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【关键词】铁路工程;软土地基;加固措施;边坡防护
1 绪论
近年来我国铁路建设开始进入高速发展时代。在过去的一年间,先后有多条新建铁路密集开工,遇到的不良地质条件迅速增多,特别是软土地基。高速铁路对工后沉降的要求极其严格,软土地基若不进行加固改良处理往往达不到规范规定的工后沉降限值要求。同时,我国客运专线控制路基的工后沉降及变形的技术已经比较成熟,而对边坡防护往往重视不够,虽然客运专线路基工程以低矮路基为主,一般情况下的病害并不会对路基的稳定性产生影响,但频繁的维护会耗费大量的人力物力,同时产生破坏的边坡也难与周围的环境相协调,不符合环境保护的要求。现今针对软土地基处理的方法较多,不同处理方法的适用范围、处理费用、处理效果、工期是不同的。目前对于软土地基这一处理问题上,一般来说主要有以下几种方法,如强夯、置换、加筋、压密注浆和复合地基等。如何经济合理地进行高速铁路软土地基处理,是高速铁路建设中面临的重大课题。
本文首先分析了铁路地基的处理方法,然后介绍了软土地基的加固技术,最后介绍了铁路边坡防护技术。
2 软土地基的处理
所谓软土,从广义上讲,就是指强度低,压缩性高的软弱土层。根据软土的空隙比及有机物质含量,并结合其他指标,可将其划分为软黏性土,淤泥质土,淤泥,泥炭质土及泥炭五类型。软土的物理力学特性如表2.1所示
软土通常指淤泥和淤泥质土,冲填土,杂填土,湿陷性黄土,膨胀土,土洞等。各类土的性质不同,各类地基处理方法的机理也不相同。因此必须了解软土的特性,掌握各种处理方法的加固机理,才能把地基处理得恰到好处,以最经济的手段达到预期的加固效果。我国地域辽阔,自然地理环境不同,土质各异,其强度,压缩性和透水性等性质有很大的差别。其中,有不少是软土或不良土,例如淤泥和淤泥质土,冲填土,杂填土,泥炭土,膨胀土,湿陷性黄土,季节性冻土,土洞等。在工程地质条件不良的场地上建造建筑物,或当遇有旧房改造,夹层,工厂扩建引起荷载增大,或深基础开挖和修建地下工程时,为防止出现主体失稳破坏,地面变形和地下水渗流等现象,也都要求对地基进行处理。
近年来国内外地基处理的技术迅速发展,处理的方法越来越多,但是,我们必须针对地基土的特性以及上部结构对地基的要求,有的方矢,因地制宜地选择处理方法。发展地基处理的技术,提高地基处理的水平,节约基本建设的投资。
土木工程建设中,不可避免地会遇到工程地质条件不良的软弱土地基,不能满足建筑物要求,需要先经过人工处理加固,再建造基础。处理后的地基称为人工地基。
地基处理的目的,是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题,采取人工的方法改善地基土的工程性质,达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。这些方法主要包括:提高地基土的抗剪强度,增大地基承载力,防止剪切破坏或减轻土压力;改善地基土压缩特性,减少沉降和不均匀沉降;改善其渗透性,加速固结沉降过程;改善土的动力特性,防止液化,减轻振动;消除或减少特殊土发不良工程特性。
近几十年来,大量的土木工程实践推动了软弱土地基处理技术的迅速发展,地基处理的新技术、新理论不断涌现并日趋完善,地基处理已成为基础工程领域中一个较有生命力的分枝根据地基处理的基本原理,基本上可以分为如表2.2所示的几类。
但必须指出,很多地基处理方法具有多重加固处理功能。
3 铁路软土地基的具体加固措施
对软土地基1米深范围内根据其特点可以采取以下加固措施:
3.1 换土垫层法:该工程软土上部没有硬壳,软土本身又比较薄,便于排水情况下,可以采用人工或机械开挖等方法全部挖除表层淤泥质粉质粘土(1m),填以强度比较高的渗水土,渗水土取自专门设置的取土场,处理方法不留后患,效果最好。同时,软土较厚处在路堤两侧可以设置木桩.板桩.钢筋混凝土桩或片石齿等,以限制地基的侧向变形。
3.2 排水砂井法:排水砂井(如下图3.1所示)也是一种很好的提高软土地基强度的方法。它是利用各种打桩机具击入钢管,或用高压射水.爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼,并灌入中.粗砂而成。由于这种砂井在饱和软黏土中起排水通道的作用,故称为排水砂井。砂井顶面应铺设砂垫层或砂沟,以构成完整的地基排水系统。软土地基设砂井后,改善了地基的排水条件,缩短了排水途径,因此地基承受附加荷载后,排水固结过程大大加快,进而使地基强度得以提高。用砂井加固软土地基,对于提高地基承载力是有效的。
3.3 化学加固(注浆)法:指在利用化学浆液,水泥浆液,粘土浆液,采用灌注压力,高压喷射或深层搅拌等手段,使浆液与土粒胶结起来,以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。注浆法是指利用一般的液压,气压或电化学法通过注浆液注入地层中,浆液以填充,渗透和挤密等方式,进入土颗粒间的孔隙中或岩石裂隙中,经过一定时间后,将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个强大,防慎性能高和化学稳定性良好的固结体。
注浆材料可以分为粒状悬浮浆液和液态化学浆液两类。
粒状悬浮浆液包括水泥浆,水泥粘土浆,水泥砂浆,水泥粉煤灰浆等。这些材料容易取得,价格低廉,无毒性,对环境无污染。但由于颗粒较粗,可灌性受到限制,对粗砂以下的土不易取得良好效果。液态化学浆液的种类很多,可以分为有机和无机两大类。这些材料易注性好,但一般价格较贵,都有毒性,易造成对环境的污染,其中水玻璃是无毒的,因此是常用的加固材料。注浆法可以减小地基土的透水性,防止流沙,钢板桩渗水以及改善地下工程的开挖条件,还可以提高地基承载力,减少地基的沉降量和不均匀沉降。
