行合理安排,以保證各個項目階段的任務能夠有序、合理地進行;第二,技術措施,土木工程施工企業在施工前必須認真研究設計圖、紙合理引進先進的施工技術,并對施工過程中所出現的設計變更或者變故適當調整施工進度計劃;第三,合同措施,土木工程施工企業應該通過實施合同措施,以避免供貨商、業主和分包商之間出現的利益沖突和利益糾紛。

3.6加強信息化管理

在進行土木工程的信息化建設過程中,應該和產業結構調整、技術進步和科學管理相結合,并借鑒全球信息產業優秀的推進經驗,以及各個行業在實施信息化建設方面所取得的成果,從工程、企業和產業的實際出發,對土木工程施工進行信息化建設和管理,從而提高土木工程施工管理的效果。

總之,在建筑行業中,土木工程施工管理也是一項非常復雜的工程。因此,建筑企業應該采取具有針對性的措施,以加強土木工程施工管理,把企業的經濟效益與社會效益有機地結合在一起。

參考文獻:

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[2]曾華鋒,對我國高等學校等資情況的分析[J].事業財會,2001(1)

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巖土工程勘察工作能夠為巖土工程建設施工方案的制定提供必要的基礎數據,并能夠幫助工程建設方制定合理有效的質量控制方案與措施,避免不良地質條件對巖土工程施工及未來的使用造成不利的影響,因而是巖土工程建設不可或缺的重要環節和先行環節。基于此,加強巖土工程勘察技術研究,積極采取有效措施解決當前所存在的一系列技術問題具有很大的必要性。

1 巖土工程勘察工作的目的和意義

巖土工程勘察工作的開展目的主要在于通過工程地質等相關學科的理論知識與技術成果的有效應用,并結合現代化勘察設備與手段,針對巖土工程項目的建設區域巖土結構特性、相關地質參數等進行采集和分析,科學地對區域內巖土結構未來發展變化的趨勢進行預測,一方面指導巖土工程建設方案的制定與施工技術的合理選用;另一方面為各類可能發生的地質災害的預測與預防提供必要的數據資料支持,是巖土工程建設不可缺少的重要環節。巖土工程勘察本身具有一定的復雜性與綜合性,其所應用的理論知識與技術涉及地質、物理、化學等多個學科門類,且隨著現代科技的不斷發展,巖土工程勘察技術也在不斷得到豐富和完善,當前巖土工程勘察工作主要包括原位測試、取樣、鉆探以及室內試驗等內容。巖土工程勘察的方法有很多,一般可以根據工程實際情況、地質條件、測繪資料等合理進行選取。巖土工程勘察工作所獲得的勘察數據與資料,能夠有效地提高工程設計、施工方案的科學性、可行性,進而有效地提高巖土工程施工的質量,避免不合理施工所帶來的質量隱患、安全隱患、成本浪費,提高對地質災害預防的科學性與有效性,因而具有十分重要的意義。

2 我國巖土工程勘察中現存的主要技術問題

2.1 巖土分類、描述缺乏準確性

由于自然界中巖土生成與發展變化的特點不同,因而所形成的巖土類型也各不相同,對不同特征的巖土進行準確的分類與描述,對于巖土工程勘察而言是一項重要的工作內容,我國相關規定中對于巖土分類描述也提出了一定的規范性要求,但在實際的巖土工程勘察工作中,仍存在著巖土分類、描述資料缺乏準確性,勘察質量無法保證的問題,而失準或錯誤的分類與描述很可能會對巖土工程建設方案的制定與相關技術的選用造成負面的影響,進而導致工程質量問題及安全隱患的出現。

2.2 勘察工作存在一定的盲目性

巖土工程勘察工作雖然具有重要的意義,但是在當前許多巖土工程項目開展初期,由于對巖土工程勘察及相關數據資料收集工作缺乏有效的重視,勘察部門及工作人員對于勘察工作的目標并不明確,工作的開展具有一定的盲目性,許多工作內容的開展缺乏必要充分的材料依據,導致勘察工作開展的質量得不到保障,并且許多分析由于材料數據不足,導致分析結果準確性與可靠性不高,嚴重影響著巖土工程施工建設的質量,尤其對于地質災害及不良地質條件勘察分析不到位,更容易導致安全事故的發生,造成嚴重的危害與損失。

