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2港口建設(shè)工程水土流失的主要防治措施
2.1制定出詳細(xì)的水土保持措施計劃
根據(jù)工程項目的具體情況制定水土保持措施計劃,首先是陸域工程的水土保持措施計劃,根據(jù)項目建設(shè)過程中各防治分區(qū)水土流失狀況、危害程度、水土流失防治目標(biāo)、工程建設(shè)特點、已有的防治措施等進(jìn)行合理、全面、系統(tǒng)的規(guī)劃,提出不同地形單元上新增的水土保持措施,最終形成一個完整的工程措施、植物措施和臨時措施相結(jié)合的水土流失防治體系,保護(hù)工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境,保證工程建設(shè)的正常開展。如圖1所示為工程建設(shè)區(qū)水土流失防治體系。其次是水域工程建設(shè),其需要考慮防洪泄洪、航運需要,施工應(yīng)遵循以下幾個原則:(1)施工前做好水下地形地勢測繪工作,將項目區(qū)中各關(guān)鍵點的控制高程、需方量等標(biāo)志出來,確保航道運行的安全。(2)及時組織有資質(zhì)單位做好防洪泄洪專項檢查和評審工作。(3)不得影響周圍居民的正常生活,合理布設(shè)綜合利用區(qū)。(4)加強施工階段的監(jiān)測,在利用區(qū)的上下游設(shè)置監(jiān)測斷面,密切關(guān)注斷面的含量變化情況。
2.2堅持港口建設(shè)水土保持原則
在水土流失的防治上,始終堅持“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、突出重點、科學(xué)管理、注重實效”等原則,以港口的水土保持為重點,開展系統(tǒng)的水土保持工作,將工程措施、植物措施、耕地措施、臨時措施綜合起來,進(jìn)行綜合整治,起到既保持水土,又改變該港口生態(tài)環(huán)境和周圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的效果,促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,促進(jìn)人與自然的和諧相處。
2.3港口建設(shè)工程開始之前的水土流失防護(hù)
在碼頭區(qū)等建筑物基礎(chǔ)開挖等工程之前,先對項目區(qū)進(jìn)行表土剝離,剝離表土臨時集中堆放用于棄土場,用于后期土地平整和綠化。表土剝離對保護(hù)寶貴的表土資源起到重要作用,剝離的表土用于后期綠化土回覆,解決了綠化土來源的問題,符合水土保持法律法規(guī)的要求,對減少水土流失起到積極作用。在陸域工程區(qū)道路一側(cè)修筑梯形排水溝,同時在坡腳修筑排水順接工程,在橫縱排水溝銜接處布設(shè)臨時沉沙池。各功能區(qū)通過四周的排水溝收集雨水,匯集后通過沉沙池排出。例如:棗莊港臺兒莊港區(qū)散雜貨泊位工程的水土保持中,其工程措施主要包括錨地開挖、港池開挖及護(hù)岸等水域作業(yè)帶,與水土保持相關(guān)的主體設(shè)計主要是護(hù)岸防護(hù),護(hù)岸采用斜坡式,結(jié)構(gòu)采用漿砌塊石,防護(hù)長度為1293m。護(hù)岸斷面分兩段,護(hù)面結(jié)構(gòu)自上而下為30cm厚漿砌塊石、20cm厚碎石墊層和15cm厚中粗砂墊層,坡度均為1∶1.4,護(hù)腳和壓頂均為漿砌塊石結(jié)構(gòu)。為主體工程運行安全,主體工程設(shè)置漿砌石斜坡式護(hù)岸,防治岸坡塌陷及滑坡,同時起到防治岸坡土壤侵蝕的作用。由于該區(qū)的水土流失與雨水排放密切相關(guān),故而排放系統(tǒng)采用暗溝形式,主要設(shè)置在場內(nèi)的道路兩側(cè);排水溝按照10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計,采用漿砌石襯砌,厚度為30cm。經(jīng)計算,項目區(qū)共設(shè)置排水溝總長度約為2876m。集中徑流可以分散到項目區(qū)各級排水系統(tǒng)中排泄,極大地降低了徑流對場地、坡面地表的沖擊原動力,起到了排除地表水對工程土體以及堆場貨物產(chǎn)生不良影響的作用,保證工程排水暢通,使土體不出現(xiàn)滑塌,防止水土流失的發(fā)生。
2.4植物措施
植物措施是最常見的水土保持措施,植物具有優(yōu)良的固結(jié)水土、改善局部小氣候、防止水土流失、維護(hù)生態(tài)平衡等效果,在航道整治工程中運用較多。一般的方法是設(shè)置邊坡植草防護(hù)、陸域邊界防護(hù)林、堆場邊界防護(hù)林、臨時便道區(qū)植草防護(hù)、路基邊坡防護(hù)等,在堆場、道路、倉庫等地塊種植高大的喬木、灌木,并在道路和辦公區(qū)域設(shè)置花壇等植物形成良好的植物景觀。植物措施中常用的樹種有:側(cè)柏、白楊、柳樹、紫穗槐、龍柏、月季、櫻花、黃楊、女貞、木槿、紫荊、紫葉李、爬山虎、中華結(jié)縷草,而選用的草種主要是黑麥草和狗牙根。植物措施不僅能起到美化環(huán)境、減輕并防治污染、凈化大氣環(huán)境質(zhì)量等作用,還可以改善地溫和氣溫,改善小氣候。同時植物根系的固持作用和樹冠、草皮的攔擋、截留作用,都可減弱雨水對邊坡和地面的沖刷,起到涵養(yǎng)徑流,并能阻止或減少地表徑流,降低和防止雨水沖刷地表。
2.5港口工程水土流失的臨時性防護(hù)
港口工程中的水土流失防治方案常見的臨時措施是臨時圍堰、表土運回和臨時攔阻措施。臨時圍堰布設(shè)時應(yīng)先打木樁,再加填裝土的編織袋,分層壘實,高度以達(dá)到防洪要求和防止沖刷為宜。臨時圍堰施工時應(yīng)參照如下幾點規(guī)定進(jìn)行:(1)圍堰的高度應(yīng)高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位50~70cm;(2)堰內(nèi)面積應(yīng)滿足基礎(chǔ)施工的需要;(3)圍堰斷面應(yīng)滿足堰身強度和穩(wěn)定(防止滑動、傾覆)的要求;(4)圍堰修筑要求防水嚴(yán)密,盡量減少滲漏,以減輕排水工作,為此,須注意堰身修筑質(zhì)量。表土運回就是在工程建設(shè)完成后將集中堆放的表土運到綠化用地作綠化用土。臨時攔擋措施主要有兩種,一種為彩鋼板攔擋,一種為編織袋裝土攔擋,根據(jù)臨時堆土的堆放時間、位置等分別采取不同的防護(hù)措施。通過防塵網(wǎng)覆蓋減少揚塵、對道路路面進(jìn)行硬化等。
中圖分類號:K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
【引言】在當(dāng)今港口作業(yè)工程中,安全事故頻發(fā),港口作業(yè)風(fēng)險增加,這種情況值得引起人們的重視與警惕。增強港口作業(yè)以及管理人員的安全意識,辨識港口工程重大事故隱患,并及時對其進(jìn)行排除與整改,對維護(hù)港口工程的正常運行以及保護(hù)港口工作人員的生命財產(chǎn)安全具有十分重要的意義。本論文旨在對港口工程重大事故隱患辨識進(jìn)行探討,以期為保證港口工程安全提供一定的理論依據(jù)。
1、港口工程重大事故隱患概述
港口工程重大事故隱患是指,在港口作業(yè)活動中,由于操作的不合規(guī)范、作業(yè)環(huán)境的不安全以及作業(yè)管理的不到位等因素,而埋下的易造成后期重大安全事故的隱患。根據(jù)《安全生產(chǎn)事故隱患排查治理暫行規(guī)定》,可以這樣對港口工程重大事故隱患進(jìn)行界定,危害程度較高、整改難度較大,并需要花費大量的人力物力進(jìn)行排除的事故隱患。