4 铁路工程中的边坡防护
4.1 概述
路基在水、风、冰冻等因素下,经常发生变形和破坏,例如,边坡的表土剥落,形成冲沟以及滑蹋等。为了保证边坡的稳定性,处做好排水工程外,还必须采取有效的措施,对粘土、粉土、细沙、及容易风化的岩石路基边坡,进行必要的防护与加固。防护与加固的重点是路堑边坡,尤其是地质不良与水文地质不良地段的路堑、容易受水冲刷的边坡、不稳定的山坡更应该重视。防护与加固工程不仅可以稳定路基,而且可以美化路容,提高公路的使用品质,例如植物防护可以消灭施工痕迹,使景观协调,形成良好的视觉效果。路基防护与加固的方法,一般可分为坡面防护和冲刷防护两类。
4.2 防护的一般要求
4.2.1 路基防护应按设计、施工与养护相结合的原则,深入调查研究,根据当地气候环境、工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材,选用适当的工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳定。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施,而给养护管理遗留繁重的工作量。
4.2.2 对于水流、风力、降水以及其他因素可能引起的路基破坏的,均应设置防护工程。在冲刷防护设计中,要综合考虑,使防护工程收到更好的效果。
4.2.3 在不良的气候和水文条件下,对沙土、细沙与易于风化的岩石边坡,以及黄土和黄土类边坡,均宜在石方施工完成后及时防护。对路堑边坡根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护和局部防护。
4.2.4 对于冲刷防护,一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱的地段,可在沿河路基边坡设砌石护坡,以抵制水流的冲刷作用和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处粗糙率,以降低流速、减缓冲刷作用,可修筑坝类构造物。
4.2.5 坡面防护一般不考虑边坡地层的侧压力,故要求防护的边坡有足够的稳定性,但护面墙可用于极限稳定边坡。
4.2.6 对高而陡的防护构造物,设计时要考虑设置便于维修检查的安全设施。
4.3 铁路工程边坡防护的方法
4.3.1 种草
种草防护适用于边坡稳定,坡面冲刷轻微,且宜于草类生长的土质路堤或路堑边坡,用以防止表面水土流失,固结表土,增强路基的稳定性。经常浸水或长期浸水的路堤边坡,种草不宜生长,不宜采用此种方法。边坡上已经扎根的种草防护,可容许缓慢流水(0.4~0.6m/s)短时冲刷。
4.3.2 铺草皮
路基坡面上铺草皮防护,其作用与种草防护相同,前者使用时要求当地有足供挖去使用的草皮地段,但在边坡较高陡和坡面冲刷较严重的地方,铺草皮比种草防护收效快。
我国大部分铁路位于冲积平原上,地形平缓,地表有机质含量较高,有草皮覆盖,并且路基全部是填筑的路堤形式,边坡坡度为1:1.5左右。适合采用平铺草皮的方法进行路堤坡面防护。填筑路基前先铲除地表草皮,对草皮人工养殖,待路堤填筑压实满足要求后,将草皮切成整体块状,移铺到坡面上,应自上而下铺设,并用竹木小桩将草皮钉在坡面上,使之稳固这种方法可以减缓地面水流速度,防止坡面冲刷,调节边坡土的温湿状况,美化路容,协调环境,是一种经济环保的坡面防护方法。
4.3.3 植树
在路基边坡上合理地植树,对于加固路基有良好的效果。也可和种草。铺草皮配合使用,使坡面形成良好的防护层。植树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡。但对盐泽土,经常浸水及经常干旱的边坡及粉质土边坡不宜采用。植树的作用有:
(1)植树可以加强路基的稳定性。
(2)降低流速,防止和减少水流对路基的冲刷。
(3)植树能防风、防沙、防雪。
(4)植树可以美化路基、调节气候、并可获得部分木材,增加收入。
4.3.4 抹面与捶面
易于风化的岩石,如页岩、泥岩、泥灰岩等软质岩层的路堑边坡防护,可以用混合材料抹面。对于受冲刷的边坡和易风化岩石坡防护可用混合材料捶面。抹面或捶面的边坡坡度不受限制,但不能承受土压力,故要求边坡必须是稳定的,坡面应该平整干燥。常用的抹面材料有石灰炉渣混和灰浆、石灰炉渣三合、四合土及水泥石灰砂浆,常用的捶面混合材料有水泥炉渣混合土、石灰炉渣三合、四合土。
4.3.5 砌石护坡
对缓于1:1的各种土质、土夹石及岩质边坡,坡面受地表水流冲蚀产生冲沟、泥流、小型表层溜塌,均可采用砌石护坡防护。为了节省片石及水泥,最常见的是浆砌片石骨架护坡或混凝土骨架护坡,其内铺草皮或三合土,四合土捶面代替浆砌片石或混凝土。如草皮和捶面护坡一脱落,也可用方格形或拱形的浆砌片石骨架进行加强。
5 结论
随着我国铁路体系的发展,铁路工程中复杂地质环境施工越来越多,其中软土地就是一种。本文主要研究了铁路工程中软土地基的加固措施以及软土质路堤边坡的加固防护形式。研究软土地的铁路施工对提升铁路整体工程质量、
减少维护费用具有重要的意义,希望本文能够对这方面的研究起到一定作用。
参考文献