2.3 野外勘察工作安排存在問題

巖土工程勘察工作大多在野外進行,并且可能會涉及各類不同的復雜環境條件,這也都可能會對勘察工作造成影響,需要在勘察工作開展前期做好準備工作,并能夠在出現情況變化時及時采取有效措施進行變化與調整,這也增加了工作安排的難度與復雜性。在實際的野外勘察過程中,仍然存在由于前期準備工作不到位,臨時應對能力不足導致的工作安排缺乏合理性的問題,加之一系列客觀條件的限制,也導致了勘察工作整體的開展效率不高,許多勘察技術手段在實際應用中會受到條件制約而無法有效發揮作用,使得勘察數據資料等真實性與可靠性受到影響,而部分單位或個人出于解決成本或個人利益考慮,可能會對野外勘察工作中的部分環節進行人為簡化,如減少取樣數量,這就更加影響了勘察結果的準確性。

2.4 勘察技術方法選用缺乏合理性

由于現代巖土工程勘察技術手段與方法較多,各種技術手段在實際應用中的優劣勢特點存在一定的差異,其適用范圍也不盡相同。因此,在實際的勘察工作中應根據實際條件與工程建設的實際要求,合理地進行勘察技術與方法的選用,從而保證勘察結果的準確性。然而現階段我國許多巖土工程項目的勘察工作中,仍存在著不合理運用勘察技術方法的問題,如為節約成本盲目選取經濟性好但與工程實際不適合的勘查技術,為求方便一味采用便攜式設備進行勘察,盲目根據經驗進行技術手段選取而忽略實際地質條件,這些都會導致勘察結果數據準確性的降低。此外,由于對勘察設備裝置等缺乏有效的養護,使用勘察設備裝置時不按照規范要求進行操作,巖土取樣后不及時送往實驗室進行試驗,對于各類測量儀器不按照標準進行校對,這些也都會影響到勘察結果的可靠性,并可能造成勘察設備裝置的損壞,也無法發揮出其對于巖土工程建設的積極指導作用。

2.5 巖土工程勘察報告缺乏規范性

勘察報告作為勘察工作的總結性材料,保證其書寫的規范性也是十分重要的。而在實際的巖土工程項目中,書寫不規范的勘察結果報告依然十分常見,在報告的內容中,編制人員由于對工程狀況缺乏詳細的了解,而且未能明確巖土分析的重難點,導致忽視了對于設計與施工的建議及相關問題分析,并且嚴重缺乏分析數據的綜合能力,未能將勘察和設計緊密結合在一起,導致勘察結果報告中出現許多漏洞。

3 造成巖土工程勘察技術問題發生的主要原因

3.1 對相關規定理解片面、不到位

我國目前在巖土工程勘察質量控制方面已經有了明確的規定,如《建筑工程勘察質量管理辦法》,在規定中明確給出了相關勘察費用收取和業務承攬的具體要求,以實現對市場的規范性管理。然而由于許多項目的建設方與施工方,為了追求經濟效益和施工進度,對于相關規定中的要求理解十分片面、不到位,不僅在巖土工程勘察工作中投入的時間和資源不足,并且急于獲得勘察最終報告,而勘察單位未獲得更多的利益與發展空間,不得不投客戶所好,使得勘察工作工期被一再擠壓,而為獲得客戶資源又存在著不合理降價的行為,使得實際工作資金十分緊張,這些也就導致了一系列勘察技術問題的出現,影響著勘察工作的有效開展。

3.2 勘察工作隊伍專業性不足

部分勘察單位在工作隊伍建設方面缺乏足夠的重視,對工作人員的專業化培訓十分不到位,并且沒有建立完善的考核機制,使得一些工作人員專業技術水平達不到實際的工作需求,現場勘察作業過程中出現不規范操作,加之責任意識淡薄,不能夠很好地約束自身行為,工作中應付了事,得過且過,對于勘察工作中遇到的問題無法有效應對和解決,甚至放任一系列地質安全隱患不管,這些都會導致勘察質量的降低。此外,由于專業化、高素質的人才缺乏,也使得勘察隊伍整體的專業水平較低,工作效率不高,工作能力得不到有效提升,制約著勘察技術水平的發展。

3.3 缺乏完善的管理制度體系

部分勘察單位由于觀念守舊,發展模式更新緩慢,在管理制度的建設方面也十分滯后,缺乏管理制度的有效約束,也無法實現勘察工作的高質量開展,內部工作人員態度散漫、工作不積極,缺乏自我提升與自我完善的意識,現有管理制度的執行落實不夠嚴格,許多管理措施無法落實到位,為勘察工作中各類技術問題的產生埋下隱患。