我國港口作業(yè)的大致方式有人工作業(yè)、機器作業(yè)以及人機合作三種方式,且由于港口工程的繁雜性,港口工程管理的難度是很大的,從而,港口工程重大事故安全隱患也就頗多。這類安全隱患的危害是十分大的,輕則引起國家財物損失,重則造成眾多人員傷亡。要徹底消除港口工程重大事故隱患,就必須對其進(jìn)行全面的分析與認(rèn)識。
2、事故隱患辨識的相關(guān)規(guī)定
對港口工程重大事故隱患進(jìn)行辨識,就是為了更好的做好事故隱患排查工作,以最科學(xué)、有效的手段消除港口工程安全隱患,保證港口安全。要制定出行之有效的解決法案,就必須準(zhǔn)確地辨識港口工程重大事故隱患,并對其進(jìn)行分級,以期有針對性地處理。
然而,目前我國還沒有出臺有關(guān)港口工程重大事故隱患如何進(jìn)行辨識、分級的法律法規(guī)。但是,我們可以參照相關(guān)的法律法規(guī)對其進(jìn)行認(rèn)識。根據(jù)國家現(xiàn)有的《重大事故隱患管理規(guī)定》,可以這樣辨識重大事故隱患。根據(jù)事故隱患可能造成的人員死亡數(shù)目以及可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失,對重大事故隱患進(jìn)行辨識、分級。另外,根據(jù)2007年出臺的《安全生產(chǎn)事故隱患排查治理暫行規(guī)定》,事故隱患可以分為兩類,一類是一般事故隱患,另一類是重大事故隱患。前者相對于后者來說,其危害程度較小,且較易發(fā)現(xiàn)整頓。本論文所研究的就是重大事故隱患,港口工程重大事故隱患可以造成十分嚴(yán)重的后果,且對其的發(fā)現(xiàn)和整改難度是頗大的。
除此之外,現(xiàn)有的《交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)安全生產(chǎn)隱患排查治理公示銷號實施要點》以及《國務(wù)院關(guān)于預(yù)防煤礦生產(chǎn)安全事故的特別規(guī)定》都對港口工程重大事故隱患的表示具有參考價值。特別是后項規(guī)定,其比較明確清晰的界定了煤礦生產(chǎn)的重大事故隱患,對預(yù)防礦區(qū)安全事故的發(fā)生起到了極大的指導(dǎo)作用,因此,這項規(guī)定,亦對港口工程重大安全事故的辨識有著極高的參考價值。
現(xiàn)有的這四部法律,雖然不是專門針對港口工程重大事故隱患而制定的,但是在對港口工程重大事故隱患的辨識過程中,可以相應(yīng)的借鑒。那么,根據(jù)這兩部法律,要怎樣對港口工程重大事故隱患進(jìn)行辨識呢?首先,要排查出可能造成重大安全事故的隱患,再綜合其可能造成的人員傷亡數(shù)目及財物損失狀況等多種因素,確定其是否可以定義為港口工程重大事故隱患,再對其進(jìn)行分級考慮,按照不同等級的事故隱患制定出不同的解決應(yīng)對方案。
3、港口事故隱患辨識的相關(guān)研究
目前,關(guān)于港口事故隱患辨識的相關(guān)研究,國內(nèi)外并不多。但是,可以參考吳宗之與張新梅等的相關(guān)事故隱患研究。他們的研究主要是從危險源方面進(jìn)行的,其考慮到港口管理者是否能有效控制重大危險源。
另外還有王鳳琪、林宏源、張國順、李禎、李倩等人對事故隱患的研究,雖然他們的研究主要方法和對象都有所不同,但是他們的研究都對港口工程重大事故隱患的辨識有一定的價值貢獻(xiàn)。
就比如拿李倩的研究來說,她將事故隱患分為一般事故隱患以及重大事故隱患,其得出的研究結(jié)論是,如果重大危險源,因為各種不同原因,而處在一種不安全的狀態(tài),就會成為重大事故隱患。在港口工程中,易燃易爆物品就是重大危險源,它的運輸作業(yè)是十分危險的。但是如果防護(hù)得當(dāng),一切按要求行事的話,其發(fā)生事故的概率還是十分低的。但是如果其存儲運輸環(huán)境由于人為愿意,沒有做好防爆防燃措施,比如運油車沒有接放電鏈,就會造成嚴(yán)重的安全事故。
4、港口工程重大事故隱患的辨識分級
那么,如何對港口重大事故隱患進(jìn)行辨識呢?首先我們要明白,對港口工程重大事故隱患進(jìn)行辨識,目的就是為了對港口重大事故隱患進(jìn)行分級,以期對其進(jìn)行有針對性地處理,最后以最科學(xué)、有效的手段消除港口工程安全隱患,保證港口安全。我們應(yīng)這樣對港口工程重大事故隱患的辨識分級。
(1)對安全隱患在已發(fā)生的安全事故中出現(xiàn)的頻次進(jìn)行演繹推理,從而辨識港口工程中的重大安全隱患。任何事故都是由安全隱患造成的,但是并不是所有安全隱患都能夠造成事故。從可能發(fā)生事故的源頭上對事故級別進(jìn)行分析判斷,從而反過來分析辨識事故隱患,得出其是否為重大事故隱患,判斷出隱患級別。我們可以整理出今年來港口工程所發(fā)生的重大安全事故,并對這些案例進(jìn)行逐步分析,摸索出一條從事故級別推出事故安全隱患級別的線路,從而為演繹推理港口工程重大安全隱患級別提供推理方法及套路。
下圖為已發(fā)生港口安全事故中,各類安全隱患所出現(xiàn)的頻次,可以根據(jù)事故隱患出現(xiàn)頻次對重大事故隱患進(jìn)行辨識與分級,頻次愈高,事故隱患級別也就愈高。
(2)另外,我們還可以通過對不同安全隱患的風(fēng)險評估,來辨識港口工程中的重大安全隱患。不同級別的安全隱患,造成安全事故的級別也是不一樣的。所以,我們可以根據(jù)對港口工程事故隱患可能造成多大程度的事故,以及造成事故的級別進(jìn)行演繹推理,從而得到安全隱患級別。
(3)因為沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的港口工程重大事故隱患的辨識標(biāo)準(zhǔn),我們在對事故隱患進(jìn)行分析、辨識的過程中, 就必須征詢相關(guān)專家的意見。并結(jié)合他們意見的,不斷修改以及完善港口工程重大事故隱患辨識標(biāo)準(zhǔn)。在咨詢專家意見之前,要做好前期準(zhǔn)備工作,根據(jù)港口工程中所出現(xiàn)的具體安全隱患,制定好針對性強的問題,提高咨詢效率。
(4)可以就事故隱患排除以及整改難度,對港口工程重大安全事故隱患進(jìn)行辨識。如果事故隱患發(fā)現(xiàn)難度較大,且整改要花費大量的人力物力,那么這個事故隱患就可以定義為重大事故隱患。
(5)最后,還可以從重大危險源的正確處理和有效控制來對港口工程的重大事故隱患進(jìn)行辨識。這不是說以危險源危害級別的高低來定義重大事故隱患,而是應(yīng)綜合危險源級別與港口管理工作的合理、到位來定義、辨識港口工程的重大事故隱患。如果拿重大危險源油罐車來說,如果港口工作到位,對油罐車進(jìn)行了有效的控制,那么就不能定義其為重大事故隱患。
5、結(jié)語
港口工程重大事故隱患的正確辨識,對保證港口作業(yè)安全起到了至關(guān)重要的作用。目前,有關(guān)于這方面的研究以及法律法規(guī)是十分少的。辨識港口工程重大事故需要從多方面入手,最為關(guān)鍵的還是要制定出一套行之有效的辨識方法及規(guī)定。港口工程重大事故隱患辨識這一課題,在當(dāng)前的社會背景下,是十分具有研究意義的。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 吳宗之. 論重大危險源監(jiān)控與重大事故隱患治理[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報,2012.