我校土木工程专业1989年开始招收第一届本科生,2004年获得结构工程硕士点,2011年获土木工程一级硕士学位授予权,2012年实现全国29个省、直辖市一本招生。累计本科毕业生达5000余人,分布在全国各地,主要从事施工、设计、管理等方面的工作,占80%以上;少部分从事教学、科研和公务员工作,约15%左右,改行从事其它工作的约5%。针对我校本科土木工程专业办学历史、毕业生就业状况及目前在全国高等院校专业排名处于中上水平,我校土木工程本科专业人才培养目标应定位为:以培养工程应用型为主(占80%以上),以培养研究创新型人才为辅(按20%考虑)。为实现上述目标,笔者认为应制定针对性的措施,主要有两方面:一是进一步深化土木工程本科专业理论教学与实践环节方面的改革,此为培养工程应用型人才的关键;二是成立科研兴趣小组,吸收部分优秀本科生参与,此为培养创新型人才的重要手段。
1土木工程本科人才培养目前存在的问题
1.1工地多与实习难近年来我国经济处于高速增长阶段,相应的基础设施和工程设施需求量与日俱增。据评估,近年来建筑业产值占全国总GDP的1/4左右,相关从业人员在所有行业中位居第四,已达6000万人。虽然目前全国建筑行业形势较好,但实习困难是各高等院校土木专业本科生面临的普遍问题[5]。按照培养目标和实习内容,一般将土木工程本科生专业实习分为认知实习、生产实习和毕业实习三大板块。认知实习以专业认知为主,注重专业基础和专业兴趣培养,主要是参观实体工程;生产实习注重生产,要求实习学生参与具体工程的生产过程,将专业知识应用于生产;毕业实习则要求学生驻地生产,毕业实习既可作为理论联系实际的升华,又可为毕业生的职业认知和规划奠定基础。近年来高校普遍扩招,学生数量呈大幅增加之势,这导致了土木工程专业学生在实习方面存在相关实习经费相当有限、实习时间过短、实习安全难以保障等问题。建筑工地虽然较多,但多数项目部出于安全考虑一般不接受大批学生实习,实习难的现象普遍存在。由于实践环节不理想,学生只能在学校学习书本知识,再加上高校很大一部分青年教师博士刚毕业,较少参与工程实践,教学也仅局限于书本,这也导致学生理论与实践脱节。而另一方面,大学生基本上为独生子女,较少承担体力劳动和参与社会实践。学生的寒、暑假合计百来天,基本是宅在家里上网,条件好的家庭则外出旅游、参加各类补习班,与专业关系不大,浪费了大好时光,甚至对专业有一定的荒废。
1.2用工荒与就业难高校土木工程专业本科毕业生毕业后基本从事建筑行业技术与管理工作。目前建筑行业技术与管理工作人员为300万左右,按行业人员6000万的20%计算,尚缺少900万人。假如10年达到饱和,每年需要90万毕业生。按上述分析,应该说建筑行业的本科生就业不存在问题。但实际情况是每年全国各地举行人才交流会(包括各高校组织的),用人单位通过各种方式考核、面试等手段,仍很难找到单位想要的人才,而毕业学生也很难找到理想的单位,其主要原因是各方的要求和目的不尽一致。企业需要的是能吃苦耐劳、懂得一定技术和具有一定管理能力的综合型人才,而毕业生希望找一个自己感兴趣、能发挥自己专长且高薪的岗位,由此造成试用后解聘或跳槽的现象较为普遍。
1.3为考研而考研随着就业压力逐年增大,加上研究生扩招,考研队伍逐年庞大。应该说考研的学生绝大部分是很优秀的,所掌握的知识是全面的,但也存在部分学生为考研而考研现象,特别是三本学院学生更是如此。这部分学生只学习考研的课程,对其他科目采取应付的态度,并没有完全掌握本科专业知识。该类学生即使到了研究生阶段,还需花大量时间来补习本科课程,导致课题研究、硕士论文很难上手,2~3年毕业很难达到工学硕士应具备的水平。
2土木工程本科专业教学改革思路与建议
2.1建立长效实习机制学院近几年横向科研经费每年超过1000万元,且呈上升趋势;对外服务有湖南科大工程检测中心,具备交通运输部工程质量监督局颁发的公路工程桥梁隧道工程专项资质、湖南省住房与城乡建设厅批准的综合乙级资质;此外还设有湖南新纪监理咨询有限公司,与市内、省内及周边省份建筑企业建立了一定的合作关系。同时,学院本科生毕业至今已有20余届,累计毕业生5000余人,分布于全国各地,主要从事施工、设计、管理等工作,很大一部分已成为企业管理骨干。他们对母校充满浓厚的感情,每年“五一”或“十一”都有大批校友回校相聚,他们是学校的宝贵财富。学院完全可以与上述长期合作的建筑企业和优秀校友所在的企业单位签订长期战略性合作协议,包括学生实习、就业、技术合作与咨询、技术开发、科学研究等方面,进行全方位战略合作。此举既解决学生实习、就业、事业发展等问题,以及学院专业办学方向和产学研问题,又解决建筑企业人才培养、技术开发等问题,最终实现学生、学院和企业“三赢”模式。为鼓励广大教师和教辅人员与建筑企业签订长期战略性合作协议,学院可考虑出台一些奖励措施,为此设置专项教研课题,并要求结题、评估、验收。
2.2深化改革学生实习方式学生实习要充分利用学院与建筑企业签订的长期战略性合作关系,充分利用寒、暑假时间,调整实习时间和实习方式。如,将为期两周的认识实习调整为调查实习,利用大一暑假时间到实际工程、项目、工地进行调查,了解行业基本知识、现状和可能从事的工种等,可采取访问、调查、拍照、制作多媒体调查报告等多种形式。第三学期开学时,组织学生召开调查实习专题会议并对实习成果进行总结汇报,教师对学生实习成果进行检查和点评,使学生既了解所学专业又接触实际,开阔眼界,且通过制作多媒体调查报告并汇报,学生的综合素质可以得到提高。测量实习可安排在大二第二学期末,利用暑假时间,在校园进行测量实习。原因为:1)暑假期间校园相对安静,避开了正常上课的繁忙;2)实地测量可加强学生对母校的了解,培养对母校的感情;3)校园面积大,3000多亩地,100多万平方米建筑房屋都可以成为测量对象;4)学生的测量实习成果可为校园基础建设提供有益参考。