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问卷调查的主要内容设计本次毕业设计情况问卷调查共计13个问题,主要内容涉及以下四个方面:实施四年级本科生毕业设计导师制的必要性、对学生工程素质和动手能力的帮助程度、对提高毕业设计整体质量的认可程度;调查学生毕业设计的课题类型、工作量大小、难易程度和工作地点;从学生角度调查毕业设计指导老师的具体指导次数、指导过程、工作态度和业务水平;调查学生的毕业设计进度、与指导老师的互动情况以及认可毕业设计的重要程度。2014年6月初,针对南京工程学院建筑工程学院土木工程专业四年级学生,我们共发放问卷调查表格200份,回收200份,回收率达到100%。
2毕业设计教学改革的进一步探索
针对毕业设计学生的问卷调查分析,学院在导师制的教学改革基础上,从改进选题、合理安排时间、加强过程指导、开展校外毕业设计等方面着手,进一步推进导师制与毕业设计相结合的教学改革工作,充分发挥指导教师的主导作用,积极调动学生的主观能动性,全面有效地提高毕业设计教学质量。
2.1改进毕业设计选题为了充分调动学生的积极性、创新意识和主观能动性,选题要密切结合实际工程,鼓励“真题真做”,尽量避免“假题假做”。为了保证人手一题,指导老师要积极开动思维,多方位多渠道搜集课题,可以与地方设计院或施工单位合作就实际工程项目进行选题;可以结合学生的兴趣和就业去向拟定课题;可以结合指导老师的科研方向和实际项目拟定设计或研究课题等等。选题要求专业知识全面、工作量饱满、实践应用性强,要切实做到与培养目标、工程实际和社会服务紧密结合。
2.2合理安排毕业设计时间毕业设计为期16周,时间安排紧张有序,为了减少学生刚开始的茫然无措,更快更好地投身到毕业设计工作中,可以将毕业设计的任务安排提前至第七学期末,期间安排指导老师与学生见面,指导老师提前向学生发放毕业设计任务书,向学生讲授具体的任务和要求,学生可以利用假期认真思考,积极准备。“好的开始是成功的一半”,前期准备工作充分,后面遇到研究生复试、参加招聘等等事情时才能从容应付,不至于影响毕业设计的进度以及质量。毕业设计不提倡“前松后紧”和“前紧后松”,要求“前紧后紧”。
2.3提高指导老师综合素质毕业设计是一个综合性的“系统工程”,指导教师必须在相关专业领域具有扎实的功底和丰富的实践经验才能胜任。我院近年来补充的师资力量大多是名校的博士或外校引进的教授,综合能力较强。为进一步加强整体师资队伍建设,我院还积极采取多种措施,将富有工程经验的老教师与青年教师组成教学梯队,对青年教师实施“传、帮、带”;鼓励青年教师参加相应的执业资格考试,承接纵横向科研项目;派遣教师去校外建筑设计院、建筑公司、监理公司等挂职锻炼,提高他们的工程素质和实践能力。只有全面提高指导老师的综合素质,才能从根本上保证毕业设计的高质量。
2.4加强毕业设计过程管理毕业设计始终如一实行“导师负责制”,指导老师对设计进度、过程管理、质量要求等方面提出明确规定和实施细则。如毕业设计期间必须明确指导的时间和地点;制定详细的考勤制度和日常管理制度,明确奖惩条例;指导老师及时检查和反馈学生的毕业设计阶段成果等。为了确保毕业设计质量,实施从选题—过程—成果三位一体的三期检查制度。初期主要检查学生的选题和开题。选题在双方互相选择和共同协商的基础上确定。开题则检查学生在大量阅读相关文献的基础上拟定的技术路线和进度安排是否合理可行;中期主要检查学生的设计进度和阶段成果是否和任务书一致以及后期的进度安排等;末期则重点检查学生的毕业设计成果汇总、评阅答辩过程记录以及后期的成果展览和工作总结等。
2.5鼓励学生开展校外毕业设计工作因为校外毕业设计能近距离接触实际工程,使毕业设计理论联系实际,充分调动学生的积极性和主观能动性,锻炼他们的动手能力和工程素质,我院大力鼓励有条件的学生在校外开展毕业设计工作。一方面学院多渠道与社会上相关专业的企事业单位合作,为学生积极创造合适的岗位和机会;另一方面,利用已经签约学生和相应单位都愿意提前接触的契机,学院也鼓励学生去签约单位进行毕业设计工作,以缩短工作磨合期,为将来更快适应工作打下基础。需要注意的是,校外毕业设计必须实行校内指导老师和校外工程师联合指导制度,重视管理力度,以保证毕业设计质量,形成良性互动。
3结语
关键词:土木工程;竞赛;实践教学;创新
基金项目:黑龙江省教育科学规划课题项目 课题名称 普通高校土木工程专业创新型人才培养模式研究。编号:GBC1211059
作者简介:宋高嵩,男,1964年出生于山东省平度市,工学硕士,教授,从事工程:土木工程教学,研究方向:道路工程规划设计。林莉,哈尔滨理工大学 ,副教授。王晓东,哈尔滨理工大学 ,讲师。
1、土木工程专业实践教学体系的内容及存在的问题
按照土木工程(建筑、道桥)专业人才培养方案,制定了包括必修课、限选课、任选课三个层次的教学计划。该计划的特点是:文理渗透的公共基础,系统宽厚的技术理论,灵活多样的专业方向,多维立体的实践体系。在教学内容上[1] ,精选课程内容,做到厚基础,宽口径,减少必修课门数,增加选修课门数,提高新技术、新工艺、新材料等现代科学技术和现代管理技术的含量。方案设计[2]如下:
公共基础课(人文社会+数理化+外语+计算机文化+体育等)一公共理科平台
专业基础课(力学+地质水文+测量+材料十结设十土木概论等)一大土木基础平台
(两大平台)+(道路+桥梁课程模块)一道路与桥梁工程方向
(两大平台)+(结构工程课程模块)一建筑工程方向
从以上人才培养方案来看,似乎没有什么问题,但具体到每个细节和环节来看,如何提高学生素质,如何培养创新型人才方面,操作性不强,目标不明确,难道就是增加或者减少几门课程就做到创新了吗,人才的培养素质就提高了吗?从事土木工程建设设计、施工和管理的人员必须具备吃苦耐劳的创业精神和精益求精的工程质量意识。以培养学生创新、创造和创业能力为重点,以造就适应现代知识经济时代需要的高素质的应用型人才为目标,构建素质教育目标体系和工作体系。经过四年的学校生活,在浓郁的育人氛围中,养成人才必备的优良素质。目前的三段式人才培养方案是没有什么问题的,但在如何提高学生的工程实践能力,培养创新型人才方面存在许多不足,尤其实践环节,缺乏考核标准,尤其对学生的整体评价不合理。本文从土木工程专业的实践教学环节从发,探索研究创新型人才培养的新思路。土木工程实践教学环节包括实验、实习、课程设计、毕业设计等。
1. 培养创新型本科人才,提高实验教学效果的新思路
1.1计算机课程的上机训练与考核的创新改革
传统的上机训练是学生上完理论课后,组织学生到计算机室练习,由于时代的发展,以及智能手机的广泛运用,学生对计算机基本操作和练习非常不感兴趣,尤其很多学生几乎每人一台笔记本,结果造成上机效果非常不好,打游戏,玩手机现象非常普遍。基于以上情况,结合学生的特点,把学生上机训练的内容,设置成游戏通关的模式,学生每过一关,相当完成一个上机训练项目,由易到难,由浅入深,循序渐进,根据学生的过关情况进行成绩评定。这种既提高学生的学习兴趣,又激发学生的创新能力,两者结合,达到较好的教学效果。
1.2 土力学、建筑材料试验课的创新改革
土力学、建筑材料试验课与工程实践结合紧密,但由于学生课前准备不充分,再加上目前学生普遍动手能力较差,另外,土力学、建材试验课接触的试验原材料如沙土、水泥、石料等较脏,环境差,造成学生参与意识差,试验无从下手,试验数据不准确,效果不理想等状况。这类试验课改革的思路是教师上课前先把试验项目告诉大家,让学生分组上网收集资料编写试验项目所需的原材料、试验仪器和操作步骤,当然,上试验课程前教师可以先领着学生参观试验仪器,并检查试验准备情况。上实验课时,教师主要负责检查,纠正学生试验过程中的错误,让学生独立完成试验项目,并且鼓励学生在实验时提出自己对实验方法、试验仪器的改进、改良,这种方法可以提高学生的独立思考和操作能力,由被动变为主动,由上实验课时不知所措,到上实验课时自己尽快完成,既节省了时间,又提高了学生的动手能力。一举多得。当然,比较理想的的土力学、建筑材料试验课程的上课方式是采用集中训练的方法,土力学一周,建筑材料3~4周,让每个学生在实验室独立系统地完成每一个试验项目,采用抽签比赛的方式进行考核,效果会更佳。另外,鼓励学生积极参加全国试验员资格考试,获得试验员资格证书的成绩评定为优秀。
2. 培养创新型本科人才,提高课程设计教学效果的新思路
土木工程专业的课程设计包括混凝土楼盖设计、预应力混凝土简支梁设计、单层厂房设计、房屋建筑学、梁桥工程设计、结构工程基础设计、桥梁基础设计、钢结构设计、路基路面工程设计、施工组织、道路勘测设计。这些课程设计概括起来,主要包括两项内容:一是设计计算分析,另一种是计算分析和结构外形设计。
对属于纯粹计算分析的课程设计,例如,施工组织中的概预算计算分析,路面设计中的厚度计算、预应力混凝土简支梁设计、桥梁基础设计等、建议鼓励学生使用计算分析软件来代替繁琐的手工计算,把学生从枯燥的计算中解放出来,学生尽可能地掌握软件使用技巧,有可能的话,让学生参与计算程序的修改和调试,提高学生的分析问题,解决问题的能力。鼓励学生参加造价员从业资格等考试,对获得造价员资格证书的学生,施工组织课程设计成绩直接评定优秀。
对于属于结构外形设计为主,计算分析为辅的课程设计,如房屋建筑学、桥梁工程设计、路基挡土墙设计、单层厂房设计、道路勘测线形设计等,建议教师在上理论课时就把课程设计题目提前布置下去,鼓励学生采用纸质模型、绘图渲染等手段表现设计效果,最后课程设计期间,鼓励学生全身心投入设计中,采用竞赛的方式进行成绩评定,例如房屋模型大赛、桥梁模型结构大赛等形式,激发学生的创新激情,调动学生参与的积极性,充分发挥学生的主观能动性,为培养创新人才奠定基础。
3. 培养创新型本科人才,提高实习教学效果的新思路
土木工程专业的实习包括认识实习、测量实习、地质实习和生产实习
对于认识实习,传统的做法是参观城市的著名建筑、著名桥梁和预制厂等内容,写实习报告的形式完成实习内容,为了增加认识实习的知识性、趣味性,在参观的基础上,聘请有关工程师、项目经理实地讲解和讲座的形式,实习成绩考核采用知识竞赛的形式进行评定。
对于测量实习,可采用与工程实践相结合的方式,积极与学校附近的公园、小区联系,为他们测绘地形图,通过实践提高学生的测绘水平,另外,开展测量竞赛考核活动,例如,水准高程测量大赛、导线闭合测量大赛,既提高学生的测量技术水平,激发学生的学习兴趣,培养学生的参与意识、创新意识,又可以公平合理地评定学生成绩。同样,鼓励学生积极参加测量员资格考试,获得资格证书的给予奖励。
对于地质实习采取实地踏查与鉴别分析相结合,采用矿石鉴别大赛等手段,提高学生岩石鉴别能力,发挥学生的创新能力和鉴赏水平。
对于生产实习,多年来一直采取与生产相结合的办法,学生直接参加工程建设第一线,顶岗挂职锻炼,实习结束后写一份实习报告和交一份实习鉴定进行评定成绩,总体看来没什么大问题,但在成绩考核方面,应根据学生工地实际情况,在实习期间拟定论文题目,结合工程实际撰写科研论文,实习结束进行论文答辩,对优秀论文推荐杂志发表,实习产学研一体化同步发展。使学生的创新水平得到真正实质性提高。
4. 培养创新型本科人才,提高毕业设计教学效果的新思路
学生的毕业设计是学生能力的综合培养的重要阶段,应该从选题开始,进行有针对性的引导和培养,根据学生大学近三年多来的学习体会、就业情况、考研情况以及将来的自身发展情况综合考虑。
对于已经考上研究生的学生,着重从科研能力方面培养,在毕业设计阶段跟着导师从事科研工作,撰写切实可行的科研论文,对于能发表EI、SCI检索的论文,毕业设计按优秀成绩评定。
对于已经签订就业单位的学生,应根据就业单位的实际情况和将来的就业要求,实行双导师制,由用人单位和学校各指派一名指导教师,共同研究和探讨毕业设计题目,学生可以在用人单位提前实习就业,在此期间完成毕业设计或者论文,但必须和工程生产实践相结合,解决工程中出现的疑难问题,或者有所创新,例如改良、改进试验检测方法、施工方法、施工设备等,只要有创新点,就可以完成毕业设计,有发明专利的成绩直接评定优秀。