4 提高巖土工程勘察工作質量的有效策略

4.1 著力提高巖土取樣及原位測試工作的質量與水平

巖土取樣和原位測試是巖土工程勘探結果的重要數據來源,也成為解決巖土工程勘探技術問題的重點。首先,測試數據是分析評價的基礎,為分析評價提供了基本的參數依據,巖土工程設計計算的準確性和可靠性決定于計算模式和計算參數,計算參數比計算模式更重要;其次,巖土工程測試有較大難度,在鉆探取樣、樣品制備過程中,總會有一定程度的擾動和受力環境差異,對測試結果影響較大。巖土體是非均質體,具有明顯的各向異性,測試結果應具有代表性。

4.2 加強勘察隊伍建設,提高隊伍綜合素質與專業水平

勘察工作隊伍是執行勘察工作的主體,因此,勘察工作人員的綜合素質與專業水平直接關系著勘察工作的質量,要想有效地提高巖土工程勘察工作的質量,應該著力加強勘察隊伍的建設。首先,應建立科學的培訓機制,對勘察隊伍現有人員進行系統的專業技術培訓,尤其針對一些擁有多年工作經驗,但整體知識結構較為陳舊,對現代化勘察設備與技術掌握運用能力不足的老技術人員,應采取長效的專項訓練,幫助他們優化知識結構,提升現代勘察技術水平與工作能力;其次,要建立科學的考核機制與激勵機制,一方面對工作人員的專業水平進行考核與評定,以準確把握其能力素質水平,另一方面通過多種激勵手段的共同運用,使工作人員能夠自覺主動地進行自我提升,以此來實現勘察隊伍整體素質與專業化水平的提升。

4.3 加強現代工程物探技術的合理應用

近年來,工程物探專業利用如電磁波理論、彈性波理論等發展出了很多新的工程物探方法,并開發出了與物探方法配合使用的具備數據采集,處理軟、硬件功能于一身的物探設備,它具有采樣密度大、速度快、成本低廉、信息量大等優點。這些物探方法以及設備的應用對于巖土工程勘探具有重要的影響。而且與傳統的鉆探方法相比,工程物探技術對場地、地形條件的要求較低,花費的時間、費用也較少,且具有良好的勘探精度。針對一些較為復雜的巖土工程技術難題,可以采用多種工程物探手段和鉆探綜合使用的方法,起到互相補充、互相驗證的作用。

參考文獻

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我國的巖土工程勘察行業經過多年的改革、探索,目前整個市場已全面放開,顯現出一片繁榮的景象,但也由此引發了一些新的問題,最令人擔憂的是在巖土工程勘察的過程中出現了很多不規范行為。以下就這一問題進行詳細探討。

1目前巖土工程勘察中存在的問題

1.1資料收集工作不充分

眾所周知,巖土工程勘察主要是為建(構)筑物基礎設計、地基處理和施工提供詳細的工程地質資料和技術參數,而一些勘察單位在進場施工前,不認真收集擬建工程的基本資料,如擬建物規模、結構特征、結構類型、荷載分布、地面整平標高以及擬建物對變形有無特殊要求,從而無法保證勘察工作的質量和工程的針對性。

1.2勘察工作量的布置不滿足《巖土工程勘察規范》的要求

1)規范中對勘探點的布置有明確規定,而一些勘察單位勘探點布置比較隨意,不沿建筑物周邊線和角點布置,也不論地質條件復雜程度如何,就把孔距定在規范允許的上限;勘探深度不從基礎底面算起,使一般性勘探孔不滿足最小孔深的要求;樁基工程勘察的鉆孔應控制的深度不滿足規范要求;當建議的主要持力層層面坡度大于10%或主要土層中軟夾層(透鏡體)厚度超過0.5m時不加密勘探孔,從而造成地層劃分的精度不夠,無法摸清暗藏的河道、溝濱等對工程不利的埋藏物和夾層或透鏡體的分布范圍。在勘察過程中已發現有天然地基與樁基兩種基礎方案的可能,仍按天然地基的要求確定勘探孔孔深。2)對高層建筑的裙房和僅有地下室的建筑場地不考慮抗浮設計的要求,不布置勘探點。高層建筑場地勘察不考慮基坑支護,不能結合地基條件適當擴大勘察范圍與增加上部土層的原狀土試樣件數。

1.3外業施工過程中的不規范行為

1.3.1鉆探操作

不按JGJ 87292建筑工程地質鉆探技術標準中的明確規定進行操作,對要求鑒別地層和取樣的鉆孔,回次進尺過大,一般地層中超過2m,在巨厚的淤泥質土中甚至超過5m。在粉土、砂層和卵石層中鉆進時,沒有采用優質泥漿護壁,泥漿濃度也控制不好,出現塌孔甚至埋鉆,從而造成地層的漏記和一些原位測試無法進行。