生产实习要求学生参与实体工程生产过程,时间不少于两个月。因此,建议安排在大三暑假,时间从6月底持续到9月底。此时学生已基本完成主要专业课程的学习,具备一定的专业基础知识。恰好这个时间段为施工企业的黄金工期,单位可能面临用人短缺的问题,而实习生正好可以作为临时用工。实习单位要求学生自行落实、寻找实习单位的过程本身就是大四找工作的预演练,如无法落实则直接输送至协议单位或由指导老师安排。实习要求学生住在施工现场,与相关技术人员一起参与生产。为减轻学生、指导教师以及项目部的压力,由学院出资为每位实习生购买20~50万元意外伤害保险。实习期间亦要求指导教师对实习情况进行巡查,学生的实习表现作为给定实习成绩的重要依据。实习最终要求提交的成果如下:1)实习日记,总篇数不少于60篇;2)不少于5000字的生产实习报告;3)在施工现场自己参与完成的有关施工技术、施工组织管理、施工概预算方面的设计等项目资料。生产实习成绩的给定需要综合学生两个方面的表现:1)现场表现,主要为学生在生产实习中理论联系实际情况、解决问题的能力、遵守纪律、工作态度与安全意识等方面;2)实习成果,包括实习日记、出勤表、报告和答辩情况。3个月的生产实习可以让学生深刻了解实体工程的施工过程、体会实体工程的工作环境,学会与人沟通和交流,加强对实习单位的了解,为将来的工作奠定基础。同时,实习单位可以在此时考查实习生,对于优秀实习生可签订就业协议,在双方足够了解的情况下吸收优秀毕业生。毕业实习安排在学生较系统地学习完专业基础知识之后,且不能耽误学生找工作,大四学年第一学期从12月底至次年3月底共3个月的时间为最佳时期。完成毕业实习之后,老师可以结合学生在单位的实习内容,针对性地布置毕业设计。在确定毕业设计题目之后,遵循初稿(5月中旬完成)修改并评阅(5月底)答辩(6月初)三个流程完成毕业设计。建议举行公开答辩制度,合作单位参与设计和答辩全过程。此举一方面对学生和老师都会形成一定的压力,同时可以作为学校对合作单位的交流和宣传,更重要的是,学生的毕业设计结合实体工程实践,能够提高学生学识水平和综合素质。
2.3深化课程体系改革本科生的课程需结合应用型人才培养模式进行优化设置。应该说本科土木工程专业为传统学科,课程设置基本合理,但随着时代的发展和进步,必要的改革还是需要的。公共基础课可结合专业基础课适当调整,如专业外语和专业计算机程序应用(如CAD等)应适当开设,而普通外语和计算机课程可适当减少。课程安排次序方面,建议大学第一学年,可增加专业计算机程序应用、建筑制图、理论力学等课程;房屋建筑学可放在第二学期开设,这样有利于学生大一学年第二学期末暑假期间的调查实习。大学第二学年主要安排材料力学、结构力学、建筑材料、建筑测量等专业基础课,这样有利于学生在大二第二学期末暑假期间进行测量实习。大学第三学年主要学习专业课,如混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、砌体结构等,基于相关专业课的学习,学生可以在大三暑假期间进行为期较长的生产实习。大四学年主要安排高层建筑设计、结构抗震、结构试验等选修课程,时间为10月初至12月底,有利于学生参加各类人才招聘会。
2.4成立课外科研兴趣小组针对一些渴望进一步深造、考研的学生,专业教师根据自己的研究方向和研究课题成立科研兴趣小组,吸收部分优秀本科生参加(按10位专业教师考虑,每位指导教师名下安排5~8人,共可吸收50~80人参与,接近专业在校生的20%)。课外科研兴趣小组的学生利用业余时间,参加指导教师的研究课题,包括每1~2周进行1次研讨活动。该活动一方面可以使学生尽早接受专业教师的指导,熟悉专业知识,并对相关课题进行探讨,培养专业兴趣,为进一步深造或将来走向工作岗位奠定坚实的基础;另一方面也可解决部分专业教师(特别是刚毕业的博士,目前指导研究生较少)人数不足的问题,同时学生的加入也有利于激发新的思维、新的火花,有利于团队建设。我校非常重视从科研能力培养方面培养优秀本科生,学校积极组织并资助以学生为项目负责人的SRIP项目(湖南科技大学大学生科研创新计划项目)、SIT项目(湖南科技大学大学生研究性学习和创新性实验计划项目),通过项目的执行,培养了一大批初步具备科研能力的研究型本科生;并组织学生参与各类学科类竞赛、结构建模大赛、挑战杯项目、节能减排项目等竞赛项目,多次获得优异成绩。
3结语
Abstract: The practical teaching is the key teaching link of engineering management major, and is the important way and specific approach to improve the students' comprehensive ability and professional quality of students majored in project management specialty. According to training goal of project management specialty and developing demand of regional economy, the paper analyzes the current situation of practice teaching, aiming at the problems in practice teaching, puts forward the specific measures on practice teaching reform.