对于未签订就业单位的学生,重点从工程基本训练方面选择毕业设计题目,例如,道路线形设计、玻璃幕墙设计、超市设计等内容,在设计过程中,让学生提出自己的创新思想,另外,鼓励学生从基础做好设计,把基本知识掌握牢固,一步一个脚印的做好每个设计。在设计中让学生体会脚踏实地,不要好高骛远,端正就业态度。最后取得设计、就业双丰收。
5、结论
培养创新型土木工程本科人才,不是简单的喊口号,应该从人才培养方案入手,贯穿教学的每个环节,处处体现培养创新型人才思想和方法、手段。我们从土木工程专业教学实践的各个教学阶段分析研究了培养创新型人才的创新模式和创新思想,在应用中取得了良好效果。开展实践性教学是创新人才培养模式的重要方面,在教学计划制定过程中,加大实践性教学的比重,尽可能地将实践性教学贯穿于高等本科教育的全过程,使教学方式从“以教为主”,逐步向“以学为主”转变。学生只有通过实际演练才能提高学习的自主性和创造性,才有可能形成创新能力和实践能力。在这方面,与企业的合作能够起到有效的促进作用。本科教育要重视培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。当今社会对大学生的基本要求,不仅需要有全面的知识,而且需要有更好的适应性、开拓性,有更加灵活的创新意识和更加健全的创业心理。加强实践教学为学生这些创新素质的培养和提高创造了基本条件。从这个意义上讲, 创新型人才培养模式必须从细节入手,贯穿实践教学的每个环节是实施素质教育、促进学生全面发展的重要载体。
参考文献:
[1] 宋高嵩,曲贵民,林莉.构建土木工程(建筑、道桥)专业课程体系的研究探讨[J].硅谷,2009,(7):157.
关键词:能源;环境;教学
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)37-0060-02
一、课程概述
能源是使一个系统能够产生对外部活动的能力,在自然界中可以被人类用来获取各种形式能量的自然资源就是能量资源,简称能源[1]。能源既是重要的经济发展和社会生活的物质前提,又是现实生活中的重要污染来源。目前,我国能源工业主要面临以下几个问题:人均能源拥有量低、储备量低;能源生产和消费结构依然以煤为主;能源资源分布不均匀;能源利用效率低;农村商品能源短缺等[2]。解决好我国环境保护与能源开发利用之间的矛盾问题,是实现我国社会经济可持续发展的重要环节。社会经济可持续发展必须在能源与环境生态的可持续发展基础上才能得到实现,所以在人口高度密集,人均能源相对匮乏,自然生态环境十分脆弱的条件下,如何实现社会经济的可持续发展是我国面临的一项艰巨任务。这就要求我们不仅要改善能源结构,开发新能源及可再生能源,还要应用环境科学的知识,在能源开发和利用过程中,控制污染物的排放,实现绿色生产下的绿色能源[3]。“能源工程”作为本科生公共选修课,主要以地质矿产、物理、化学、土木工程等相关领域的一般知识为基础,系统讲授能源工程的相关理论和基础知识,环境保护和环境工程技术在能源开发中的相关工程技术,从而使大学生能掌握能源利用和制备领域的相关知识,了解改善能源结构、开发新能源及可再生能源等技术途径,掌握在能源开发和利用过程中控制污染物的排放、实现绿色生产下的绿色能源应用等技术政策。通过课程学习,学生可基本掌握能源工程领域的基础知识,了解能源研究领域国内外热点的最新进展,有利于拓宽大学生的知识面以及培养其创新能力。由于本课程主要面向全校二至四年级大学本科生开设,且文科、理科学生均可选修,所以在实际教学过程中发现,部分学生(特别是文科生)对于本课程所需的地质矿产、物理、化学、土木工程等专业背景知识掌握较少,在理解一些专业性强的教学内容时会遇到一些困难。因此,如何将专业性强的教学内容讲生动易懂是激发学生的学习热情与兴趣的关键所在。
二、教学目标
本课程作为南京大学全校本科生的通识课程,紧密结合南京大学“三三制教改”最新要求,一方面贯彻“四个融通”人才培养理念,以基本知识入手,继承、发扬和创新“匡亚明学院人才培养模式”的成功经验,通过综合多媒体、板书、现场参观等多种教学手段,使学生对能源工程与环境保护的基本内容有系统地学习,对能源与环境领域的前沿热点研究问题有所了解。通过课程学习,有利于培养出知识面宽、对能源工程与环境保护都有所了解的复合型人才,培养出具有创新精神、实践能力和国际视野的新能源和可再生能源行业顶尖人才,以满足社会不断发展的需要;通过该课程的建设,有利于继续保持南京大学本科教学的优势和领先地位。
三、教材内容
选择合适的教材,是取得良好教学效果的前提。本门课程选择的教材一方面不能太简单,以避免用“科普常识”替代“通识”教学,要充分展现能源工程相关领域的专业知识及最新科研应用进展;另一方面也要考虑到不同专业(特别是文科专业)学生的需求与理解能力,让他们可以充分掌握课堂所学内容。因此不能简单照搬一两门专业教材,需重新组织编撰本课程的课堂讲义,真正做到深入浅出,将基础知识与国内外最新研究进展有机结合。课堂的讲义内容要解决两个问题:第一,课程所涉及到的地质矿产、物理、化学、土木工程等相关领域的专业知识如何删繁就简,以适应不同专业背景的学生;第二,如何组织编排教学内容以易于学生理解,同时有机穿插介绍国内外能源工程领域的最新研究成果、应用现状及相关产业政策法规,从而调动学生学习的主动性。针对以上问题,我们的措施是:首先,在第一堂课,为同学们介绍本课程的参考阅读书目,通过阅读地质矿产、物理、化学、土木工程等相关领域的基本科普书籍,使有兴趣的同学可以快速掌握相关基础知识;其次,在课堂讲义中添加能源开发过程中的生态环境影响以及环境工程技术在能源利用中的实际应用,并辅助列出相关基础知识点,将基础知识与国内外前言应用有机结合,从而普及能源与环境专业的相关概念和知识;最后讲授新型能源的开发和利用,如风能、核能、生物质能与潮汐能等课程的核心部分,引领学生把环保节能理论贯彻至现代能源工程内容中。
四、教学方式
本课程以课堂理论讲授为主,充分利用现代教学手段,开展以多媒体教学为主、辅以板书示范的课程教学,将科技视频、计算机模拟、现场动画等多媒体内容融入教学设计。围绕学生学习的多样化和个性化需求,本课程有机开展师生讨论、学生小组调研报告等教学活动,充分调动学生的学习积极性,全方位培养学生的学习实践能力、创新意识和国际化视野。本课程所采用的几种促进教学方法有:
1.丰富多样的多媒体教学手段与内容。结合PPT讲义将课堂的重点、难点内容清晰有序地列出,方便学生记录笔记;采用大量的图片、动画生动形象地展示与知识点相关的科学原理、实际工程、仪器设施等,使同学们对能源工程有一定的感性认识;同时播放一定数量的科技视频、计算机模拟现场动画,将国内外最新的研究进展进行充分展示。
2.分组布置研究调研作业。针对能源工程领域的重大科技、应用、政策问题,让学生分组调研汇报,化被动听讲为主动学习;把同学按不同专业背景进行分组,充分发挥学科交叉的优势,促进不同专业同学们之间的学习交流,同时培养其团队合作精神。通过布置研究调研作业,一方面快速培养了学生使用图书馆电子信息资源的能力,特别是现代化方式的终端检索、光盘检索和网络查询等科研基本功,学生基本掌握了从目录、期刊索引和主题索引中查询资料的方法;另一方面,研究调研作业可显著提高学生的文献利用与分析能力。面对海量的电子信息资源,学生在完成研究调研作业过程中,可以学会如何组织管理文献,并对文献的海量信息进行分析与总结。
3.积极开展学生小组调研报告中的师生互动讨论。针对研究调研作业,定期组织学生以PPT形式开展小组调研报告,一方面可锻炼学生制作科研PPT报告的能力,同时还可以强化同学的语言组织、文字表达、口头表述能力。在PPT报告过程中,积极鼓励学生之间进行提问与讨论,极大地锻炼了学生对问题的思考、质疑、提问与解答能力;与此同时,教师适时点评,穿插知识点介绍,展开师生互动讨论,更有助于形成良好的学术讨论氛围。
五、考核方法
为了有效地提高教学效果,避免出现学生轻视上课、考前突击背书复习等不良现象,本课程考核成绩由课堂点名、课堂抽查、课外调研及开卷考试等部分组成。本课程学生学习成绩考核,开卷考试成绩占40%,课堂抽查成绩占30%,课外作业占30%。多种形式综合考核有效地提高了学生参与作业调研与课堂讨论的学习热情,有利于培养学生的学术兴趣。
六、结语
本课程已开设3个学期,选课学生人数由80多人增加到140多人,学生的平均成绩也在逐步提高。在教学过程中发现,课程内容的多样化与教学方式的多媒体化是直接影响学生学习兴趣与课堂教学效果的两大因素。例如,在讲授理论基础知识中,穿插介绍研究领域内的相关最新研究热点问题,可极大提高学生的学习兴趣;播放教学内容相关视频可使学生较容易掌握难懂的专业知识点,显著提高教学效果。
参考文献:
[1]黄素逸.能源概论[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]吴明明.我国能源消费结构调整的问题与对策[J].当代经济,2011,(5):84-85.
关键词: 《建筑工程测量》课程 理实一体化教学 教学改革
现代经济建设高速发展,土木工程建设的大型化、网络化、高等级向建筑工程测量学科提出了更高的要求。《建筑工程测量》课程应密切关注测绘学科的发展及其在工程建设中的应用,不断探索教学新内容、新方法,严格要求,不断提高教学质量。近年来,随着测绘事业的不断发展,工程上对建筑工程程测量的要求发生了较大变化,传统教学中的某些不适应及缺陷也逐步显现出来,这迫切要求我们重新认识和改革建筑工程测量的教学内容,以满足生产的需要。职业技术学校《建筑工程测量》课程是土木工程类学生必须学习的一门课,我校从2005年开始对《建筑工程测量》实行理实一体化教学改革,已取得了初步成效。在此我针对学生的实际情况,对我校测量教学工作进行总结,对教学思想、理实一体化教学方法提出一些见解。
一、职业学校学生的知识结构概况
我校的学生是来自全省各个地区的初中毕业生。随着国家对职业教育的支持力度不断加大,学生进入职业技术学
校学习的积极性高涨。但大部分学生在初中时学习成绩不高学生的知识水平差别较大,解决问题的能力参差不齐,学习的积极性、主动性及意识淡薄,这就给相关的专业理论教学与实践教学方法提出了更高的要求。
《建筑工程测量》课程对数学方面的知识应用最多。但是大部分学生的初中数学知识相对薄弱,理性和空间的想象力难以建立,知识系统性不高,对于三角形内容和函数的相关知识应用了解不够,所以在讲授专业课时难度很大。因此,学校的数学教学改革应结合测量学内容,多讲授三角和函数的知识,这有利于培养学生的数学兴趣,有利于加强专业学习的基础和数学学习气氛。
二、目前教学中存在的主要问题
1.教材内容陈旧
现行教材内容陈旧,存在重理论轻实践的问题,仍然以讲述光仪器的测量方法为主。对于新仪器、新技术的知识一带而过,很难适应当今测绘形式发展的需要。
2.教学仪器设备落后
学校测量仪器设备落后且数量有限,在近年生源扩招的情况下,在大力推进课程改革,实现理论实习一体化教学的情况下,很难满足实际需要。加上学生多且水平有限,不能严格按照操作规程和正确的使用方法操作,导致测量仪器经常损坏。现在在工地上广泛应用的电子水准仪、电子经纬仪、全站仪等先进的仪器,各校配备很少,有的甚至没有。虽然我校在近两年对测量仪器投入很大,购置了一些较为先进的仪器,如GPS、宾得全站仪等,但还是满足不了需求,导致在实训课上出现了一部分学生摸不到仪器、用不到新仪器的现象,长此以往会打击学生学习测量的热情。
3.测量实验场地随意简单