前言
近年來,港口作為物料輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在區(qū)域經(jīng)濟(jì)和地方經(jīng)濟(jì)的帶動作用日益受到重視。由于港口地理位置不同、用途不同、規(guī)模不同,港口工程具有投資大、專業(yè)性強、質(zhì)量要求高等特點,當(dāng)前的港口工程管理模式由于港口建設(shè)工程管理水平低下,且效率不高,已不適應(yīng)港口發(fā)展的需要,如何選擇港口工程項目管理的模式是我國港口工程建設(shè)面臨的重要課題。因此,研究我國港口項目管理模式具有十分重要的現(xiàn)實意義,鑒于此,筆者對我國港口工程項目管理模式進(jìn)行了初步探討。
一、港口工程項目管理模式的選擇程序
港口工程項目管理模式的選擇程序,要考慮五個方面的因素,即考慮港口工程的建設(shè)規(guī)模、考慮相關(guān)法律法規(guī)的支持、考慮項目的利益分配機制、考慮政府的財政資金投入和考慮項目管理的人才市場五個方面的內(nèi)容,其具體內(nèi)容如下:
1.考慮港口工程的建設(shè)規(guī)模
每一個港口項目都有自己的特殊性,在港口工程項目管理模式中,應(yīng)考慮港口工程的建設(shè)規(guī)模、要求及其復(fù)雜性。按照項目類型,規(guī)模及建設(shè)條件等,進(jìn)行港口工程項目管理,如果項目建設(shè)規(guī)模大、質(zhì)量管理各方面要求高,容易產(chǎn)生質(zhì)量問題,則適合聘請專業(yè)的管理機構(gòu),在充分了解港口各種施工工藝的特點和適用性的基礎(chǔ)上,對港口工程項目進(jìn)行專業(yè)化的管理。
2.考慮相關(guān)法律法規(guī)的支持
在選擇港口工程項目管理模式時,應(yīng)考慮相關(guān)法律法規(guī)的支持,港口建設(shè)項目必須符合國家和交通行業(yè)職業(yè)安全與衛(wèi)生方面的有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對于部分特殊工程,其項目管理模式的選擇已由相關(guān)法律法規(guī)做出規(guī)定。比如,涉及國家安全或機密的項目一般應(yīng)由國家有關(guān)機構(gòu)負(fù)責(zé)建設(shè),軍事工程項目依據(jù)軍事委員會的規(guī)定實施,確保港口建設(shè)工程項目投產(chǎn)后符合相關(guān)法律法規(guī)的的要求。
3.考慮項目的利益分配機制
合理的收益分配機制是保證港口工程項目管理成功運作的關(guān)鍵因素。在港口工程項目管理中,工程項目協(xié)調(diào)管理職能需要通過各種管理活動來實現(xiàn),應(yīng)考慮項目的利益分配機制。在考慮各方的利益關(guān)系的同時,利用權(quán)力及利益分配相配套的管理體制加以約束和激勵。如政府投資的項目是否要求回報等,理順項目的利益分配機制,通過選擇合適的項目管理模式以獲得最佳的收益。
4.考慮政府的財政資金投入
建設(shè)項目按照資金來源可分為財政擔(dān)保銀行貸款建設(shè)項目、財政性投資項目以及國際援助建設(shè)項目。其他資金來源項目都屬于非政府投資項目,包括國有企業(yè)、外商和私人投資、集體單位等。目前,我國港口建設(shè)呈現(xiàn)投資多元化的趨勢,越來越多的外來資金涌入港口建設(shè)領(lǐng)域,迫使港口企業(yè)放棄傳統(tǒng)的港口工程建設(shè)模式,選擇新型工程項目管理模式,以獲得最佳的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
5.考慮項目管理的人才市場
隨著工程項目競爭的日趨激烈,港口工程項目管理模式的選擇應(yīng)考慮建設(shè)管理市場的發(fā)育情況和港口工程項目管理人才的智力支持。建設(shè)工程項目管理是以建設(shè)工程項目為對象的系統(tǒng)管理方法,在港口工程項目管理中,應(yīng)考慮所采用的項目管理模式其建設(shè)管理市場是否已發(fā)育成熟,考慮項目管理發(fā)展的未來及其本身的集成和協(xié)同,是否具備相關(guān)的專業(yè)人才,能否保證工程順利完成等。
二、加強我國港口工程項目管理的策略
港口工程項目管理模式是港口工程項目管理中極其重要的一部分,針對港口工程項目管理模式的選擇程序要求,加強我國港口工程項目管理的策略可以從以下個方面入手,下文將逐一進(jìn)行分析。
1.做好項目總體規(guī)劃
做好定位和總體規(guī)劃,可以使港口得到快速發(fā)展。在港口工程項目管理模式中,從港口工程項目的總體規(guī)劃入手,抓好重點項目建設(shè),提高港口的市場競爭力,對港口的長遠(yuǎn)發(fā)展起著極為重要的作用。加強我國港口工程項目管理,要對工程項目進(jìn)行總體規(guī)劃和具體把關(guān),結(jié)合港口現(xiàn)狀、地理位置和腹地產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展特點, 對港口的經(jīng)營和發(fā)展方向進(jìn)行定位,并協(xié)同港航管理部門,編制一個適合港口發(fā)展的總體布局規(guī)劃,使港口建設(shè)項目的實施有根據(jù)、有計劃、有步驟的進(jìn)行。
2.堅持基本建設(shè)程序
建設(shè)程序反映了建設(shè)過程的客觀規(guī)律,項目前期是工程建設(shè)過程中最重要的階段,加強我國港口工程項目管理,堅持基本建設(shè)程序,規(guī)范港口項目基本建設(shè)程序,應(yīng)著重抓好以下三個方面的工作,一是重視項目決策階段的工作,避免投資決策失誤。二是重視項目設(shè)計階段的工作,確保項目設(shè)計方案最優(yōu)。三是嚴(yán)格按照基本建設(shè)程序辦事,堅持對基建工程招投標(biāo)開展效能監(jiān)察,確保港口項目建設(shè)有序開展。
3.加強項目造價管理
在港口工程項目管理中,應(yīng)加強對項目的造價管理,促進(jìn)港口項目資金的有效使用,降低投資成本。由于港口建設(shè)項目具有施工周期長、固定資產(chǎn)投資大、影響因素復(fù)雜、涉及面廣等鮮明的行業(yè)特點, 設(shè)計階段是影響工程總造價最重要的階段,施工管理是控制工程造價的重要環(huán)節(jié),竣工結(jié)算是有效控制工程造價的關(guān)鍵。只有加強對設(shè)計、招投標(biāo)、施工、竣工等階段實施全過程的工程造價管理,才能取得良好的投資效益。
4.推進(jìn)技術(shù)工藝創(chuàng)新
堅持推進(jìn)技術(shù)改造和工藝創(chuàng)新,大力推進(jìn)技術(shù)工藝創(chuàng)新,有利于提高工程項目投資效益。在工程項目管理過程中,通過理念創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新,推進(jìn)技術(shù)工藝創(chuàng)新, 是完善工程項目周期的重要環(huán)節(jié)。港口建設(shè)工程項目施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,不僅可以采用國際國內(nèi)先進(jìn)的施工技術(shù)、工藝和新型的材料,充分發(fā)揮港口工程的使用功能,而且可以創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。