关键词: 工程管理;实践教学;研究与改革
Key words: project management;practice teaching;reform and study
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)34-0237-03
0 引言
现代社会的发展趋势,就是社会分工越来越明确,社会生产越来越精细,专业隔离越来越明显,隔行如隔山的情形越来越普遍;而另一方面,现代社会生产却越来越要求复合型的人才,即常说的T型人才。单纯的具有管理技能,或者是单纯的具有工程技术的人才,已经不能适应社会的发展。工程管理专业出来的同学,正是T型人才的典范,他们懂技术,又懂得管理,恰好适合社会所需。工程管理专业业务培养目标,是具备管理学、经济学和土木工程技术的基本知识,掌握现代管理科学的理论、方法和手段,能在国内外工程建设领域从事项目决策和全过程管理的复合型高级管理人才。
近年来,工程项目的建设规模日趋庞大复杂、参与单位多、合同关系复杂、管理难度大。因此,工程管理专业业务培养要求:学生主要学习工程管理方面的基本理论、方法和土木工程技术知识;受到工程项目管理方面的基本训练;具备从事工程项目管理的基本能力。然而对于工程管理专业早期的、单一的项目管理教学方法已经很难以适应现在工程管理教育的需要。根据社会发展,工程管理专业需要探索提高学生职业技能,提高学生的课程实践能力和管理能力的必经途径。
1 工程管理专业传统实践教学存在的问题
工程管理专业传统的实践教育方法,就是在实践教学上,仅从动手上来讲还算可以。但是,对于新技术、新的工艺、现代新型的实践教学方式基本上都没有用上。另外,课堂的理论教学与实践教学的结合不到位,缺乏专业模拟实验室和专业实习基地,实践教育直接影响了工程管理专业实践教育的发展。工程管理专业传统实践教学还存在许多问题。
1.1 实践教学计划与社会需求脱节 目前,我国拥有工程管理专业的院校较多,按照专业指导委员会对培养方案指导意见的要求,各高校工程管理专业实践总课时的40%~50%,有的院校甚至比这个比例还大。工程管理专业是一门实践性很强的学科,从实践方面来看,国外工程管理专业更注重实践能力的培养,实习学分比重很大,在开设工程管理专业的美国高校中,实践总课时9.84%~36.17%;可见我国高校在工程管理专业实践方面实践学分不少。但是,我国目前大多院校的实践仅为课程实验、课程实习、课程设计,生产实习、毕业设计或论文,而且这些实践环节,一方面有很多都只是形式,走马观花,没有严格的质量标准去控制和要求,学生实践能力较差;另一面,没有管理方面的实践实训。这就造成了学校培养的学生与社会需求具有综T型人才具有很大的差距。
1.2 实践课程设置不太合理 实践课程设置是培养T型人才的重要手段。工程管理专业涉及技术、经济、管理和法律四大主干知识,课程体系涉及范围甚广,因此,要求在课程体系设置上必须突出专业特色。然而,现在许多高校的工程管理专业课程设置不尽合理。一方面,专业课学时不足,如项目管理、项目评估、工程造价、招投标与合同管理、建筑施工等这类课程的理论学时安排太少,教师只能在极短的课时内讲授基本理论知识,学生既没有坚实的理论基础,又缺少综合性的模拟训练;另一方面,课程排列前后顺序颠倒,知识逻辑较混乱;其三,课程重点不突出,如实践教学学时很多就用注册师考试的习题练习所代替。
1.3 工程管理传统实践教学手段落后 工程管理专业传统实践教学手段落后,主要体现在以下几方面:
①实践教学形式上仍局限于实验、实习、课程设计、毕业设计或论文等传统教学模式,基本上没有适合工程管理专业需要的现代实践教育方法――仿真工程管理全过程、全方位、实战式、体验式、参与式等体现现代信息技术的实践教学方式。如,项目管理模拟仿真、施工过程模拟仿真、工程招投标模拟系统等;②工程管理专业实践教学的内容比较单一,部分企业虽接收学生实习,但没有把学生分派到实际工程中去参与实际工作,更没有给学生指派现场指导教师,学生每天去工也只是形式而也,因为学生不知道自己在实际工程中能做什么,无从下手,反倒度日如年;③工程管理专业各实践环节安排各自孤立,综合性、设计性实验较少。
1.4 缺少工程管理专业所需的特色实验室和专业的实习基地 工程管理专业实验教学主要分为技术类、管理类和综合类。技术类实验教学内容主要是由工程材料、工程结构、岩土工程等一些相关技术类基础课程实验构成。这些可以在土木工程等相关学科的实验室完成。但工程技术集成展示、招投标模拟、工程项目管理模拟等管理类和综合类实验教学,需要在专业实验室完成。这类实验室,如今高校急几乎都没有。