学校在做测量实训时没有固定的场地,都是教师在校园里随便指一个地方让学生做实验。校园里地形通常比较简单,没有明显的起伏变化,没有已知的控制点,因而教师在学生做完实训项目后,很难检核学生测量数据的正确性。另外,测量实验场地范围大,教师照看不过来,部分做实验习不认真的学生偷懒不做,或做错后不愿重做而刻意修改测量数据。
三、理实一体化教学对学生能力的培养
1.学生记忆力和毅力的培养
测量需要精确照准一个目标,需要精确对中、整平仪器,需要定心下来细心进行计算,需要专注地看、听、记、做,没有这些能力,就无法准确测量。在测量的过程中,一些主要的控制点的高程和坐标、角度和距离、建筑基线的测设要素和计算公式等都离不开记忆,为此教师一方面要严格要求学生做笔记和实习报告,将每天教师讲授的内容记录下来,如实做好实习报告,多加复习,另一方面在巡回指导时,应向学生提问,回顾今天的任务和理论内容。从每组组长开始要求,组长再要求组员,同时这样也可以培养学生的团队协作精神。
在测量教学过程中,教师要让学生明白,测量是很艰苦的工作,从事建筑施工工作要禁得住日晒雨淋,禁得住各种环境的考验,这需要有非凡的毅力。测量条件艰苦,都是野外作业,风吹日晒,环境恶劣,而且任务艰巨,各个方面都存在困难。因此,教师要培养学生形成吃苦耐劳、以苦为乐的乐观精神,学会把困难当作前进动力,通过测量实习的锻炼,收到锻炼意志、培养乐观精神的目的。
2.学生测量技能能力的培养
测量工作,既精细又需要耐心和毅力。职校学生大多对学习本来就不大有兴趣,怎样培养他们的测量技能呢?教师安排测量任务可以从以下两个方面入手,一是施工场地平面控制测量,即按要求在建筑施工场地选取有控制意义的控制点,通过精密的测角、量距、平差改正,得到规定要求的控制点坐标。在测量中需要步步校核检验,任何的偏差、粗心都会导致后续工作的进行障碍。在这种不断检查、纠错、总结的循序渐进的过程中,学生会逐步养成认真的工作态度,精益求精的职业素养,形成理论与实践的统一。二是高程控制测量,即在建筑场地建立可靠的水准点,形成与国家高程控制系统相联系的水准网。水准点的密度应尽可能满足安置一次仪器即可测出所需的高程点。场区水准网一搬布设成两级,首级网作为整个场在的高程基本控制,一般情况下按四等水准测量的方法确定水准点高程,并埋设永久性标志。若因设备安装或下水管道铺设等某些部位测量精度要求较高时,可在局部范围采用三等水准测量,设置三等水准点。加密水准网以首级水准网为基础,可根据不同的测设要求按四等水准或图根水准的要求进行布设。学生在看到自己经过不断努力完成的成果时,那种油然而起的成就感会使他们深受鼓舞并乐意投身到测量工作上来,投身到工程建设中来,达到这样的效果,测量实习的意义自然就会体现出来。
3.学生创新能力的培养
在大多数职业学校,实验实习教学一直充当辅助理论教学的作用和手段,教师一般是先把理论知识讲解完以后,再安排实验实习,而且都是由教师先把大致的思路和相关的要求讲解一遍,学生再按照统一的器材,按照书中统一的操作步骤、统一的方法和思路去做实验。这样做虽然对学生的动手能力有所提高,但在培养学生的创新意识和创新能力等方面明显不够,而且学生往往会认为实验实习可有可无,无法调动他们的积极性和主动性。伟大的人民教育家陶行知先生说过:“人类社会处处地创造之地,天天是创造之时,人人是创造之人。”测量实训是和学生近距离接触的过程,教师要充分利用时间和学生讨论,有的问题可以让学生自己去面对,而后独立思考分析,然后教师帮助引导,指出其问题的症结所在。教师在教学中要有意识地培养学生的创新意识,多给学生留出一些机会,让学生有机会去创新,而不是死搬教条。如可以问学生:你如果不用给定的器材,是否能用别的仪器来完成这次实习?不按书中的方法,是否有别的办法?为了学生今后的发展,为了培养学习的主观能动性,教师要让学生喜欢动手实习,但仅仅课堂时间远远不够。为此,教师必须开展一些实习活动,如利用课余开放实验室,让学生自己做实验。我校成立了测量协会,利用课余时间组织活动,让学习较好的学生带动指导其他同学,相互学习讨论。这样大大提高了学生的创新思维,培养了学生的实践技能。
四、理实一体化教学方法的改进
测量理实一体化的教学,要利于学生巩固测量理论知识,利于学生形成测量技能、技巧,同时直接与工程实践相结合,利于学生今后直接从事一线的生产,为学生的就业奠定基础。在实习教学过程中,教师应耐心讲解、认真操作示范、细心指导操作训练,并抓好仪器使用安全,对任何环节、步骤上的错误都不放过,做到技术规范统一。
1.教学方法应该多样化
教师应结合所讲的内容,在上课时除传统的板书外,多采用一些多媒体的教学方法。例如,在讲到测量仪器时,可以把测量仪器带到教室,或者做幻灯片、图片等,简单地向学生进行展示和讲解。这样既可以让学生了解各种先进的测量仪器,又可以激发学生的好奇心,保持对这门课学习的热情。再如,在讲到各种测量仪器的基本操作或水准测量、水平角观测等这些具体的、有严格规范要求的、实用性很强的教学内容时,教师可以准备一些视频资料,向学生演示各种仪器规范的操作方法和过程,还可以例举一些以往学生在做实训时犯错最多的操作方法,在课堂上给学生加以总结和强调。这样可以让学生记住重点,增强学生上课的兴趣。
2.教学内容上调整
课程内容的改革应本着“加强基本理论、技术的培养,注重实践操作技能训练,以学生为本,注重实用性”的基本原则,对课程内容作必要的调整。
(1)在讲课方面要突出重点,有的放矢。
要让学生能更快地提高实践技能,教师的素质和经验有相当大的作用。学校应当经常派教师进入工程施工现场,积累实践经验,结合专业特点,了解测量在工程建设中主要都有哪些方面的应用,出现了哪些新工艺、新方法,然后对讲课内容进行调整。例如,对于高职建筑工程技术专业的学生,应重点讲述民用建筑施工测量,可以略讲测量误差的基本知识、地形图的应用,删除大比例尺地形图的基本知识、地形图测绘等方面的内容。这样主次分明、重点突出,能让学生在有限的课堂上掌握更实用的测量知识。
(2)在实训教学内容上要合理选择,突出实用性。
加强实践教学环节,提高实习效率和质量,加强实践教学环节,是学生能力培养的关键,为了达到高职学院培养高等技术应用型人才的要求,2005年我校测量课程教学由原来每周四节课改为集中在三周内学习,其中实践教学在课程教学中所占比例达80%,主要是让学生动手做,从学中做,从做中学,以做为主。学习内容突出实用性,如建筑物的定位、放线、抄平是建筑工程测量中经常性的工作。因此,测设已知距离、角度、高程三个基本功学生一定要切实掌握,并力求熟练技能。我校经过这几年的实践和总结,认为三周的课时不能满足学生的学习要求,有的学生不能很好地掌握,所以从2009年开始课时调整为四周。
4.2.3测量实训考核
测量实训用测量基本理论和基本实践操作技能解决建筑工程测量技术问题的实践过程,是培养学生实际动手能力和综合分析问题、解决实际问题能力的重要阶段,为了提高实习质量,应增加测量实训操作技能的考试。我校对土木工程类的学生进行测绘技能水平考试,理论和操作要求人人过关,两项通过者发放江苏省测绘局技能考核四级合格证书,并规定没有这个证书不得毕业,这样可以防止学生因产生倦怠情绪而不亲自动手的情况发生。我校每年开展测量技能大赛,同时还积极参加联合学院、市、省、国家测量技能大赛,并在这些大赛中取得了优异的成绩,大大提高了学生的学习热情。这些都是对实践教学环节的有效补充,也是提高课程教学质量的有效方法和手段,同时也为学生就业增加了法码。
五、结语
《建筑工程测量》课程的改革是一项长期的、与时俱进的工作,我们要紧紧围绕测量大纲内容,以培养技术应用性人才为目标,以安全教育、理论与实践相结合、坚持循序渐进为原则,不断结合工程上出现的新技术,探索出更加合理、实用的教学方法,这样才能逐步提高《建筑工程测量》课程的教学质量,培养出更多符合工程建设需求的技术性人才。在目前的情况下,教师应及时纠正“重实习轻理论”和“重理论轻实习”的两种错误思想,以理论联系实际为正确的指导思想,积极努力地投入到课程教学的改革中,从基础做起,从教学和学生的实际需要做起,一步一步地将教学改革引向深入。
参考文献:
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[4]崔景贵.职业学校心理教育.南京师范大学出版社,2002.8.
[5]柳小燕.《建筑工程测量》教学中存在的问题及改进方法[J].测绘技术装备,2005,(1).
关键词:工程分析 科学管理 施工管理
Abstract: the industrial and civil building range is very wide, is closely related to human and building complex, affects the industrial and civil engineering of many factors, such as design, material, construction technology, technical measures, safety management system are directly affect the engineering construction quality; In the industrial and civil engineering, to make full use of management science, economics, applied statistics, operations research, accounting, financial management, engineering, economics, organizational behavior, marketing, computer application, economic law, building construction, building construction technology, project management, engineering assessment, construction project contract management, real estate development and management, construction engineering project financing, civil engineering introduction, engineering mechanics, engineering structure these theory and practice experience to evaluate each project.
Keywords: engineering analysis scientific management construction management
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号
工业建筑是指从事各类工业生产及直接为生产服务的房屋,一般称为厂房。工业建筑生产工艺复杂多样,在设计配合、使用要求、室内采光、屋面排水及建筑构造等方面都有很多特点,要求很高。民用建筑指供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。民用建筑按使用功能可分为居住建筑和公共建筑两大类。民用建筑功能多,用途广,民用建筑比工业建筑要复杂得多。工业和民用建筑对人类的影响都很大,对一项即将要进行的建筑项目,要用工程管理的方法进行管理和评估。
一 工业和民用建筑的投资评估。
对于一个在建的厂房或者是经济住房来说,施工技术的优劣直接影响建设费用、进度、质量,决定项目建成后的使用价值和经济效果。施工技术与施工组织设计密切相关。对各种施工组织方案进行技术上、经济上的对比分析, 从中选出最合理利用人力、物力和财力资源的施工方案, 从而提高工程施工质量,降低工程造价。一个优秀合理的施工组织对工程造价是很重要的。工程造价不仅仅是经济管理, 同时也是经济和技术统一管理的过程。