1.3.2取樣和原位測試

在采取Ⅰ,Ⅱ級原狀土試樣時不按JGJ 89292原狀土取樣技術標準的有關規定操作,對所取試樣也沒有及時貼標簽、封臘,不及時送試驗室進行試驗,導致土樣嚴重失水,致使土工試驗成果中含水量、孔隙比、液性指數、壓縮系數和抗剪強度指標嚴重失真。在標貫和動探試驗時沒有清除孔底殘土就進行試驗,在靜探試驗中不控制貫入速率,造成試驗數據失準。主要持力層與下臥層的原狀土樣少于6件,原位測試數據少于6個,力學性質指標不滿足統計要求。

1.3.3地層描述

勘察規范3.3.7對土的描述做了6點規定,但現在很多單位對土的鑒定和描述很不規范,在野外地層描述中僅對土的狀態、濕度及包含物進行描述,對粘性土和粉土不描述其搖振反應、光澤反應、干強度及韌性,導致野外肉眼鑒定與土工試驗結果不吻合。

1.3.4地下水量測

當勘察場地地層中同時有潛水含水層和承壓含水層時,沒有進行分層量測水位,對承壓水頭不測,致使報告中無法明確地下水性質,只能提供混合型地下水位和水頭。

2在巖土工程勘察工作中容易略的問題

巖土工程勘察工作一個最大的特點是地層情況變數大,沒有一個場地條件和土質情況是同樣的。國家規范和行業規范很多也很具體,但都不能照搬硬套。巖土工程勘察工作應根據擬建工程特點和場區工程地質條件確定。在工程實踐中應注意以下容易忽略的問題:

1)認為對地基條件只要滿足承載力即可,容易忽略建筑物對變形和場地土層均勻性和穩定性的要求;勘察工作的內容,不僅應提供滿足建筑結構荷載所需要巖土工程特性指標和地基基礎設計參數,尚應包括可能影響工程穩定的不良地質作用、建筑場地類別、建筑抗震地段劃分和巖土地震穩定性等對建筑場地穩定性適宜性評價所需要的內容。2)容易忽略在詳細勘察中勘探深度應自基礎底面算起的規定;在一些建設工作中往往場地未經平整,現場地面標高高出設計地面標高很多,勘察前因沒有收集詳細標高資料,忽視詳細勘察的勘探深度自基礎底面算起的規定,以致選成勘探深度小于規范強制性條文的規定。3)只滿足每個場地每主要土層的原狀土樣或原位測試6件(組)的要求,忽略了某些土樣取樣質量差、離散性大,6組土樣不能滿足統計計算、基坑支護和地下水控制所需用的各類巖土工程參數。4)基礎選型建議應全面客觀、安全經濟。在進行巖土工程勘探的第一個鉆孔開始,就應對擬建工程的基礎,有一個基本概念,因為采用的地基形式也關系到鉆孔深度和勘察工作量是否滿足抗震設計、場地評定等規范要求的問題。地基方案的選取應在對周邊原有建筑物的基礎、本地的施工條件和施工能力、完工時間、工程造價等多方面進行調查分析的基礎上,結合擬建場地的土層情況及建筑物的結構和荷載、設備等各方面情況進行綜合分析,提出安全、經濟合理的地基方案建議。

3原因分析

1)《建筑工程勘察質量管理辦法》中對勘察費用的收取及業務的承攬有著明確規定。但由于現在很多建設單位不能充分理解巖土工程勘察在工程中的重要性,片面追求效益,追求速度,野外施工完,馬上就要報告,報告質量何以保證。加之市場競爭激烈,勘察單位為了取得勘察任務,不嚴格執行國家收費標準,互相壓價(目前本地的勘察費僅能收取標準的3折~4折),并同意業主無限制地壓縮合理的工期,從而致使勘察工作粗糙、勘察手段選擇和勘察工作量布置不合理,難以滿足規范和設計要求。2)很多勘察單位的現場作業不是由專業人員承擔,而這些人員又未進行過專業技術培訓,其技術水平遠不能勝任所從事的巖土工程勘察工作,從而導致現場作業出現大量的不規范行為,還有少數技術人員不能自覺加強對規范、標準及強制性條文的學習,使勘察質量有所下降。3)一些勘察單位還停留在傳統的“工程地質勘察”的管理模式上,單位的質量保證體系也不夠完善,內部的檢查、監督與校審制度貫徹不嚴。

4對不均勻地基基礎設計時的結構措施

由于不均勻地基的土質在縱向和橫向上有不同程度的差異,地基反力的集中現象比較明顯,如不采取有效的結構措施,將給建筑物帶來破壞。對差異明顯較大情況下,可采取如下措施:

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除清華大學、同濟大學等高校開設自選實驗和演示現場測試實驗外,一般高校只開設以上必選試驗項目,內容有限且分散。傳統的教學模式屬于“灌輸式”教學,強調教會學生各個指標的測定方法,而分散的教學模式割裂了各個指標之間的聯系,不利于學生對基本概念的理解;傳統模式過于注重“是什么”和“怎么做”,忽略了“為什么”的引導,缺乏對指標的物理意義、作用等方面的分析和總結,沒有給學生發揮創造性的空間。

(二)實驗指導教師不足

由于學生人數較多,而實驗指導教師有限,一般每個指導教師同時指導30名左右的學生完成試驗。有的學校要求理論授課老師參與到實驗教學中,但指導教師仍相對不足,教學效果得不到保障。

(三)學生參與積極性差

傳統的教學模式中,土工試驗只是土力學課程的一部分,學生對土工試驗的重視程度嚴重不足,很多學生并沒有親自動手操作;試驗完成后只是按照老師教的方法完成試驗報告,沒有總結和思考。從實驗準備、實施到分析總結,學生的主動性和積極性都沒有得到發揮。因此,這樣的土工試驗僅僅只是完成任務,無法達到預期的鞏固理論知識、鍛煉動手能力的效果,更不用說實踐與創新能力的培養。

二、新型教學模式

針對以上傳統土工試驗教學模式的特點,提出以下教學模式。

(一)將土工試驗作為單獨必修課

改變傳統土工試驗為土力學課程組成部分的現狀,將土工試驗設置為單獨的必修課,以此增強學生對土工試驗的重視程度。必修課分為兩部分,即常規指標測試和綜合性試驗。常規指標即前述必選試驗,采用視頻演示和實驗室內操作等相結合的方式,讓學生熟悉各常規指標的測試方法。實驗室內操作時,將學生分為5個一組,每組配至少1名老師或研究生指導。土的滲透特性、強度特性、變形特性并稱為土的三大特性。將三大特性分解為若干個專題,形成綜合性試驗。土木工程相關專業的科研項目一般都以土力學為基礎,因此這些專題還可結合教師的科研項目進行設置,讓教師和所指導的研究生都參與到土工試驗教學中來,以此增強土工試驗教學師資。將研究生作為土工試驗輔助教師,還可對鍛煉研究生的綜合素質起到積極作用。還可將大的綜合性試驗分解為若干個子題,供學生選擇。

(二)集中時間開展綜合性試驗

為避免土工試驗分散的不利影響,采用集中時間開展綜合性試驗的方法。每個班以3周為一個周期錯開開課,以免造成設備和人員緊張的現象。在一個周期內,集中在上午、下午或晚上的時間開展試驗。將一個班分為若干組,每組5人左右,每組選定一個子題。綜合性試驗周期分為三個階段完成工作:第一段3~4天為試驗準備階段,主要任務是小組選定子題并初步確定試驗方案;第二段10天左右為試驗實施階段,包括完善試驗方案、按照試驗方案開展試驗;第三段7天左右為試驗結果分析階段,主要任務是將試驗成果總結為試驗報告,并匯報展示。

(三)注重研究成果的整理

針對每個周期結束時的各小組的匯報情況和指導老師的意見與建議,每組對試驗結果進一步分析,對試驗報告進行完善。學期結束時,將所有學習土工試驗課程的小組集中在一起再次匯報,根據研究成果和匯報情況集體評分。將專題試驗周期內的成績作為平時成績,將學期末集中匯報的成績作為期末成績。按平時成績和期末成績給出總評成績。

(四)后期實踐活動

除了土工試驗實踐環節以外,學生大四下學期還設有畢業設計環節。另外,很多高校還設置有大學生科研項目等活動,鼓勵學生參加開展科學研究。這些活動都是土工試驗教學環節的有益補充。通過土工試驗課程中綜合性試驗的學習,學生能夠初步具備一定的科研能力,為畢業設計和其他科研活動打下了良好的基礎。同時,教師在指導綜合性試驗的過程中,還可發掘表現優秀、有潛質的學生,在畢業設計和其他科研活動中加強指導,進一步提高學生的實踐和創新能力。以湖北工業大學為例,我校開展了大學生科研基金項目、“凌云計劃”項目等,鼓勵大學生參與課外學術科技活動。單“凌云計劃“項目,全校每年就有400多名學生參與到老師的科研項目中。在土工實驗課程中,通過綜合性試驗的完成,可增強學生和老師之間學術上的了解。在后期畢業設計和科研活動等實踐時,老師可以根據學生的特點進行針對性地指導,而學生在后期實踐活動選題時方向性也會更加明確。