5.加強管理人才建設(shè)
一個項目實施質(zhì)量的好壞,關(guān)鍵取決于管理者的素質(zhì)。在港口工程項目管理中,加強工程項目管理人才的建設(shè),有利于為進(jìn)一步加強工程管理提供人才保證。加快人才隊伍建設(shè)步伐,培養(yǎng)港口工程項目管理人才的途徑,可以采取將現(xiàn)有的港口管理人員分批分期送到大專院校進(jìn)修的形式, 建立一支年輕化、專業(yè)化的基建管理隊伍,提高港口工程建設(shè)的專業(yè)技能和管理水平。
結(jié)語
總之,我國港口工程項目管理具有長期性和復(fù)雜性,在選擇我國港口工程項目管理模式時,應(yīng)結(jié)合港口工程的實際情況,采用適宜的工程項目管理模式,對港口生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和優(yōu)化。只有充分考慮港口工程項目管理模式的選擇程序,發(fā)揮港口的生產(chǎn)能力,不斷加強我國港口工程項目管理,才能有效利用和調(diào)配港口企業(yè)的資源,提高我國港口工程項目管理水平,進(jìn)而實現(xiàn)港口工程項目社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
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在地基加固的處理方法中,強夯法效果最為明顯,而且強夯法的設(shè)備很簡單、施工程序方便、經(jīng)濟(jì)易行、適用范圍比較廣泛、能有效地節(jié)省材料和工作時間。但是,強夯法也有它的弊端,如在施工中,強烈的振動會影響到其他地方的生產(chǎn)生活,還會對周圍的建筑產(chǎn)生不良的環(huán)境影響。這種影響被我們稱作“強夯振動”的“環(huán)境效應(yīng)”,也就是“振動效應(yīng)”。
近年來,國內(nèi)外的專家對強夯法的研究著重點主要是強夯機理和加固影響的深度方面。對于強夯振動和它的環(huán)境效應(yīng)這兩方面研究的就很少。本文結(jié)合了南方某沿海港口的實際施工,對強夯法在振動過程中對周圍環(huán)境的影響和隨著距離逐漸衰減的規(guī)律進(jìn)行分析,并提出自己的見解和建議,以望在類似的研究中起到參考作用。
一、 強夯振動所呈現(xiàn)的衰減規(guī)律
強夯法又被稱為動力固結(jié)法,即是指用重錘從一定的高度落下,夯實地面的土層,以使地基在短時間內(nèi)固結(jié)。這種方法是利用重錘下落時產(chǎn)生的巨大沖擊力,也就是振源,對土層進(jìn)行夯實,它是沖擊式的點源振源。
在使用強夯法時,振源首先會讓重錘底部周圍的土體顆粒振動,隨后牽動附近的土體顆粒一起振動,并且有層次地向外傳播振源的波動,使能量不斷地向外擴散。由于這種傳播存在著幾何阻尼與材料阻尼,使用振動會隨著時間和土層的厚度迅速衰減。
一般,我們在描述振動的時候,主要是對振幅、頻譜以及持續(xù)的時間三個參數(shù)進(jìn)行描述,它們也被稱為“振動三要素”。對強夯振動衰減的研究主要是將地面的振動強度(即“振動三要素”里的“振幅”)進(jìn)行分析和研究。所謂的振幅就是“質(zhì)點振動的加速度、位移和速度三者之一的一個峰值、最大值或者某種意義上的有效值”。強夯地面的時候,所產(chǎn)生的振幅要根據(jù)夯檢距(夯擊觀測點的距離)的不斷增大而逐漸減少。表一中對質(zhì)點的位移和距離的衰減規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)地探究和討論。我們可以從表一中看出,振幅A在隨著距離的變化而變化,成反比的關(guān)系。圖一是某施工場地上實測的地面振幅和距離的關(guān)系,從圖中我們可以得出以下幾個結(jié)論:1、豎向的振動與水平的振動的變化差別不是特別明顯;2、振幅愈大,就離夯擊點越近,振幅愈小,就離夯擊點越遠(yuǎn);3、振幅還在隨著夯擊的次數(shù)改變,次數(shù)越多,振幅就越大,但是,振幅增加的量卻在減少,這是因為土地的密實度在不斷提高。
二、強夯振動的實例研究
(一)準(zhǔn)備階段
我們這里所舉的例子是某個公司在南方的沿海港口建設(shè)碼頭和大型的成品倉儲庫。首先,在施工前要對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件進(jìn)行勘查,具體的數(shù)據(jù)如下:
土層的上部分是人工填的石頭,石頭的粒徑大約在0.3至0.5米,還有一小部分在1.0至1.2米之間。石塊是堅硬的花崗巖,還有少許的泥土,空隙比較大,整體的厚度在2.0至12.6米之間,東西方向上逐漸變厚,土層的平均厚度是8.0米。在這一層土的下面是淤泥和砂沉積巖,厚度在6米左右。其中,淤泥、粉細(xì)砂和中粗砂的承載能力分別為40kPa,80kPa,140kPa。
(二)測試階段
在測試時,施工人員在對夯擊點的第一次夯擊是1至14擊,夯擊能量是5000kN?m;第二次是1至21擊,其夯擊能量是6000kN?m。施工人員要將這兩次夯擊的數(shù)據(jù)記錄下來,方便后面對強夯振動的結(jié)果做評價。
(三)測試結(jié)果的認(rèn)識
1、強夯所引起的振動,一定會隨這夯檢距的不斷增大而衰減。離夯點的中心愈近,振幅衰減得越快。強夯所產(chǎn)生的振動值,在水平方向上面最大、垂直方向上次之、水平方向的最小,所以,施工中應(yīng)采用水平的振動作為振動影響的控制指標(biāo)。
2、在橫切面上,振動位移、速度以及加速度會隨著深度的不斷增大而迅速降低,振動曲線整體上呈現(xiàn)出反“S”的形狀。一般可以分成以下三段:零至十米為上凸陡降段;十至二十米為平緩段;二十米以下的為下凹陡降段。振動的速度與加速度會隨著夯擊次數(shù)的增多而逐漸增大,但振動的位移會降低。這可以用密實度的相關(guān)原理來解釋。
三、強夯振動的評價
(一)地面振動的評價和防治措施
根據(jù)上面實測的數(shù)據(jù)和國內(nèi)外整合的相關(guān)資料,可以在本場地上將強夯振動造成的影響分為3個區(qū):
1、振動破壞區(qū):離夯錘的中心距離小于二十米,該區(qū)域內(nèi)的土體振動加速度大子0.5g的,速度大于每秒5厘米,振動的位移大于1毫米。該區(qū)域的振動會對周圍的一般建筑物構(gòu)成破壞,但具體情況還需要具體分析。
2、振動損壞區(qū):離夯錘的中心距離在二十米指三十米之間。該區(qū)域內(nèi)的土體振動加速度在0.02到0.5g之間,速度在0.2到5.0cm/s之間,振動的位移在O.1~1.0毫米之間。該區(qū)域的振動會對周圍的一般建筑造成一定的損壞。
3、相對安全區(qū):離夯錘的中心距離大于三十米。該區(qū)域的土體振動的速度小于0.5cm/s,加速度小于0.2g,振動的位移小于0.1毫米。該區(qū)域的振動會對精密儀器設(shè)備有一定影響,不會對一般建筑造成損壞。
(二)垂向振動的評價和處理效果分帶
根據(jù)上面所得出的數(shù)據(jù),我們可以得出以下結(jié)論:在鉛直的方向上,強夯的振動加速度、速度和位移會隨著深度的不斷增大而迅速衰減,振幅曲線呈現(xiàn)出反“S”的形狀,區(qū)段的界限約為十米到二十米。并且振動的速度和加速度會隨著擊數(shù)的增多而增大,但振動的位移就相反。強夯的處理效果,可以分成三個區(qū)段:零至十米作為處理的實效區(qū);十米到二十米作為處理的影響區(qū);二十米以下的作為處理無的效區(qū)。這與地基的對比勘察的資料幾乎是完全吻合的,僅在界限上會有些許的出入。這可以用檢波點密度來進(jìn)行解釋。