在工业和民用建筑中,要充分评估各项经济指标。在施工组织设计中, 应正确处理工期、质量和造价三者之间的关系, 使施工组织设计做到:在保证质量达到合同要求前提下, 工期合理、造价节约, 为工程实施提供积极可靠的控制目标。
每一工程项目确定,都有它不同的地点和环境,因而有不同的施工方案,每个方案都会产生不同的费用,对即将在建的工程进行经济投资评估,有利于实现用最小的投入,实现效益的最大化。
二 工业和民用建筑的可行性研究。
图纸
一个厂房图纸的好坏,不仅仅是经济问题,还涉及到是否可行的问题。好的施工设计方案,能确保工程顺利进展。所以施工方要严把设计关,建筑进行的施工都是按照总设计方案进行的。施工设计方案的正确与否直接关系到整个建筑施工的质量,如果是施工方内部指定,公司设计部门要不断的论证讨论设计方案,确保设计方案中的每个细节都不要出现问题。施工设计方案可以聘用建筑设计院进行制定,这样可以保证较高的施工质量,施工单位要严格考证所聘用的设计方的资质。整体设计方案制定后,应该将设计图纸交由施工图审查机构对施工图纸进行严格的审查,当存在问题时应该要求设计部门进行整改,消除违法建设和安全隐患,严格确保设计方案的可靠性。
地基
每个地方受地形,气候的影响不同,在施工前,施工方要对施工地点进行实际考察,对当地的勘测取样,确保数据的正确性,通过检测确定基岩的厚度,地下含水层的深度,土层的厚度等,这些实际中的参数对高层建筑地基的建设有重要的参考价值。有些施工方对地址勘测不重视会造成不可估量的损失,施工方要派遣专业的地址勘测人员进行勘测,从而确保工程参数的准确性,杜绝弄虚作假,编造数据。
3.招标
在工业和民用建筑中,往往采用招标的方法来挑选最佳的施工团队。在实际投标活动中,投标企业编制的技术投标书,往往会形成两个极端,一个是面面俱到,遵守教条主义,全盘按照书里条例,不管实际上有无此项内容都一并写上;一个就是主观上把技术投标书视为形式主义,致使内容空洞、残缺,没有形成完全的技术投标书。像这样流于形式的施工组织设计或者虽有施工组织设计,但对其中施工方案和技术措施未进行严格审查、监督,常常会引起经济纠纷;而无施工组织设计更会引起工程决算的经济纠纷。在投资来源发生变化和社会主义市场经济激烈竞争中,施工组织设计不仅是组织施工、指导生产的文件,而且是工程造价控制的重要内容。
对与一项即将在建的工业或民用建筑,要考虑各方面的因素,选择最佳的施工团队。
三 工程建筑的施工管理
不管是工业建筑还是民用建筑,施工质量都是不可以忽视的。施工现场管理是保证建筑施工质量的关键。保证工程的施工质量,要从以下几个方面入手。
1.原材料采购和管理
工业和民用建筑的质量很大程度上依赖于建筑材料的质量,这就是高层建筑的强度控制。工业和民用建筑的施工原材料的选择要严格把关,确保使用的建筑材料尤其是对混凝土和钢材的选用,符合建筑施工要求,杜绝收受红包采用劣质产品的现象。
在原料管理上,对作业现场的进度状况、物料或半成品的库存量、品质不良状况、设备故障、停机原因等,以视觉化的工具,进行预防管理。使任何人都有了解好与坏的状态,即使新进人员也能很快缩小作业上的品质差异。对材料特殊性认识不清楚的话就有可能出现差错,这也正是现场管理盲点之一,若不特别留意,就无法生产出合格的产品。
2.人员管理
施工人员的素质高低,直接决定着施工技术的优劣。提高施工质量,关键在于施工人员的培训。要贯彻实施科学施工的方法。抓生产同时抓安全,以专业安全知识为内容,用激励或者规定的手段,提高施工人员的施工技术,增强对机器设备运用的熟练程度,提高施工人员的敬业精神,按照预期完成建设任务,进制无故旷工、磨洋工的现象。施工中,要遵循“按图施工”的原则,并做好各项安全防护及应力支撑系统的验收工作。如果发现问题,要及时纠正违规操作和违纪行。避免出现各种因施工团队操作不当或施工技术不当而造成的损失。要采用ABC的管理方法,把现场所看到的东西或感想用笔记下来,与相关负责人进行沟通。 每次回到现场时,检查进行状况,直到满意为止。
3.施工机器设备的保养
随着施工技术的高速发展,当今建筑工程中机械设备的作用与日俱增,因此机械设备的管理也成为施工现场质量管理的一个重要方面。首先要加强对机械设备操作人员的技能培训,坚持持证上岗,强化质量、安全意识。此外,还需要对机械设备定期进行检查、保养,一方面是保证机械设备的正常运行以保证工作质量,另一方面也可以有效地提高机械设备的使用寿命,节约施工成本。
1、服从实习队伍的统一安排,不得无故缺席;
2、注意自身人身及财产安全;
3、认真做好现场及讲座笔记,现场参观要不耻下问;
4、遵守现场相关规章制度,关心他人及自身安全;
5、注意自己的言行,行为要得体;
6、有异常情况时,要及时通知带队老师;7、实习结束后,登记返程目的地,保证全程安全。
第一部分 隧道与地下工程
第一节 概述
隧道和地下工程随着我国经济和人民生活水平的提高而进一步发展和推广。隧道和地下工程已经是解决我国交通和工业的和很有前景的一门科学。
隧道是一种地下工程结构物,通常是指修筑在地下或山体内部,两端有出入口,供车辆、行人、水流及管线通过的通道。隧道一般包括交通运输方面的铁路、公路、航运和人行隧道;城市地下铁路和海底、水底隧道;军事工程方面的各种国防坑道;水利发电工程方面的各种水工隧道或隧洞等。
隧道工程是指从事研究和建造各种隧道的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术,它是土木工程的一个分支。
目前,大部分隧道的设置以交通运输为主要目的,穿越山岭、河流、港湾等障碍,修建地下铁道,缩短交通线路,改善线形,可提到车辆行驶速度,以获得良好的经济效益和社会效益。除此之外,在水电工程中设置各类水工隧道可实现引水、排水、通风等目的;在市政工程中,设置各类公共隧道可实现污水排放、管线铺设等目的。隧道的这些功能,决定了其一般在长度方向上有较大的尺寸,多数长度为几千米道几十千米,有的甚至更长。而横断面的尺寸则相对较小,一般仅几米到几十米。断面较小的隧道,一般不作为交通设施,仅用于污水排放和水、气管道、电缆、通讯线路等敷设用途,这些通道常常也被称为隧硐、导沟、管沟等。断面较大、长度较短的隧道所形成的地下空间,一般有其专用功能,如作为地下变电站、地下停车场、地下仓库、地下广场等。
隧道之所以在近几年迅猛的发展,是因为它有独特的优点:
首先,利用隧道可以实现各种运输线路直线等穿越山岭而不必盘山绕岭。
其次,隧道还可以改善线路中的车辆运行情况和提高线路的运行能力。
其三,隧道是一项隐蔽在地下、水下或山体内部的重要结构。
其四,隧道在具有以上功能的同时,还存在有另一重要特点就是它不占据地面空间,这等于无形中增加了城市的有效面积,对于人口拥挤、道路集、交通繁忙的城市来说,无疑是十分重要的。
最后,城市地下隧道的兴起,也带动了整个城市地下工程的发展。
隧道是地下工程的一种,而矿井和巷道同样是地下工程的重要组成部分。矿井的建设和施工比隧道更困难,因为它位于较深的地下,地质条件更复杂和施工技术不完善!
我们这次实习,主要是焦晋高速隧道工程。
第二节 隧道工程我们这次实习地点是焦晋高速的隧道工程,特别是牛郎河隧道,它是焦晋隧道中工程量最大,地质条件最复杂,施工最困难的最长的隧道。共16页,当前第1页12345678910111213141516
1、焦晋高速
1.1、概况
焦作至晋城高速公路(焦作境),是经国家计委批准立项的河南省重点工程,也是国内第一条由地、市级公路局自筹资金、自行建设、自主管理的跨省高速公路。焦晋高速(焦作境)穿梭在太行山崇山峻岭之中,悬挂于县崖峭壁之上,地质条件复杂,施工场地狭小,施工难度前所未有。去年年底全线通车的河南焦作至晋城高速公路,由于采用了多项诸如煤炭采空区注浆加固等先进技术,使这条穿越太行山的高速公路成为国内先进筑路技术的实验示范基地。
焦作至晋城高速公路(焦作至省界段)虽然只有短短的17.036公里,但因穿越太行山,地形复杂,地质条件十分恶劣,全线从起点到终点总落差达566米,有大中型桥梁22座,隧道7座,并有多处穿越孤峰的桥隧工程,施工难度极大。具体表现为桥墩高、挡墙高,其中最高的桥墩达83米,有“河南第一墩”之称;最高的挡墙高达30米,接近工程规范极限,技术要求极高。省界至晋城段有隧道10座,其中牛郎河隧道是焦晋高速最长的隧道,约为3900米。
1.2、成果
为了优质完成工程建设,工程业主单位———焦作市公路局在设计过程中,先后采取了红外遥感、卫星导航摄像技术对地质构造、岩石进行科学分析,并普遍采用计算机辅助设计线路、桥隧、挡墙,使所有工程设计都达到了科学化和标准化。开工以后,工程指挥部相继聘请了省内外8名筑路工程专家成立了工程技术专家组,针对工程建设中出现的技术难题,定期召开科研论证例会进行技术攻关。
在治理大面积煤矿采空区时,工程施工单位在有关专家的帮助下,采用最先进的钻孔注浆施工方法实施治理,共钻孔912个,注浆近12万立方米,从根本上解决了采空区地表不规则沉降这一难题。其他如桥梁高墩滑模顶升、隧道浅埋偏压和膨胀土路基处理等高新技术的相继采用,使该工程的各分项工程合格率达到100%,优良率达到90%。
2、牛郎河隧道
2.1、概况
牛郎河隧道进口位于张庄河附近,出口位于牛郎河村,属越岭特长隧道,为双线、双洞、双车道、双侧电缆槽和排水沟的隧道。其中左线起讫里程lk26+415~lk30+370,全长3955m;右线里程rk26+405~rk30+300,全长3895m。
牛郎河隧道地处太行山中低山区,海拔高度介于724m~1046m之间,隧址区地形起伏较大。地势陡峭,相对高差320m。隧道最大埋深280m。区内沟谷发育,多呈“u”及“v”型谷。
2.2、工程地质条件
隧道进口隧址区主要穿越中奥陶统上马家沟组第三岩性段中厚层灰岩及第四薄层泥灰岩,岩层产状平缓,近于水平。地表覆盖薄层第四系残坡积地层。进口80m属ⅲ类围岩,薄泥层灰岩,强~弱风化,硬质岩组。发育两组节理,岩体较破碎,呈碎石状镶嵌结构,围岩稳定性差。中间ⅳ围岩,中厚层灰岩,微风化~新鲜岩石,硬质岩组, 单斜构造,产状平缓。受构造影响较重,节理较发育,呈x型张性节理,节理走向分别5°~7°和290°,节理宽度约1~1.5cm,贯通性良好,由黄粘土残积物充填,层间结合性差。岩体呈块碎石状镶嵌结构块状砌体结构,围岩稳定性一般。地下水主要为岩溶水和基岩裂隙水,呈滴水状或涌水状。
2.3、施工概况
根据隧址区地形、地貌及地质条件,两端接线工程量和隧道照明的需求,隧道进、出口段平面线形分别设置为半径r-2500m、r-1500m的不设超高的平曲线,洞身段均为直线,主要是考虑减少隧道长度和有利于通风而为之。左洞纵坡为-1.90%的单坡,右洞纵坡为-2.654%和-1.89%的合成坡。依救援逃逸的需求,隧道内布设车行横洞3道、人行横洞3道。另外,左、右洞内各设置4处应急停车带。牛郎河隧道采用分离式断面,两洞净间距约30m,其建筑限界为:净宽9.75m(0.75+0.25+0.50+3.75×2+0.50+0.25),净高5m。洞内设单侧检修道,高0.40m,隧道内轮廓为单心圆。应急停车带处的内轮廓为三心圆。除明洞外,隧道衬砌结构系按natm原理,采用以柔性支护体系为主要受力结构的复合式衬砌,即以喷、锚、网、格栅或型钢钢架等为初期支护,模筑混凝土或模筑钢筋混凝土为二次衬砌,并在两者之间敷设防水板。这种支护方式既能充分维护和利用围岩的自承能力,减薄衬砌厚度,又便于机械化快速施工有利于保证施工安全和工程质量。隧道内设置有电光照明、全射流风机纵向式通风、消防、监控通讯以及配套的养管设施。