工程实习基地,一般高校都与施工企业联系,主要为学生在施工现场实习打下基础。而工程管理专业,除了在工地上进行施工实习外,还需要参与到管理现场。如:项目现场管理、招投标管理、造价咨询管理等基地去实习,但学校没有提供出这些实习基地。
2 实践教学培养模式改革的建议与措施
针对当前工程管理专业在实践教学环节中存在的问题,应该主要在实践教学方案的制定、实践教学课程体系的设置以及引进先进的实践教学手段,建立起完善工程管理实训中心和建设实践教学专业教师队伍,加强实践教学过程管理和完善考核制度等几个方面的大力改革,完善工程管理专业实践教学环节和方法,真正体现实践教学对专业教育和专业发展的重要作用。
在制定实践课程教学方案时,应重视工程管理T型人才能力的培养。根据实际情况,充实、改造工程管理模拟实验室,按照“从易到难,逐步接近工程实际”的原则,设立工程管理模拟训练、工程教育、生产实习、毕业实习、课程设计、毕业设计以及社会实践等既相互独立、又互相融合的工程管理专业实践教学环节。
2.1 完善实践课程设置 工程管理专业的实践教学课程体系设置必须突出专业特色――培养的人才是既懂专业又懂管理,重视实践教学环节,加强针对性和实践性,强调理论与实践相结合。因此在课程设置上,尤其是实践课程设置上必须满足工程管理上所需要的人才,有目标地培养对口的专业岗位人才,实现学校与社会需求的无缝衔接,为学生的将来就业打下坚实的基础。同时提高学生的专业学习兴趣和动力。
工程管理专业根据社会发展的要求,其中包括工程项目施工预算、进度、合同、采购、材料、设备、质量、安全等全面综合管理软件;纵向贯穿招标、分包、采购、施工、竣工全过程软件,横向涉及公司――项目部的各个岗位,是一套全方位、集成的项目管理平台。要求学生必须掌握一些目前最先进的管理软件,图形算量软件、钢筋抽样软件、清单计价软件、标书制作软件等。这些软件既可应用于工程管理类专业,以了解工程项目招投标管理和全过程造价管理;也可应用于工程造价管理专业,以深入了解全过程造价管理的工作方法和流程;还可应用于技术经济专业,为可行性研究分析提供参考依据。因此在完善实践教学课程设置时,必须增设软件培训类课程的学习,并采用课堂教学和上机操作相结合的教学方式。
2.2 实践师资的建设 目前,很多高校的工程管理专业普遍缺少专业实验室,更缺乏实践教学专业教师队伍,实践教学工作往往由专业任课教师担任。对于专业任课教师来说,虽然对课程内容比较熟悉,但对实践教学的内容和要求往往不能够很好的把握,而且对新型实践课程教学需要使用的软件也不够熟悉。因此,我们有必要建立实践教学专业教师队伍。委派专门的教师负责专业实践教学环节,尤其是软件教学和实训教学工作,可以使专业任课教师将有更好的知识传递给学生,提高教学质量。还可以使实践教学术业有专攻,达到更好的教学效果。
2.3 改善落后实践教学手段 工程管理专业是实践性很强的专业,传统的教学手段已经无法适应社会发展的需要,不利于学生对知识的理解和掌握。为了改善目前落后的实践教学手段,可以在采用多媒体动画、现场、仿真模拟等实践教学,提高教学趣味性、生动性。如,施工技术,教师只讲授施工工艺,学生很难有深刻直观的印象,甚至可能听不懂;若采用播放施工录像或将施工工艺制作成配有解说的多媒体课件,这样既可增加学生对施工技术工艺的直观认识,又能调动学生的学习兴趣增加学生的掌握程度。而对于管理课程,如工程项目管理、合同管理等,应积极开展案例教学、讨论教学、发散思维教学、仿真教学等方式,鼓励学生大胆地积极思考,提高学生分析问题、解决问题的能力。
2.4 加强实践环节的建设 目前,工程管理专业的实践硬件条件还比较差,实习基地建设相对滞后、范围较窄。建立起工程管理实训中心,培养高素质既懂工程技术又懂工程管理的工程人。
实验室、实习基地是实施实践教学环节的重要依托和物质保障。当前,很多高校都是通过与施工、房地产开发等企业合作,已经初步建成了工程管理专业实习基地,但实习基地范围较小,内容狭窄,无论是规模、形式都不能满足学生专业学习的要求。因此,需要探索用计算机来模拟真实的工程管理过程,学生模拟扮演某一角色进行技能训练的一种教学方法。仿真教学能在很大程度上弥补客观条件的不足,为学生提供近似真实的训练环境,提高学生职业技能。在数字模拟实验室环境下进行工程管理专业课程的仿真教学活动。增强学生对未来可能从事的工作性质和环境的感性认识,体会所学专业理论知识与生产过程之间的关系,认识理论与实践的关系,体验课堂与一线现场教学等主要教学模式,使学习过程变成学习应用知识的过程,形成丰富、统一、完整的知识体系。