結(jié)束語:
綜上所述,強夯振動監(jiān)測的資料可以顯示出振動的衰減規(guī)律,這些資料不僅對強夯的振動效應(yīng)評價有重要的作用,它還是用強夯振動研究對場地上土質(zhì)的具體情況的重要方法。只有不斷地研究強夯振動,積累資料并建立資料庫,才能更加科學(xué)地指導(dǎo)實際工作。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高懸浮物污水暴雨強度 典型雨型暴雨雨峰 設(shè)計雨型圖Key words:sewage with high suspended matter concentration ;formula of rain intensity;typical rainfall pattern; peak value of the rainfall;designed hyetograph
中圖分類號:K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
前言
隨著我國煤炭及礦石原材料需求量的不斷增大,煤炭及原材料散貨在我國沿海主要港口的轉(zhuǎn)運量近年來持續(xù)增長,在這種大背景下,我國各主要港口近年來建設(shè)了大量專業(yè)散貨露天堆場,部分堆場面積近100萬公頃。暴雨時產(chǎn)生大量的高懸浮物污水。而如何準(zhǔn)確確定堆場高懸浮物污水流量就成為設(shè)計污水收集系統(tǒng)及處理構(gòu)筑物規(guī)模的重要前提,本文就如何利用暴雨強度公式確定高懸浮物污水流量進(jìn)行一些探討。
一、 現(xiàn)行《港口工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)范確定大型散貨堆場高懸浮物(SS)污水量存在的問題
現(xiàn)行《港口工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》煤堆場徑流量是依照徑流系數(shù)(0.1~0.2)與多年最大日降雨深的最小值及匯水面積的乘積來確定的。
公式如下:V=φHF
V-徑流雨水量(m3)
φ-徑流系數(shù),取0.1~0.2
H-多年最大日降雨深的最小值(m)
F-匯水面積(m2)
通過以上計算方式僅僅是確定了暴雨時生成污水的總量,但是該計算方法沒有體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐慕涤昙谐潭取⒔涤甑膹姸确植肌⒔涤隁v時等情況,而僅僅采用污水的生成總量是無法有效確定污水處理規(guī)模及收集方式的,致使大型散貨碼頭的污水處理及收集方式很難做到經(jīng)濟(jì)合理。
二、 設(shè)計暴雨模式雨型的特點
針對大型散貨堆場污水系統(tǒng)設(shè)計的上述問題,必須對散貨堆場場區(qū)的降雨形態(tài)做客觀的分析。
而描述一次設(shè)計暴雨降雨強度隨時間的發(fā)展變化過程稱為設(shè)計暴雨的時程分布,或稱為暴雨的雨型。習(xí)慣上采用單位時段為Δt的時段雨量ΔH隨時間t而變的柱狀過程圖ΔH~t表示雨型(如圖1)。
圖1典型雨型圖
Δt通常采用1 d、1 h或某一個標(biāo)準(zhǔn)歷時(如3 h)。因此,暴雨的時程分布又分為日雨型、時雨型及段雨型3種。確定設(shè)計暴雨雨型的時間分配,如雨峰的個數(shù)及其出現(xiàn)的位置,降雨過程的連續(xù)及間歇情況,各時段的雨量分配等就成為求算污水處理規(guī)模的前提條件。另外在港區(qū)污水處理規(guī)模一般以日為單位,且暴雨為短延時降雨所以建議暴雨的時程分布采用時雨型分布。
一般情況下設(shè)計暴雨模式雨型具有以下特點:
1、 暴雨雨峰時段的平均強度與暴雨強度公式強度相等,是同頻率控制的,也就是說,設(shè)計時可用暴雨強度公式推求雨峰時的降雨量。
2、 暴雨強度的平均趨勢是先小繼大、最后小的過程。概括了降雨強度先小后大、先大后小的特點。
3、 國內(nèi)外大量統(tǒng)計結(jié)果表明,降雨強度過程雨峰位置多半位于降雨過程的前三分之一左右。
三、 利用暴雨強度公式推算堆場分區(qū)集水、截水溝設(shè)計流量
大面積分區(qū)集水、截水設(shè)計流量的確定實際上可以引申為推算小流域集水區(qū)的洪峰流量,根據(jù)上述設(shè)計暴雨模式雨型特點第1條利用暴雨強度公式,可以通過暴雨強度公式結(jié)合洪峰推求經(jīng)驗公式(匯水面積小于3平方公里),推求最大雨峰的降雨量,從而確定整個港區(qū)不同區(qū)域集水、截水溝的設(shè)計水量。例如:某港區(qū)堆場為例(廣州地區(qū)),局部集水區(qū)面積為20公頃,徑流系數(shù)取0.2,集流時間為10分鐘,其在10年一遇的暴雨洪峰流量可利用公式估算。
該地區(qū)暴雨強度公式如下:
帶入數(shù)值,得出降雨強度為545.55mm/s.ha
帶入公式Q=CqF/1000=0.2x545/1000x20=2.18m3/s
其中Q-設(shè)計流量
C-徑流系數(shù)
q-降雨強度
F—分區(qū)面積(匯流面積)
那么該流量即為負(fù)擔(dān)該堆場區(qū)域集水、截水溝的設(shè)計流量。
四、 利用暴雨強度公式推算散貨堆場主排水溝及污水調(diào)節(jié)池容積
暴雨強度公式結(jié)合洪峰推求經(jīng)驗公式僅能確定分區(qū)污水收集系統(tǒng)的設(shè)計流量,但還是無法反映全部降雨過程中整個堆場的流量生成情況,如果想確定主排水溝及污水調(diào)節(jié)池的容積,在排水路徑確定的條件下,還需對設(shè)計雨型做進(jìn)一步的分析。
典型雨型是由兩條相切(b等于0)或相交(b不等于0)的拋物線所組成,其雨峰時段內(nèi)的平均強度與暴雨公式的強度相等,雨峰的位置由暴雨統(tǒng)計資料確定。
典型雨型強度過程的總歷時為t0,峰前的瞬時強度曲線為Ia,相應(yīng)的歷時為ta,降雨累計量為Ha,峰后的瞬時強度曲線為Ih,相應(yīng)歷時為th,降雨累計量為Hb,總降雨量HT=Ha+Hb。令t0=1,強度高峰點的位置為r(位于0-1之間),則t0=ta/r=tb/(1-r)如圖2。
圖2 典型雨型強度過程圖
同樣我們可以通過設(shè)計洪峰經(jīng)驗公式結(jié)合某一頻率暴雨強度公式求算設(shè)計雨型。首先確定某一時段為降雨時間單位T(一般以集水分區(qū)的集流時間為時段T),一場設(shè)計雨型可由n個T構(gòu)成,則其降雨延時為nT。然后再將不同降雨時間T、2T、3T、4T……nT代入暴雨強度公式,計算所對應(yīng)的累積降雨強度a、b、c、……,接下來
由前述暴雨雨型的特點3“降雨強度過程雨峰位置多半位于降雨過程的前三分之一左右”,我們可將設(shè)計雨型降雨頂峰a發(fā)生在降雨開始后1/3時刻,則a點2側(cè)2b-a及3c-2b分別向左右兩側(cè)遞減。
還是以廣州地區(qū)為例, 推估某大型散貨堆場五年一遇暴雨6小時(長延時)的設(shè)計雨型,可由暴雨強度公式 求五年一遇暴雨的暴雨強度。
設(shè)總集水區(qū)之集流時間為30分鐘,因此以30分鐘作為時距T,累積降雨強度a, b, c, d…以及各段降雨時間之降雨強度a, 2b-a, 3c-2b,4d-3c…計算詳見表1 。
降雨強度計算表
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以繪制該地區(qū)5年一遇、6小時延時暴雨分時段雨量圖。
圖3 廣州地區(qū)散貨堆場分時段暴雨雨量柱狀圖(長延時)