牛郎河隧道采用分离式、双洞、双车道布置,两洞净距30m。隧道净宽9.75m,净高6.8m。隧道内轮廊为r=527cm单心圆。本标段左、右线各设紧急停车带两处,行车方向右侧加宽2.5m,净宽12.25m,内轮廊为三心圆。车行横洞、人行横洞各两处,洞门为端墙式。隧道以柔性支护体系结构的复合式衬砌为主要受力结构,即以喷锚,钢筋网,钢格栅支撑、喷25#防水混凝土为初期支护,模注混凝土为二次支护,并敷设防水层防水;路面为25cm厚35#混凝土,上铺7cm沥青混凝土作为上路面。隧道采用新奥法施工技术,利用大型配套施工机械施工作业生产线。ⅲ类围岩采用上半断面开挖法作业,ⅳ围岩采用全断面光面爆破法开挖,洞口段采用上半断面弧形导坑开挖先拱后墙法施工,并且打入间距为50cm、长度为5m锚杆三排;明洞采用明挖方法施工。不良地质采用短循环、弱爆破、超前锚杆、强支撑方法。ⅲ类围岩开挖循环进尺1.5m~2.0m,ⅳ类围岩循环进尺2.5m~3.0m。装碴运输采用无轨装碴,无轨运输方案。二次衬砌采用自行全液压整体模板台车施工方案。共16页,当前第2页12345678910111213141516
2.4、新奥法施工新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称简, 原 文 是 new austrian tunnelling method 简称 natm , 新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹 (l. v. rabcew icz) 教授于 50 年代提出的, 它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础, 将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究, 于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展, 已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代natm 被介绍到我国, 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开natm。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。
2.4.1、新奥法施工特点
一、及时性
新奥法施工采用喷锚支护为主要手段,可以最大限度地紧跟开挖作业面施工,因此可以利用开挖施工面的时空效应,以限制支护前的变形发展,阻止围岩进入松动的状态,在必要的情况下可以进行超前支护,加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。
在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展,并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载,增强了岩层的稳定性。
二、封闭性
由于喷锚支护能及时施工,而且是全面密粘的支护,因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落,制止膨胀岩体的潮解和膨胀,保护原有岩体强度。
巷道开挖后,围岩由于爆破作用产生新的裂缝,加上原有地质构造上的裂缝,随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面,很好的充填围岩的裂隙,节理和凹穴,大大提高了围岩的强度。(提高围岩的粘聚力c和内摩擦角)。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用,隔绝了水和空气同岩层的接触,使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开,导致围岩失去稳定。
三、粘结性
喷锚支护同围岩能全面粘结,这种粘结作用可以产生三种作用:
① 联锁作用,即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落,则引起临近岩块的联锁反应,相继丧失稳定,从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护,喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏,防止个别威岩活石滑移和坠落,从而保持围岩的稳定性。
②复和作用,即围岩与支护构成一个复合体(受力体系)共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力,同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统,具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用,从根本上改变了支架消极承担的弱点。
③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护,一方面将围岩表面的凹凸不平处填平,消除因岩面不评引起的应力集中现象,避免过大的应力集中所造成的围岩破坏;另一方面,使巷道周边围岩由双方向受力状态,提高了围岩的粘结力c和内摩擦角,也就是提高了围岩的强度。
四、柔性
喷锚支护属于柔性薄性支护,能够和围岩紧粘在一起共同作用,由于喷锚支护具有一定柔性,可以和围岩共同产生变形,在围岩中形成一定范围的非弹性变形区,并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展,使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面,喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩,对围岩产生越来越大的支护反力,能够抑制围岩产生过大变形,防止围岩发生松动破坏。
2.4.2、新奥法理论要点及施工要点
一、新奥法与传统施工方法的区别:传统方法认为巷道围岩是一种荷载,应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构,构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构(以喷射混凝土、锚杆为主要手段)并使围岩与支护结构共同形成支撑环,来承受压力,并最大限度地保持围岩稳定,而不致松动破坏。
新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分,因此,施工时应尽可能全断面掘进,以减少巷道周边围岩应力的扰动,并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动,以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑,避免局部应力集中。共16页,当前第3页12345678910111213141516
新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合,形成比较薄的衬砌层,即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩,使喷射层与围岩紧密结合,形成围岩-支护系统,保持两者的共同变形,故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。
二、保护巷道围岩自身的承载能力
新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施:构筑防水层、围岩巷道排水;选择合理的断面形状尺寸;给支护留变形余量;开巷后及时做好支护、封闭围岩等,都是为保护巷道围岩的自身承载能力,使围岩的扰动影响控制在最小范围内,并加固围岩,提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。
三、允许围岩有一定量的变形,以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构,也应具有预定的可缩量,以缓和巷道压力。
围岩的变形是控制在一定范围内的,必须避免围岩变形过大,从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量,允许巷道围岩产生一定的变形,以缓和来自巷道的巨大压力,更进一步减轻支护荷载。
2.4.3、新奥法的主要支护手段与施工顺序
新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段,因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层,与围岩紧密粘结的可缩性支护结构,允许围岩有一定的协调变形,而不使支护结构承受过大的压力。
施工顺序可以概括为:开挖一次支护二次支护。
一、开挖
开挖作业的内容依次包括:钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行,为保护围岩的自身支撑能力,第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破(控制爆破)或机械开挖,并尽量采用全断面开挖,地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时,长度可大一些,岩质条件差时长度可小一些,在同等岩质条件下,分块多次开挖长度可大一些,全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米,在膨胀性地层中大约为0.8-1.米。
二、第一次支护作业包括:一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土在巷道开挖后,应尽快地喷一层薄层混凝土(3-5mm),为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的,待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。
按一定系统布置锚杆,加固深度围岩,在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱,起临时支护作用,同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度(一般为10-15mm),并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。
完成第一次支护的时间非常重要,一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成,主要由施工条件决定。
在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层(如风华花岗岩)中开挖巷道,为了延长围岩的自稳时间,为了给一次支护争取时间,安全的作业,需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护(预支护),然后再开挖。
在安装锚杆的同时,在围岩和支护中埋设仪器或测点,进行围岩位移和应力的现场测量:依据测量得到的信息来了解围岩的动态,以及支护抗力与围岩的相适应程度。
一次支护后,在围岩变形趋于稳定时,进行第二次支护和封底,即永久性的支护(或是补喷射混凝土,或是浇注混凝土内拱),起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用,而此支护时机可以由监测结果得到。