三、以“土的滲透特性”綜合性試驗為例

(一)子題設定

假設一個班30人,初步指定3大組分別進行土的強度、變形和滲透三大綜合性試驗專題,每個綜合性試驗專題大約有10人參加。首先將所有學生集中,講解三大試驗專題的主要內容;然后劃分小組,針對某一專題講解子題的主要內容。滲透特性是土體非常重要的工程性質,滲透系數的影響因素包括土粒特性(粒徑大小及級配、孔隙比、礦物成分、結構構造)和流體特性(水的動力粘滯系數,飽和度)等。結合筆者的國家自然科學基金項目“滲濾液與土相互作用機理及裂隙襯墊材料防滲性能研究”和“固結過程非飽和黏性土孔隙結構演化規律及其對水力特性影響機制”等,設置“土的滲透特性”綜合性試驗專題。根據滲透系數的影響因素,該綜合性試驗專題下設“礦物成分對黏土滲透性的影響”、“土樣含水率及干密度對黏土滲透性的影響”、“流體特性對黏土滲透性的影響”和“非飽和黏性土滲透性”等子題。將專題、子題及相應的試驗任務書告知學生,供學生選擇。

(二)試驗準備

試驗準備階段的主要任務是小組選定子課題并初步確定試驗方案。將滲透特性綜合性試驗專題的學生分為若干小組,分別完成該專題下的子題。學生完成選題后,首要的任務是讓學生弄清楚相關概念,并布置初步確定試驗方案的任務。為弄清楚滲透特性相關的基本概念,采用提問的方法。例如:什么是土的滲透系數?為什么要研究土的滲透系數?滲透性能與變形和強度有什么關系?如何得到土的滲透系數?各種滲透系數測量方法有什么優缺點?同時,鼓勵學生自己提問,發揮學生的主觀能動性。提出問題并布置任務后,要求學生自己尋找答案、確定試驗方案。給學生詳細講解查閱文獻及相關規范的方法,以及確定試驗方案的方法。

(三)試驗實施

完善學生給出的初步試驗方案,指導學生制定詳細的試驗方案。要求學生遵循《土工試驗規程》等規范的規定,嚴格操作,完成試驗。以“礦物成分對黏土滲透性的影響”子題為例,要完成這個子題,學生需要開展的試驗主要有:擊實試驗、含水率和干密度測試、變水頭滲透試驗等。每一種試驗都有老師或研究生指導,隨時答疑。

(四)試驗結果分析

要求學生按照規范的方法及時整理試驗數據,分析實驗結果出現的問題。對于“礦物成分對黏土滲透性的影響”子題,要求學生給出礦物成分與黏土滲透性的定量關系,并能初步分析滲透性變化規律的機理。還可以給出引申分析的主題,如基于試驗結果進一步分析“如何利用黏土的低滲透性進行防滲”等,進一步引導學生思考。最后,將分析和討論得到的結果整理成完整的研究報告,并做出PPT展示。

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1)界面劃分問題。主要有巖土體和巖石風化程度的界面劃分,地質構造和軟弱結構面的判定,以及不良地質體的地質界面等。2)地質形態問題。主要有不明地下物體空洞及其分布形態,埋藏位置和埋藏深度的確定。3)巖土參數問題。主要是那些難于取到原狀巖土樣和難于進行室內、外試驗的巖土層,如粗顆粒土、殘積土和風化巖等。其巖土設計參數(承載力、變形指標等難于確定)。4)綜合能力問題。主要表現在一部分勘察技術人員缺乏對勘察各專業的野外和室內原始資料的整理分析,利用的能力,缺乏如何辨別真偽,去偽存真,補充印證,歸納總結的能力,缺乏建筑結構設計方面的知識,常造成勘察的目的性不明確,所提供的資料不能滿足設計的需要。5)枝術素質問題。主要是勘察技術人員知識的廣度和深度問題,勘察各專業缺乏內部溝通,技術交流,對各自技術服務的對象和技術發展狀況不了解,導致碰到重大項目和復雜工程時束手無策,不知應采用何種技術方法和手段去解決所碰到的技術問題。