連接各時段即可得設(shè)計雨型圖
圖四 廣州地區(qū)散貨堆場暴雨雨型圖(長延時)
根據(jù)此雨型圖,便可得知在整個降雨時段,單個時間點的降雨情況,從而根據(jù)降雨量確定堆場排水主渠的設(shè)計流量,進(jìn)一步確定雨污水處理調(diào)節(jié)池的有效容積。
通過以上分析我們可以在散貨堆場雨污水收集系統(tǒng)平面布置確定后,根據(jù)工程所在地的暴雨統(tǒng)計資料,確定出該地區(qū)設(shè)計重現(xiàn)期時的典型暴雨總降雨量和降雨總歷時,并利用當(dāng)?shù)氐谋┯陱姸裙降贸霰┯暧攴鍙姸燃捌骄攴鍤v時時間,從而得出該地區(qū)暴雨設(shè)計重現(xiàn)期的典型雨型。然后根據(jù)該典型雨型確定降雨歷時內(nèi)各時間點的降雨強度及降雨量,再根據(jù)各時間點堆場情況確定集水及集水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模;并經(jīng)一步確定堆場雨污水調(diào)節(jié)池的有效容積。
四、 結(jié)束語
通過對暴雨雨型的分析,確定散貨堆場高懸浮物(SS)污水收集構(gòu)筑物的合理尺寸及污水處理設(shè)施得合理規(guī)模,只有處理好以上因素,才能有的放矢的做好散貨港區(qū)污水的設(shè)計,達(dá)到既保護(hù)環(huán)境又發(fā)展經(jīng)濟(jì),并且減少投資的設(shè)計要求。
參考文獻(xiàn):
1.引言
我國珠江三角洲沿海地區(qū)為典型的沖積平原地貌,地勢平坦,水網(wǎng)密布,由于河流沖積和海潮的進(jìn)退作用,在該地區(qū)廣泛分布著海相、湖相及河相深厚軟粘土層,這種軟粘土具有工程上所謂的“三高三低”的特性,即高含水量、高孔隙比、高壓縮性和低粘聚力、低滲透性、低固結(jié)系數(shù)。軟土主要為淤泥和淤泥質(zhì)土,一般分布于地表硬殼層之下,軟土層間常夾薄層粉細(xì)砂。一般而言,在此類軟土地基上建造建筑物,會產(chǎn)生很大的沉降和差異沉降,且沉降持續(xù)的時間長。務(wù)必注意在建造建筑物之前要對軟土地基采取處理措施進(jìn)行地基處理,來增加密實度,提高抗剪強度,降低壓縮性。處理軟土地基有諸如強夯和振沖等多種方法,本文談及的堆載預(yù)壓法也是工程上應(yīng)用廣泛,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理,行之有效的處理方法之一。
2.關(guān)于堆載預(yù)壓法加固軟土的機理簡介
堆載預(yù)壓過程分析實際是加載預(yù)壓過程中加載荷載與孔隙比之間關(guān)系。其中關(guān)鍵的設(shè)置排水系統(tǒng)可以改變地基原有的排水邊界條件,增加孔隙水排出的路徑,縮短排水的路程。對深厚軟土地基進(jìn)行堆載預(yù)壓處理時,通常要在地基中打設(shè)塑料排水板(或砂井)作為豎向排水通道,縮短排水距離,加速土層固結(jié);在表層設(shè)置一層砂墊層作為橫向排水通道及工作墊層,然后利用堆填作為荷重進(jìn)行堆載預(yù)壓。
3.在深水港軟基的應(yīng)用分析
3.1工程概況
某港口工程區(qū)域?qū)偕角鹆旰涌诙逊e平原,廣泛分布著海相沉積的軟弱粘土層,從上到下地基土依次為淤泥、淤泥粉砂互層、海相淤積土層、淤泥質(zhì)粘土,這些基地壓縮和含水量高、抗剪強度和滲透性低的顯著特點,并且埋藏深厚達(dá)數(shù)十米。海涂持力層主要為全新世濱海相上段的沖海積青灰色中細(xì)砂,粉細(xì)砂、粉土與粘土互層以及海積的青灰色淤泥,底部為中段的沖海積青灰色淤泥質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土,天然地基往往不能滿足大型工程對地基變形和穩(wěn)定性的要求。從而要建港口前期必須要對這些深厚軟土地基進(jìn)行處理、加固。
經(jīng)相關(guān)地質(zhì)勘查和設(shè)計施工單位緊密討論,該港區(qū)陸域形成采用吹填砂與回填開山石方案;陸域天然軟土地基加固采用塑料排水板加堆載預(yù)壓方案;吹填砂層加固采用振沖或強夯法進(jìn)行處理。軟基處理的技術(shù)要求為:場區(qū)填筑后沉降6MPa,標(biāo)準(zhǔn)貫入注砂面以下l-2m的范圍>12擊,2m以下>15擊;設(shè)計要求強夯加固后吹填砂距砂面0.5m范圍內(nèi)壓實度應(yīng)達(dá)到0.93,0.5-1.5m范圍內(nèi)壓實度應(yīng)達(dá)到0.9。另外,本文主要針對堆載預(yù)壓進(jìn)行討論。
3.2堆載預(yù)壓設(shè)計和施工簡述
文章討論的施工隔堤為沙被斜坡堤結(jié)構(gòu),北部泥面低,水深大。堤頂標(biāo)高+5.9m,坐落于淤泥和淤泥質(zhì)軟土地基上。設(shè)計初步采用塑料排水板固結(jié)法對地基進(jìn)行處理,主要處理對象為地質(zhì)圖(文中無法給出)中的①-1層也即黃灰色淤泥層、①-2灰色淤泥層再加上①-3的灰色淤泥質(zhì)粘土層,處理深度10m到28m。C型排水板正方形布置,間距為1m。
施工順序:鋪設(shè)2層沖灌袋裝中粗砂墊層塑料排水板的打設(shè)覆蓋針刺編織無紡復(fù)合土工布及袋裝碎石層在等了1個月之后第一級砂被棱體至+0.0m、堤前護(hù)面陸域吹填至-0.5m+1.5m平臺護(hù)面、第二級砂被棱體至+1.8m、鋪設(shè)反濾土工布、袋裝碎石、片石墊層、斜坡面護(hù)面陸域分級吹填至+l.9m,每級吹填厚度不超過2m+3.6m平臺護(hù)面施工第三級砂被棱體至+4.lm、坡面護(hù)面陸域吹填至+3.5m等到1個月后第四級砂被棱體護(hù)面至5.8m、棱體內(nèi)側(cè)鋪設(shè)反濾土工布、袋裝碎石壓層后方吹填至巧0.5m地基穩(wěn)定后防汛墻分級施工、鋪設(shè)+5.9m平臺與防汛墻間隙處護(hù)面。
整個工程施工時需要布置監(jiān)測儀器,限于篇幅未對監(jiān)測過程進(jìn)行詳細(xì)闡述。但是在隔堤填筑施工過程中,地基的變形較大,地基以及堤身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是本次監(jiān)測的重點。所以從打設(shè)塑料排水板到覆蓋針刺編織無紡復(fù)合土工布及袋裝碎石層完成后要開始埋設(shè)監(jiān)測儀器。
3.3隔堤固結(jié)沉降計算
固結(jié)計算是堆載預(yù)壓設(shè)計中必須要進(jìn)行的,軟土地基最終沉降量可以通過固結(jié)沉降量乘以經(jīng)驗沉降修正系數(shù)求得。塑料排水板或砂井軟土地基固結(jié)度的計算是建立在太沙基固結(jié)理論和巴倫固結(jié)理論基礎(chǔ)上的。工程采用了CONSOL軟件,算得壓縮土層固結(jié)度達(dá)到93.3%,接近于常規(guī)的三點法計算的95.53%的固結(jié)度,從而表明施工隔堤的基本己經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。而固結(jié)沉降的1029mm基本在控制范圍。實測數(shù)據(jù)和理論計算結(jié)果表明采用基于固結(jié)理論的計算結(jié)果滿足本工程的計算。
4.堆載預(yù)壓法的施工應(yīng)注意的問題