对于底板不稳,底鼓变形严重,必然牵动侧墙及顶部支护不稳,所以应尽快封底,形成封闭式的支护,以谋求围岩的稳定。
2.4.4、新奥法适用范围
① 具有较长自稳时间的中等岩体;
② 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩;
③ 强风化的岩石;
④ 刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩;
⑤ 坚硬粘土,也有带坚硬夹层的粘土;
⑥ 微裂隙的,但很少粘土的岩体;
⑦ 在很高的初应力场条件下,坚硬的和可变坚硬的岩石;在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合
① 有强烈地压显现的岩体;
② 膨胀性岩体(要与仰拱与底部锚杆相配合);共16页,当前第4页12345678910111213141516
③ 在一些松散岩体中,要与钢背板与之配合;
④ 在蠕动性岩体中,要与冻结法或预加固法等配合;
在下列场合中应用应慎重
① 大量涌水的岩体;
② 由于涌水会产生流砂现象的围岩;
③ 极为破碎,锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体;
④ 开挖面完全不能自稳的岩体等。
2.4.5、新奥法的缺点主要有
① 实施不仅要求有良好的施工组织和管理,也要求技术人员和量测人员都十分熟练,没有这一点就易于发生错误;作业质量都与每一个人的仔细操作有关。
② 开挖暴露出的地质会立即改变其状态,因此要求施工地质人员要亲临现场,以便发现问题;
③ 用能控制的施工量测,往往给施工带来不便;
④ 干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护,尤其是对眼睛的防护,湿喷虽然可以避免此缺点,但在同样条件下,不如干喷那样有效的支护岩体。
新奥法施工是从实际经验中总结出来的,又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展,新澳法施工在我国推广以来,经过几十年的发展,通过科研、设计、施工三结合,在修建下坑、西坪、大瑶山、军都山等铁路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪等多座公路隧道中,应用新奥法远离及其相应的技术,取得了较大的成就。
不可否认,新奥法也存在不少缺点,不过经过工程技术人员和科技工作者的共同努力一定可以把新奥法不断完善,在我国的现代化建设进程中发挥更加重要的作用。
除此之外隧道掘进还有盾构法、明挖法和沉管法施工技术。
盾构是一种钢制活动防护装置或支撑,是通过软弱含水层,特别是河底、海底,以及城市中心区修建隧道的一种机械。在他的掩护下,头部可以安全的开挖地层,尾部可迅速地拼装隧道永久衬砌,并将衬砌与土层之间的空隙压浆填实。盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶,如此不断开挖不断拼装,并不断推进,借助盾构这种施工机械可用较快的速度完成隧道施工作业循环,直至隧道建成。
盾构的种类按其结构特点和开挖方式可分为:
①手掘式盾构:有敞开式、正面支撑式和棚式,此类盾构辅以气压法或降水法等疏干地层的措施并使用必要的正面支撑后,可适用于各种地层中,特别是地下障碍较多的地层;在精心施工的条件下,亦可将地表变形控制到中等或较小的程度。
②挤压式盾构:有全挤压、局部挤压、网格等形式。仅适用于软弱黏性土层,适用范围较狭窄,在挤压推进时,对地层土体扰动较大,地面产生较大的隆起变化,所以在地面有建筑物的地区不宜使用,只能用在空旷的地区或江河底下、海滩处等区域。
③半机械式盾构:包括正、反铲、螺旋切削、软岩掘进机等,适用范围基本和手掘式一样,可减轻劳动强度。
④机械式盾构:有开胸的大刀盘切削、闭胸式的局部气压、泥水加压、土压平衡等形式,当土质好,能自立,或采用辅助措施后自立时,则可用开胸式机械盾构,如地层土质差,应采用闭胸机械式盾构。
土压平衡盾构推进过程中依靠开挖面切削面板的临时挡土效果、充满于密封仓内的切削土土压,以及螺旋输送机排土机构的综合作用,保证削土土压,以及螺旋输送机排土机构的综合作用,保持开挖面的稳定状态。泥水加压盾构在开挖面和泥水室内充满加压的泥水,通过加压作用和压力保持机构,保证开挖面土体的稳定。
明挖法又称为基坑法。它是按照隧道的宽度和高度,包括必要地施工操作余量,从地面开挖出一个基坑,并在其中修筑钢筋混泥土箱涵,做外放水,再进行回填的方法。
沉管法修建隧道首先是在隧址以外的预制现场制作隧道管道,管道两端用临时封墙密封,待达到设计强度后拖运到隧址位置,沉放管段到已预先进行了沟槽浚挖的设计位置上,然后进行管段水下连接,处理管段接头及基础,覆土填回,以完成隧道构筑的全部工作。这种方法也称为预制管段沉放法。
第三节 地下工程
地下工程是在岩土中建设的不同用途的工程,包括各类隧道和洞室工程。他们是修建在岩体与土体中的地下建筑。一项建筑工程的建设要经过可行性研究、设计、施工、投产等阶段,其中设计是一项涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面内容的工作。一个工程建设项目在建设时期和生产时期的效果,在很大程度上取决于其设计和施工的质量。共16页,当前第5页12345678910111213141516
同地面工程结构物的区别是,地下建筑工程,不但要用建筑材料,而且首先要在承载的且变化难测的岩体中靠开挖地下空间,这无疑增加设计和施工的难度。所以无论设计还是施工都特别重视支护系统。地下建筑工程施工,是在地下作业,其工作面狭小,且作业场所不断延伸,工作对象是称作岩体的地质体,不稳定的客观因素多。施工过程是一个技术难度不断增加,作业条件逐渐恶化的复杂过程。虽受外界气候条件影响较小,可受地质条件的影响较大。
第二部分 地基基础工程
第一节 地基基础概论基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见,竖向结构体系将荷载集中于点,或分布成线形,但作为最终支承机构的地基,提供的是一种分布的承载能力。如果地基的承载能力足够,则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件,需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点,但与独立基础相比,它的造价通常要高的多,因此只在必要时才使用。不论哪一种情况,基础的概念都是把集中荷载分散到地基上,使荷载不超过地基的长期承载力。因此,分散的程度与地基的承载能力成反比。有时,柱子可以直接支承在下面的方形基础上,墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时,只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用,就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来,以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱,或者建筑物比较高的情况下,才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构,墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件,这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。
关于基础我们实习的地点是河南理工大学教师公寓楼的粉喷桩和龙泽小区的高压旋喷装。两个地方都属于地基处理。
第二节 地基处理由于焦作市的地下水丰富,地基属于软地基,所以要进行地基处理即粉喷桩处理。
一、粉喷桩处理方法
粉喷桩的桩径一般为50cm,设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与地基的稳定和沉降量有关,最小桩距宜为1.1~1.2m,桩位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。
为改善基础底面的受力条件,粉喷桩处理段基础下宜铺设30cm左右石灰土或沙石垫层(掺灰量以8%为宜)。
湿喷桩也是深层搅拌法的一种,是近几年用于加固软粘土地基的一种新兴常用方法,它是利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和水泥浆强制搅拌,利用水泥和软土产生的一系列物理-化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质复合地基。湿喷桩加固软土地基实际上就是水泥加固土的过程,即采用机械深层搅拌软土与水泥浆进而发生的一系列物理化学反应形成复合地基的过程。
湿喷桩施工是首先将水泥拌和成水泥浆,水泥中各种钙质矿物和水完成部分水解和水化反应后,再和软土中的水继续进行水解和水化反应,生成钙质化合物,这是形成复合地基强度的主导因素。当水泥中的各种水化物生成后,一部分自身继续硬化,形成水泥骨架;另一部分则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。粘土中的化合物表面带有各种离子,它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换,从而提高土体强度;又由于软土本身具有胶凝性,再和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来,形成水泥土坚固联结的团粒结构,使水泥土的强度大大提高。随水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时,这部分钙离子就与组成粘土的化合物反应,生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化,同样大大的增强了水泥土的强度和水稳性。
从上述水泥加固土的原理可以看出,使水泥土保持足够的强度,一要有相应数量的水泥,二是必须使水泥与土充分接触,即用机械充分拌和水泥和土。这为湿喷桩施工指明了控制要点。
二、高压喷射灌浆法
龙泽小区是高层建筑,本来是准备采用桩基础,但是考虑到经济和地质原因,经过论证可以采用地基处理方法即高压喷射灌浆法。
高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后,用高压泥浆泵,通过安装在钻杆(喷杆)杆端置于孔底的特殊喷嘴,向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液),同时钻杆(喷杆)以一定的速度边旋转边提升,高压射流使一定范围内的土体结构破坏,并强制与固化浆液混合,凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。共16页,当前第6页12345678910111213141516
固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷),定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基,提高地基的抗剪强度,改善地基土的变形性能,使其在上部结构荷载作用下,不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状,摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗,改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。