3 结束语
总之,工程管理专业涉及技术、经济、管理和法律四大主干知识,知识面广,专业性强。针对目前工程管理实践教学环节中普遍存在的问题,高校工程管理专业教育应坚持理论与实践相结合,培养满足社会需要的新一代工程管理人才。
参考文献:
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【关键词】:膏溶角砾岩施工工艺安全质量进度信息指导
0 引言
近年来,随着铁路工程建设的不断发展,建设标准越来越高,工程施工难度也越来越大,特别是隧道工程,长大隧道越来越多,地质条件越来越复杂,标准作业越抓越严,工期要求越来越短。所以在施工过程中,合理组织施工,制定合理方案尤为重要。本文就南吕梁山隧道施工过程中过膏溶角砾岩段施工所采用的方法,做一般总结。
1、膏溶角砾岩段分布
南吕梁山隧道1#斜井穿越第四系黄土、奥陶系峰峰组下段膏溶角砾岩地层,岩体破碎,如泥包石状、碎石土状,成岩程度低,属极软岩、软岩;埋深浅,强风化,两侧深沟发育,地表水容易汇入,围岩为Ⅴ级。
南吕梁山隧道2#斜井膏溶角砾岩段长度为1150m,具体分布如下:
300~650m段:隧道穿越奥陶系中统峰峰组下段膏溶角砾岩,岩体破碎,如泥包石状、碎石土状,成岩程度低,属极软岩、软岩;地表沟壑发育,地表水容易汇入隧道,围岩为Ⅴ级。
650~800m段:隧道穿越奥陶系中统峰峰组下段含石膏角砾状泥灰岩、膏溶角砾岩,属软岩、极软岩,岩体破碎。围岩为Ⅳ级。
800~950m段隧道穿越奥陶系中统峰峰组下段膏溶角砾岩,属极软岩,岩体破碎,呈碎块状。围岩为Ⅴ级。
950~1450m段:隧道穿越奥陶系中统峰峰组下段含石膏角砾状泥灰岩、膏溶角砾岩,属软岩、极软岩,岩体破碎。围岩为Ⅳ级。
2、膏溶角砾岩特性
膏溶角砾岩工程力学性质很特殊,单轴饱和抗压强度极低,隧道挖开后稳定时间很短,容易发生坍塌和大变形,如果遇水则强度很快降低,极易崩解软化,同时具有弱至中等程度的膨胀性。
3、施工方法:
3.1无水段膏溶角砾岩施工
3.1.1总体方案
根据膏溶角砾岩低强度、崩解性及遇水膨胀、强度软化的特点,借鉴国内外既有施工经验,根据本工程的实际情况,选择台阶法施工,既可实现快速施工,又能保证施工的安全性和地层适应性。
根据隧道施工经验,选择采用台阶长度在5~7m时工序干扰少,作业效率高,能更早的使支护结构形成闭合,有效控制隧道较大位移。
3.1.2台阶法主要施工工艺
膏溶角砾岩地层采用台阶法施工,台阶长度在5~7m,循环进尺0.75~2.0m。利用小台架风钻钻孔、施作锚杆,人工施做钢筋网、钢架,湿喷机喷混凝土。开挖前施做超前小导管,确保施工安全。主要施工工序为(见下图):超前小导管注浆开挖上台阶上部立拱喷锚下台阶开挖边墙喷锚仰拱开挖仰拱初支仰拱灌注拱墙衬砌。
3.1.3膏溶角砾岩段的快速开挖步序
南吕梁山隧道施工工序如下表。核心步骤为上下台阶实施平行作业,上断面立拱和钻掏槽眼、辅助眼与下断面出碴同步进行,上断面喷浆与下半断面接腿同步进行,下断面喷浆与上断面施作周边眼同步进行 ,利用三台喷浆机同时湿喷,上下断面喷浆完即装药爆破的施工工序,从而极大地压缩了循环作业时间。
图1台阶法平行作业快速施工工序流程图
上、下台阶间距:台阶长度越短,隧道拱顶沉降量越小,因此,在施工过程中,尽量缩短台阶长度。同时考虑到上台阶施工拱部时应有4~5m的施工操作平台,因此,上、下台阶工序的间距控制在5~7m范围内。
仰拱与下台阶间距:仰拱应及早施做,根据快速施工的需要,仰拱与下台阶的间距控制在30~50m,一方面保证下台阶有较宽裕的施工操作场地布置喷浆设备、装载机和出碴车辆等;另一方面,能够及时施工仰拱,以控制变形发展,
图2 快速施工工序间距控制示意图
3.1.4仰拱栈桥施工技术
采用了简易仰拱栈桥快速施工技术,仰拱栈桥长9m,为实现与开挖月进尺120m的进度匹配,共计采用4幅仰拱栈桥,满足了仰拱施工进度及仰拱混凝土龄期要求,从根本上消除隧底质量隐患,仰拱紧跟开挖掌子面,仰拱距开挖面30~50m,实现了隧道底部的快速封闭。
具体步骤为:仰拱超前衬砌施工,仰拱施工采用一次全幅灌注方式,一次灌注长度5~6m,分两次开挖,每次仰拱的循环开挖进尺控制在2~3m。
图3 仰拱栈桥施工纵面图
3.2富水膏溶角砾岩地段的施工对策
3.2.1有水膏溶角砾岩工程危害及施工对策