本工程對于堆載預(yù)壓法處理軟基也只是方案的一種,工程還進(jìn)行了振沖和強夯等方案的分析和局部試驗,限于篇幅和討論側(cè)重點,筆者在文章只對堆載預(yù)壓進(jìn)行較為詳細(xì)的說明。但是不管怎么樣,工程人員必須知道軟土地基的固結(jié)沉降變形與施工方法和施工質(zhì)量關(guān)系密切。比如堆載預(yù)壓法,筆者認(rèn)為在施工中應(yīng)注意:首先,軟土地基路堤施工季節(jié)應(yīng)適宜,建議在旱或冬季作業(yè);其次相比其他軟土地基加固方法,堆載預(yù)壓法是軟土地基固結(jié)沉降較慢的一種,施工計劃應(yīng)妥善安排,盡量提前施工以使得軟土地基有充分的時間完成固結(jié)沉降,達(dá)到港口或者其它類似港口工程的要求;最后要知道地表硬殼層對軟土地基固結(jié)沉降是一個有利點,施工過程中避免對地表硬殼層結(jié)構(gòu)的進(jìn)行損壞,充分發(fā)揮硬殼層的板體效應(yīng)。
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中圖分類號:G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)35-0078-03
隨著科技的發(fā)展,土木工程的相關(guān)規(guī)范已經(jīng)逐步過渡到基于概率的設(shè)計方法,即考慮結(jié)構(gòu)可靠度的設(shè)計方法。1998年出臺了國際標(biāo)準(zhǔn),《結(jié)構(gòu)可靠性總原則》ISO2394:1998,2002年,考慮結(jié)構(gòu)可靠度的歐洲新規(guī)范《結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)》(EN1990:2002)出臺,2008年,我國的新國家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》頒布。規(guī)范頒布至今時間不長,相關(guān)的教育教學(xué)還不完善。目前本科階段沒有《結(jié)構(gòu)可靠度》這門課,土木研究生只是選修課。本文針對我校研究生的現(xiàn)狀,談?wù)劇豆こ探Y(jié)構(gòu)可靠度》這門課的教學(xué)和體會。
一、《結(jié)構(gòu)可靠度》開設(shè)的必要性
《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》1992年第一版頒布以來,各土木行業(yè)也陸續(xù)頒布了相應(yīng)的可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),包括港口工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50158—92),水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50199—94),鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50216—94),公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50283—1999)。2008年第二版的《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》,對第一版進(jìn)行了修訂并增加了對既有結(jié)構(gòu)可靠性的評定。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2001)也是修訂版。各標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,標(biāo)志著普遍設(shè)計方法的進(jìn)步,它從原規(guī)范的經(jīng)驗系數(shù)法轉(zhuǎn)到以概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法。這種設(shè)計方法的轉(zhuǎn)變,具有普遍性,涉及到結(jié)構(gòu)工程的各種行業(yè),包括土木、水電、建筑、鐵路、公路、港口等等。相關(guān)的從業(yè)工程技術(shù)人員也經(jīng)歷了以經(jīng)驗為主的安全系數(shù)法的舊規(guī)范到基于可靠度理論的極限狀態(tài)法設(shè)計的新規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”。新近入行的技術(shù)人員不必“轉(zhuǎn)軌”,直接采用新規(guī)范,但新規(guī)范的基礎(chǔ)——可靠度理論,只在極少數(shù)大學(xué)開設(shè),這造成了理論與實踐的脫節(jié),學(xué)生從業(yè)后對規(guī)范理解不夠深入和透徹。面對規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”,我校的相應(yīng)教學(xué)還沒跟上,作為規(guī)范的核心內(nèi)容工程結(jié)構(gòu)可靠度原理在本科階段是不學(xué)的。事實上,為了方便學(xué)生以后從事土木工程,需要在本科生階段就進(jìn)行教學(xué),可以在本科生高年級開設(shè)。目前只在研究生階段學(xué)習(xí),除了了解基于可靠度的規(guī)范外,也為學(xué)生科研提供了新方法,開拓了視野。
二、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系探討
《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系,應(yīng)包括可靠度分析的基本方法,可靠度方法在不同地區(qū)、不同行業(yè)的實施情況,即規(guī)范,可靠度研究的進(jìn)展情況,讓學(xué)生對可靠度在土木行業(yè)的應(yīng)用和研究有較深入的理解,為學(xué)生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點。
1.教學(xué)目的。《結(jié)構(gòu)可靠度分析》是為土木研究生開設(shè)的課程。本課程主要介紹結(jié)構(gòu)分析中的可靠度理論、方法和應(yīng)用。目前我國工程結(jié)構(gòu)設(shè)計,已從傳統(tǒng)的安全系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳煽慷壤碚摰臓顟B(tài)設(shè)計方法。傳統(tǒng)的設(shè)計方法沒有充分考慮設(shè)計參數(shù)的不確定性,而可靠度理論則較充分地考慮了參數(shù)的隨機變異性,廣義可靠度則還能進(jìn)一步考慮模糊不確定性和未確知性,是結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與實踐發(fā)展的必然方向。課程目的是通過教學(xué)讓學(xué)生學(xué)會從隨機概率分析的角度來處理力學(xué)和結(jié)構(gòu)問題。