(一)加固机理
高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体,同时用低压灌浆泵灌入浆液,浆液被高压水、气射流卷吸带入,同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基,形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明:
1.高压喷射流切割破坏土体作用 喷流动压以脉冲形式冲击土体,使土体结构破坏出现空洞。
2.混合搅拌作用 钻杆在旋转和提升的过程中,在射流后面形成空隙,在喷射压力作用下,迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动,与浆液搅拌混合后形成固结体。
3.置换作用 三重管高喷法又称置换法,高速水射流切割土体的同时,由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔,土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。
4.充填、渗透固结作用 高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙,析水固结,还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。
5.压密作用 高压喷射流在切割破碎土体的过程中,在破碎带边缘还有剩余压力,这种压力对土层可产生一定的压密作用,使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。
(二)基本种类
按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等。
1.单管旋喷法 通过单根管路,利用高压浆液(20~30mpa),喷射冲切破坏土体,成桩直径为40~50cm。其加固质量好,施工速度快和成本低,但固结体直径较小。
2.二管旋喷法 在单管法的基础上又加以压缩空气,并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴,高压浆液以20mpa左右的压力从内喷嘴中高速喷出,在射流的外围加以0.7mpa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体,达80~150cm。
3.三管旋喷法 使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体,在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流,进行水、气同轴喷射,可以减少水射流与周围介质的摩擦,避免水射流过早雾化,增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射,边提升,在地基中形成较大的负压区,携带同时压入的浆液充填空隙,就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体,起到加固地基的作用。
三、其它地基处理方法
常用的地基处理方法有:换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
(一)、置换法
(1)换填法
就是将表层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。
施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。
(2)振冲置换法
利用专门的振冲机具,在高压水射流下边振边冲,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基,达到提高地基承载力减小压缩性的目的。施工注意事项:碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用,该约束作用越弱,碎石桩的作用效果越差,因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。
(3)夯(挤)置换法
利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中,使土体向侧边挤开,并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基,由于挤、夯使土体侧向挤压,地面隆起,土体超静孔隙水压力提高,当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。
施工注意事项:当填料为透水性好的砂及碎石料时,是良好的竖向排水通道。 共16页,当前第7页12345678910111213141516
(二)、预压法
(1)堆载预压法
在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。
施工工艺与要点:
a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;
b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;
c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;
d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
(2)真空预压法
在软粘土地基表面铺设砂垫层,用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出,地基土得到固结。为了加速固结,也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板,达到缩短排水距离的目的。
施工要点:
先设置竖向排水系统,水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形,砂垫层上的密封膜采用2-3层的聚氯乙烯薄膜,按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压;做好真空度、地面沉降量,深层沉降、水平位移等观测;预压结束后,应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。
(3)降水法
降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。
施工要点:一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。
(4)电渗法
在地基中插入金属电极并通以直流电,在直流电场作用下,土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水,这样就使地下水位降低,土中含水量减少。从而地基得到固结压密,强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。
(三)、压实与夯实法
(1)、表层压实法
采用人工夯,低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实,使土体得到加固。
(2)、重锤夯实法
重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;冬季施工时,对土已冻结时,应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
(3)、强夯
强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。
其施工工艺流程:
1)平整场地;
2)铺级配碎石垫层;
3)强夯置换设置碎石墩;
4) 平整并填级配碎石垫层;
5)满夯一遍;
6)找平,并铺土工布;
7)回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。
一般在大型强夯施土前,都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验,以便取得数据,指导设计与施工。
(四)、挤密法
1、振冲密实法
利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用,使土体的结构逐步破坏,孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏,土粒有可能向低势能位置转移,这样土体由松变密。 共16页,当前第8页12345678910111213141516
施工工艺:
(1)平整施工场地,布置桩位;
(2)施工车就位,振冲器对准桩位;
(3)启动振冲器,使之徐徐沉人土层,直至加固深度以上30~50cm,记录振冲器经过各深度的电流值和时间, 提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1~2次,使孔内泥浆变稀。
(4)向孔内倒人一批填料,将振冲器沉人填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止,并记录填料量。
(5)将振冲器提出孔口,继续施工上节桩段,一直完成整个桩体振动施工,再将振冲器及机具移至另一桩位。
(6)在制桩过程中,各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求,基本参数应通过现场制桩试验确定。
(7)施工场地应预先开设排泥水沟系,将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点,沉淀池上部比较清的水可重复使用。
(8)最后应挖去桩顶部lm厚的桩体,或用碾压、强夯(遍夯)等方法压实、夯实,铺设并压实垫层。
2、沉管砂石桩(碎石桩、灰土桩、og桩、低标号桩等)
利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后,在管内投料,边投料边上提(振动)沉管形成密实桩体,与原地基组成复合地基。
3、夯击碎石桩(块石墩)
利用重锤夯击或者强夯方法将碎石(块石)夯人地基,在夯坑里逐步填人碎石(块石)反复夯击以形成碎石桩或块石墩。
(五)、拌和法
1、高压喷射注浆法(高压旋喷法)
以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出,直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩(柱)体,这种桩(柱)体与地基一起形成复合地基。 也可以用这种方法形成挡土结构或防渗结构。
2、深层搅拌法
深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土。它利用水泥浆体、水泥(或石灰粉体)作为主固化剂,应用特制的深层搅拌机械将固化剂送人地基土中与土强制搅拌,形成水泥(石灰)土的桩(柱)体,与原地基组成复合地基。水泥土桩(柱)的物理力学性质取决于固化剂与土之间所产生的一系列物理-化学反应。固化剂的掺人量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩(柱)性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。