根据前面所述,膏溶角砾岩具有遇水崩解膨胀、强度软化等两大特征,但从膏溶角砾岩的试验结果看,大多数的膏溶角砾岩仅表现为弱膨胀,只有极个别试件表现为强膨胀,因而,富水地段的膏溶角砾岩最主要的工程危害仍是岩体在遇水后强度软化问题,通过研究,对富水地段不同类型的膏溶角砾岩地层可采取以下针对性的施工措施:
(1)有水地段的膏溶角砾岩,强度衰减很快,只要开挖暴露就会坍塌,因此采取超前地质预报和超前加强支护,并加强现场监控量测工作。
(2)快速闭合、减少有害松动和围岩恶化,尽快使支护结构封闭成环,减少隧道周围松动范围和水的影响。
(3)做好地下水的排水系统和地下水的封堵措施,防止地下水与泥的流失,施工时采取注浆是较好的处理措施。禁止地下水或施工用水浸泡仰拱基底,对于基底可以用钢筋混凝土硬化,这样可以起到硬化基底和降低格栅变形的作用。
(4)对有水地层软化情况的分析显示,支护结构将承受较大围岩压力,经历大变形,为从根本上控制地层变位,应对隧道周围围岩进行注浆加固,对隧道仰拱也应进行适当加固改良。
(5)支护参数应加强,尤其是仰拱,在富水条件下,考虑到岩体后期的膨胀变形和膨胀力的影响,二衬应按主要承载结构设计的基础上适当加强。
(6)仰拱的处理:有水地段的膏溶角砾岩,遇水成泥,没有承载力,因而对于仰拱地基适当改良加强是必须的,除采用混凝土桩增加地基承载控制基础沉降外,还采用一定的注浆加固、封水措施,加强薄弱部位,改善地基承载力。
3.2.2具体施工方法
通过对各种超前支护工法的研究,结合本工程的工程地质特点,主要选择造价相对较低的小导管法。
针对富水膏溶角砾岩地段制定的具体隧道施工预案和工序见图4,在采取超前支护加固辅助措施(超前小导管注浆、帷幕注浆)同时,采用环行开挖留核心土的施工方法,核心土长度不大于2m,台阶长度5~7m,循环进尺不超过1m,本着“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、快封闭”的原则组织施工。
3.2.3全断面帷幕注浆施工
在富水膏溶角砾岩地段的施工前对隧道运用多种手段对地下水进行预测预报,根据水量大小综合选用超前小导管注浆、帷幕注浆及径向注浆对地层进行加固。现场注浆施工中,注浆参数根据现场情况进行动态调整优化。
图4注浆孔纵剖面图
4、工程保证措施
4.1加强膏溶角砾岩地段施工监控
按照设计将洞内围岩及支护状态观察、净空变化(拱顶下沉,底板隆起、净空收敛和围岩位移)围岩压力(围岩与支护结构的接触应力)、支护结构的应力状态(钢架内力和锚杆轴力)的监控量测为必测项目;围岩弹性波速度测试、初期支护喷射混凝土应变和二次衬砌混凝土应变监控量测等为选测项目。洞内观测点布设如图9。
图5量测断面布置图
4.2超前地质预报
隧道开挖过程中,必须进行超前地质预报,通过地质超前钻孔、地质雷达、红外线声波探测等办法,了解开挖前方要通过地层的地质、水文、该段的岩性特性和工程力学情况。以此来制定出科学的施工方案,避免施工的盲目性。
4.3预防隧道整体下沉和确保掌子面稳定性
在拱脚部位及边墙脚部位,存在着较大的应力集中,相对剪切应力较大,导致这些部位趋于屈服,从而使得承载能力下降,容易导致支护结构随着时间的推移,产生整体下沉,因此,为防止支护结构的整体下沉,尽快施作仰拱。
在台阶法施工中,台阶长度需要综合考虑,一方面,快速封闭支护需要台阶长度尽可能短,另一方面,掌子面稳定需要台阶长度尽可能长,同时,台阶长度的安排需要考虑施工组织的要求。
尽量采用机械和人工风镐开挖,如需爆破时,采用弱爆破。在爆破时,采用浅眼、密眼、间隔装药、光面爆破,并严格控制用药量
5、结束语
(1)膏溶角砾岩隧道施工最主要的是加强施工过程控制,切忌不可盲目追求进度;
(2)要充分认识到信息化管理在较差地质条件隧道施工中的重要性,根据测得的数据及时反馈到施工中去;
(3)建立重点工序及隐蔽工程检查制度,避免存在较大隐患;
(4)由于膏溶角砾岩隧道施工目前还未有真正意义上的专门施工方法,还需要进一步探索、完善;因此,在施工过程中,要积极与有经验的专家、科研所、设计院、大专院校等联系、沟通,提高施工水平及施工质量。
参考文献:
孙明磊 李文江 刘志春 监控量测技术在强风化膏溶角砾岩隧道施工中的应用.石家庄铁道学院土木工程分院,石家庄,050043 铁道建筑 2010年8月
胡文寿 于俊清特殊性岩土膏溶角砾岩的工程特性研究西安建材地质工程勘察院《西安工程学院学报》2003年 第1期
焦瑞虎李建华特殊性岩土――膏溶角砾岩隧道施工技术:《隧道建设》2007年 第A01期