2、探討問題的解決方法

隨著電子計算機技術的飛速發展,近十幾年來,工程物探專業根據彈性波理論,電磁波理論和電學原理發展了許多新的工程物探方法,并相應發展了一大批集適時采集處理,軟硬件功能于一體的工程物探探測設備,它具有采樣密度大,速度快,成木低,信息量大等特點。可以利用工程物探連續加密測點的辦法來獲得連續的地質界面,從而有效的解決傳統鉆探乎段以點帶面劃分地質界面時常帶來的漏判,劃分不準確等缺點;并且可以利用綜合工程物探方法有效地解決傳統勘察手段難以解決的諸多巖土工程問題,如地下不明物體,洞穴,軟弱結構面,滑動面,斷層,破碎帶等在地下的分布特征,形態,埋藏深度,位置。并且可以提供許多工程建設所需的巖土動力參數和設計地震動參數。相對傳統的鉆探方法,工程物探技術使用時受場地,地形條件的限制較少;具有節省時間,節省費用,勘探精度高等特點。但是,各種工程物探方法的有效性決定于它對探測對象的適用性,物性條件的適用性越強,解決問題的可靠的性越大。因此,為了有效地解決某此復雜的巖土工程技術難題,必須采用多種工程物探手段和鉆探聯合使用的方法,起到互相補充,互相驗證的作用。合理地選擇,運用工程物探技術與傳統勘探手段相結合,無疑是解決巖土工程勘察中存在的主要問題的有效手段之一。

3、工程實例

某小區占地面積較大,擬建物主要為多層(3-6層)住宅和(2-3層)別墅,及少部分公共建筑(商場、學校、衛生院、地下室、農貿市場、郵電局、儲蓄所、會所、俱樂部等)。業主按使用功能把本項目劃分為A至G等七個區,山體北部為A至C區,山休南部為D至G區,場地中部為居住小區的標志性建筑柱廊和生活橋。

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1.2基于問題解決的學習

基于問題解決的學習方法是1980年美國數學教師協會正式提出來的。它將學習內容設計成問題,或由學生提出問題,讓學習者通過解決問題來獲得相應的知識和能力。讓學生提出高質量的問題是這種教學方法的關鍵。要求學生將問題具體化和形象化,構造成模擬實際生活的故事情節。學生在原有知識和經驗的基礎上,通過分析解決問題,發現更加復雜和深入的問題。因此,學生提出問題的多少、思考問題的廣度和深度等是基于問題解決的學習方法的重要的評價標準。

1.3基于問題的學習

基于問題的學習是一種以學生為中心的教學方法。學習的目的是獲得解決問題的經驗、思考策略和該領域的知識。基于問題的學習的目標是幫助學生形成靈活的知識、有效解決問題的能力、自主學習、有效的協作能力和內在動機。基于問題的學習是一個主動的學習方式。在工作過程中,學生發現他們已有的知識,需要知道什么,以及如何和在哪里獲得新的信息,可能會有益于該問題的解決。教師的作用是為了促進學生的學習、支持、指導和監控學習過程。導師必須建立學生對解決問題的信心,并鼓勵學生,同時也拓展他們的理解。Barrows定義了基于問題的學習模型為:(1)以學生為中心的學習。(2)學習是學生小團體做的,理想的6~10人。(3)教師指導學生而不是教學。(4)以問題為基礎組織和激發學生學習。(5)問題是設置是提高學生解決問題能力的基礎,是刺激的認知過程。(6)學生通過自我導向學習獲得新的知識。基于問題的學習要求教師的教學風格達到幾個主要標準:首先,要有一個與教師科研相關的“學習中心”,所有的學生都需要圍繞該中心。第二個標準是必須有一個驅動問題,學生通過完成項目獲得問題的答案。這個問題也不能有一個預定的結果,它應該要求學生使用的先驗知識來所有可能的結果。其他標準包括建設性的調查研究、學生的自等。基于問題的學習的主要教學過程包括提出問題、分析問題、形成假設、驗證假設、修正假設。

2土木工程探索性試驗設計

近年來華南理工大學開展了“探索性實驗”教學項目建設工作,引導教師將科研項目成果轉化為計劃內實驗教學內容,從而深化實驗教學內容和體系改革,推進實驗室開放共享;通過科研與教學融合,切實促進學生實踐創新能力的培養。下面介紹用研究性教學方法設計所申報的“探索性實驗”教學項目“瀝青混合料多軸加載試驗”。

2.1提出問題

最新版的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中瀝青混合料的試驗方法主要包括:單軸壓縮、單軸拉伸、小梁彎曲和劈裂試驗等。試驗過程中,瀝青混合料試件處于單軸或雙軸應力狀態。而實際瀝青路面中,瀝青混合料處于多軸受力狀態,承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。因此,現有瀝青混合料的試驗裝置與方法無法模擬實際瀝青路面材料的多軸受力狀態。