施工工艺:
①定位
②浆液配制
③送浆
④钻进喷浆搅拌
⑤提升搅拌喷浆
⑥重复钻进喷浆搅拌
⑦重复提升搅拌
⑧当搅拌轴钻进、提升速度为0.65-1.om/min时,应重复搅拌一次。
⑨成桩完毕,清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口,桩机移至另一桩位施工。
(六)、加筋法
(1)土工合成材料
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之间,发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。
(2)土钉墙技术
土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置,但也有通过直接打人较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触,依靠接触界面上的粘结摩阻力,与其周围土体形成复合土体,土钉在土体发生变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固,土钉一般与平面形成一定的角度,故称之为斜向加固体。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。
(3)加筋土
加筋土是将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生的摩擦力使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。拉筋是一种水平向增强体。一般使用抗拉能力强、摩擦系数大而耐腐蚀的条带状、网状、丝状材料,例如,镀锌钢片;铝合金、合成材料等。 共16页,当前第9页12345678910111213141516
(七)、灌浆法
是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆的浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆、石灰浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。根据灌浆的目的可分为防渗灌浆、堵漏灌浆、加固灌浆和结构纠倾灌浆等。按灌浆方法可分为压密灌浆、渗入灌浆、劈裂灌浆和电化学灌浆。灌浆法在水利、建筑、道桥及各种工程领域有着广泛的应用。
(八)、常见不良地基土及其特点
1.软粘土
软粘土也称软土,是软弱粘性土的简称。它形成于第四纪晚期,属于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲积物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区。常见的软弱粘性土是淤泥和淤泥质土。软土的物理力学性质包括如下几个方面:
(1)物理性质
粘粒含量较多,塑性指数ip一般大于17,属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色,有臭味,含有机质,含水量较高、一般大于40%,而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0-2.0,其中孔隙比为1.0~1.5称为淤泥质粘土,孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力学性质也就呈现与之对应的特点---低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。
(2)力学性质
软粘土的强度极低,不排水强度通常仅为5~30kpa,表现为承载力基本值很低,一般不超过70kpa,有的甚至只有20kpa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高,这也是区别于一般粘土的重要指标。
软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5mpa-1,最大可达45mpa-1,压缩指数约为0.35-0.75。通常情况下,软粘土层属于正常固结土或微超固结土,但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。
渗透系数很小是软粘土的又一重要特点,一般在10-5-10-8cm/s之间,渗透系数小则固结速率就很慢,有效应力增长缓慢,从而沉降稳定慢,地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。
(3)工程特性
软粘土地基承载力低,强度增长缓慢;加荷后易变形且不均匀;变形速率大且稳定时间长;具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。常用的地基处理方法有预压法、置换法、搅拌法等。
2.杂填土
杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内,是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。
杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异,极易造成不均匀沉降,通常都需要进行地基处理。
3.冲填土
冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。西北地区常见的水坠坝(也称冲填坝)即是冲填土堆筑的坝。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种,它的工程性质主要取决于冲填土的性质。冲填土地基一般具有如下一些重要特点。
(1)颗粒沉积分选性明显,在入泥口附近,粗颗粒较先沉积,远离入泥口处,所沉积的颗粒变细;同时在深度方向上存在明显的层理。
(2)冲填土的含水量较高,一般大于液限,呈流动状态。停止冲填后,表面自然蒸发后常呈龟裂状,含水量明显降低,但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态,冲填土颗粒愈细,这种现象愈明显。
(3)冲填土地基早期强度很低,压缩性较高,这是因冲填土处于欠固结状态。冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间。
4,饱和松散砂土
粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振 动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。对这种地基进行处理的月的就是使它变得较为密实,消除在动荷载作用下产生液化的可能性。常用的处理方法有挤出法、振冲法等。 共16页,当前第10页12345678910111213141516
5.湿陷性黄土
在上覆土层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显着附加变形的土称为湿陷性土,属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。(这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土,也有的老黄土不具湿陷性)。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时,必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害,选择适宜的地基处理方法,避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。
6.膨胀土
膨胀土的矿物成分圭要是蒙脱石,它具有很强的亲水性,吸水时体积膨胀,失水时体积收缩。这种胀缩变形肚往很大,极易对建筑物造成损坏。膨胀土在我国的分布范围很广,如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。膨胀土是特殊土的一种,常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水,以及防止地基土含水量变化等工程措施。
7.含有机质土和泥炭土
当土中含有不同的有机质时,将形成不同的有机质土,在有机质含量超过一定含量时就形成泥炭土,它具有不同的工程特性,有机质的含量越高,对土质的影响越大,主要表现为强度低、压缩性大,并且对不同工程材料的掺入有不同影响等,对直接工程建设或地基处理构成不利的影响。
8.山区地基土
山区地基土的地质条件较为复杂,主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响,场地中可能存在大孤石,场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象。它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不良地质现象,必要时对地基进行处理。
9.岩溶(喀斯特)
在岩溶(喀斯特)地区常存在溶洞或土洞、溶沟、溶隙、洼地等。地下水的冲蚀或潜蚀使其形成和发展,它们对结构物的影响很大,易于出现地基不均匀变形、崩塌和陷落。因此在修建结构物之前,必须进行必要的处理。
四、基础的设计
房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑,选择经济合理的基础型式。
砌体结构优先采用刚性条形基础,如灰土条形基础、cl5素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等,当基础宽度大于2.5m时,可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。
多层内框架结构,如地基土较差时,中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础,中柱宜用钢筋混凝土柱。
框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基,在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6.1.1l条设柱基拉梁。
无地下室、地基较差、荷载较大为增强整体性,减少不均匀沉降,可采用十字交叉梁条形基础。
如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求,又不宜采用桩基或人工地基时,可采用筏板基础(有梁或无梁)。
框架结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、柱网较均匀,可采用箱形基础;柱网不均匀时,可采用筏板基础。
有地下室,无防水要求,柱网、荷载较均匀、地基较好,可采用独立柱基,抗震设防区加柱基拉梁。或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。
筏板基础上的柱荷载不大、柱网较小且均匀,可采用板式筏形基础。当柱荷载不同、柱距较大时,宜采用梁板式筏基。
无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。