2.2分析問題

為了模擬實際瀝青路面材料的多軸受力狀態,采用如圖1所示的試驗裝置。通過轉動的橡膠輪胎帶動圓柱體試件轉動,試件受到橡膠輪胎的表面摩擦力F和鉛垂方向的壓力P作用。同時,在試件水平方向施加壓力Q。從而模擬實際路面材料多軸受力狀態,使得試件承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。

2.3試驗步驟

(1)試件制作。采用擊實法、靜壓法或旋轉壓實法制作的圓柱體試件;或在輪碾法制作的板塊狀試件中鉆取的圓柱體試件;或在路面中鉆取圓柱體的芯樣。

(2)安裝試件。將試驗室的環境溫度控制在試驗溫度±0.1℃范圍內。加載前,保溫時間為90~120min。

(3)水平方向加載。通過水平加載油缸對試件施加水平方向拉伸或壓縮荷載。

(4)鉛垂方向加載。通過鉛垂方向加載裝置在橡膠輪上施加荷載,從而在試件中部上方施加鉛垂方向荷載。

(5)啟動橡膠輪驅動馬達,使得橡膠輪單向旋轉,轉速為1~100r/s。

2.4試驗結果的分析與討論

試件轉動一定次數后,量測試件中部加載位置的直徑,計算直徑變化率。加載后試件中部直徑的變化百分率計算公式為:100%×加載一定次數后加載位置試件直徑/加載前試件直徑。同時,量測試件長度,計算加載后試件長度的變化率。加載后試件長度變化百分率計算公式為:100%×加載一定次數后試件長度/加載前試件長度。教學過程中,共15位同學參與該項試驗,分為3組,每組5人。

3教學效果

采用研究性教學方法,有助于把學生納入教師的科研項目,驅使學生調查研究,組織討論會,分析問題,解決問題,完成工作任務。授課教師與同學們一起通過該試驗項目掌握了實際路面材料的受力狀態,并創新性的設計了“瀝青混合料多軸加載試驗”方法。依托研究成果申報了2項實用新型專利和2項發明專利。在國外SCI源刊投稿論文2篇。

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錢七虎院士在中國地下工程安全風險管理進展、挑戰及對策中指出隧道工程建設信息化技術的發展方向,包括開展基于大數據技術的TBM/盾構施工的分析與控制研究,以及數字隧道向智慧隧道的發展,提出智慧隧道“智”體現四個方面:透徹感知、全面互聯、深度整合、智能服務。    

巖土工程施工工序復雜、工種繁多,施工事故不僅與設計、操控有關,還與地層、地下水、環境等因素相聯系,造成很多事故機理難以完全摸清,且在風險評估過程中,由于人類本身經驗的相對缺乏、風險評估的時間不充裕,或者風險管理實施者主觀的不確定性等原因,可能造成風險因素識別不全面、風險評估可參考性不強、風險對策不合理等后果,從而使得風險管理達不到其原定的目標,甚至失效。為了充分、有效地利用人類以前的風險評估經驗,吸取以往的事故教訓,神經網絡、(BR( (ase-Based  Reasoning,案例推理)、RBR( Rule-Based Reasoning,規則推理)等智能化分析工具應用于巖土工程施工安全評估能夠很好地解決風險評估過程中時間、經驗不足的問題。    

華中科技大學的劉博基于案例(((BR)和基于規則((RBR)混合模式設計地鐵施工安全事故案例庫的結構化模型,其搜集了國內外(國內為主)71個地鐵工程施工安全事故案例,分析典型案例的表示形式、內容特征及統計規律,并通過對特征的相似性、案例庫的有效性和可操作性分析,論證歷史案例重用的可行性。葉婷婷等將案例推理的原則應用到構建集成情境的地鐵施工安全動態辨識知識庫中,運用案例推理和專家識別的方法構建知識庫的主要運轉方式,分別運用案例推理、專家識別實現知識庫自動識別器、人機識別器的運轉,并通過雙方相互融合、相互促進實現知識庫運轉。李興高針對泥餅等盾構掘進中典型事故,基于典型事故掘進參數數據,利用BP神經網絡實現故障識別和分析,對于泥餅故障,文獻選用了扭矩、推力、推進速度、閘門壓力、出土溫度作為神經網絡的輸入指標,以事故發生與否作為輸出指標。    

林鵬研發了一種在混凝土壩區為工人提供安全保護和各種服務的實時隧道定位系統,基于該系統,實現在線、實時跟蹤、智能識別功能,還具有工人緊急呼叫、跟蹤歷史和位置查詢等功能,現場應用表明,該算法可靠、準確(3-5米精度),可提供實時定位服務。