2.教學(xué)內(nèi)容選擇。工程結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)采用的教材是《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計原理》,參考教材是《結(jié)構(gòu)可靠度理論》,內(nèi)容包括:工程結(jié)構(gòu)可靠度研究歷史簡介,傳統(tǒng)設(shè)計方法和半概率設(shè)計方法,中心點法——次二階矩理論之一,驗算點法——次二階矩理論之二,荷載及抗力的統(tǒng)計分析,近似概率法的應(yīng)用,材料性能的質(zhì)量要求和控制,以及工程結(jié)構(gòu)可靠度理論發(fā)展中的幾個問題。本課程學(xué)習(xí)的重點是一次二階矩理論、概率極限設(shè)計實用表達(dá)式和結(jié)構(gòu)體系可靠度。由于是研究生課程,在講授時增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性與抗倒塌設(shè)計,既有結(jié)構(gòu)可靠性評估,又有巖土工程可靠度等內(nèi)容,為學(xué)生科研提供參考。
3.教學(xué)方法。當(dāng)今教育注重知識講授與能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。知識是能力的基礎(chǔ),能力是已獲知識應(yīng)用的手段和體現(xiàn)。(1)在課堂教學(xué)方法上,采用小班教學(xué),課堂教學(xué)方式相對比較靈活。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學(xué)等多種教學(xué)方式。(2)將多種教學(xué)手段引入教學(xué)體系。除常規(guī)教學(xué)手段外,還可采用多媒體技術(shù),比如ppt、視頻、動畫,以形象直觀地展示教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生理解更加容易,另外,由于土木工程的普遍性,還可以采用帶學(xué)生現(xiàn)場參觀的形式,拉近課堂與現(xiàn)實的距離。這些教學(xué)表現(xiàn)形式的多樣化,大大提高了教學(xué)效率和質(zhì)量。(3)提升學(xué)生的科研意識。課堂上重視科研現(xiàn)狀和科研前沿的介紹,讓學(xué)生了解相關(guān)方面的研究情況。
4.重視應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。在互連網(wǎng)發(fā)達(dá)的今天,學(xué)生上網(wǎng)幾乎成了習(xí)慣。充分利用這個條件,讓學(xué)生從網(wǎng)上搜集資料,自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養(yǎng)學(xué)生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。
5.提高教師素質(zhì)。教師的素質(zhì)直接關(guān)系著教學(xué)的質(zhì)量和效果。深厚的基礎(chǔ)理論和廣博的專業(yè)知識,一定的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,相當(dāng)?shù)目茖W(xué)研究能力,是對現(xiàn)代大學(xué)教師的時代要求。教師須注重調(diào)整知識結(jié)構(gòu)體系,努力學(xué)習(xí)新技術(shù),才能保證在教學(xué)中有效地提高講授的質(zhì)量,較好地提升學(xué)生的工程意識和科研意識。當(dāng)然,作為教師的一般素質(zhì)要求的提升也不可懈怠,比如表達(dá)能力、與學(xué)生互動的能力、敏感捕捉學(xué)生疑惑點的能力等。教師自身素質(zhì)的提升,是保證土木《工程結(jié)構(gòu)可靠度》良好教學(xué)效果的動力和源泉。
三、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)實踐總結(jié)
結(jié)合教學(xué)實踐,下面是對《工程結(jié)構(gòu)可靠度》的教學(xué)實踐總結(jié)。
1.精心組織教學(xué),全力保證教學(xué)質(zhì)量。在學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)目的的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生學(xué)會如何把結(jié)構(gòu)可靠度用于自己的研究領(lǐng)域;利用多樣化的教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生理解、解決實際問題的能力。
2.拓展課堂教學(xué),開展多層次多種形式的教學(xué)活動。對于可靠度相關(guān)的概率、數(shù)理統(tǒng)計、隨機振動等數(shù)學(xué)知識,采用重點講解與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合,對于規(guī)范現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,科研現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,在課堂講解時穿行,開設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的專題講座,開拓學(xué)生的視野,對可靠度有較深入的了解。結(jié)果表明:通過學(xué)習(xí)拓展、前沿講解和專題講座,學(xué)生鞏固了所學(xué)知識,開闊了視野,豐富了結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)內(nèi)容。
3.結(jié)合科研與實際工程,提升教師素質(zhì)。做好科研課題,積極參加實際工程,可以有效提升教師的素質(zhì)。做好科研,才能把握土木結(jié)構(gòu)可靠度的快速發(fā)展,及時調(diào)整知識結(jié)構(gòu),拓展知識面,了解新技術(shù)和新方法。積極參加實際工程,才能提高動手能力,增強工程素質(zhì)。實踐表明:通過將科研和工程實踐成果引入教學(xué),能深入淺出,避免紙上談兵,有效增強教學(xué)效果。
4.考核辦法。考核采用平時成績和寫論文的形式,由于是小班,學(xué)生本科學(xué)習(xí)的背景不一樣,每個學(xué)生的論文題目和方向是不一樣的,迫使其獨立完成。經(jīng)學(xué)生的實踐說明,這種考核方法是適合該課程特點的一種較好的考試辦法。它既可以促進(jìn)學(xué)生掌握可靠度的基本內(nèi)容,又可以增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力,并對以后的碩士論文撰寫有幫助。
四、結(jié)束語。
在結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)實踐中,有如下幾點體會:(1)課程內(nèi)容應(yīng)盡可能地反映學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。課堂講義應(yīng)反映一些較成熟的、工程上適用的較新研究成果,著重從方法和思路方面加以講解。(2)教學(xué)與學(xué)生擴展閱讀、自己查資料、寫論文相結(jié)合。培養(yǎng)學(xué)生自己就某個方向收集資料、提煉觀點的能力。(3)針對部分學(xué)生本科教學(xué)的背景差異,在課堂講授時,做一些查漏補缺的教學(xué)。該部分應(yīng)簡單易懂,并給出進(jìn)一步閱讀的參考書目或網(wǎng)址,以方便學(xué)生拓展閱讀。(4)教學(xué)與科研相結(jié)合。高水平的教學(xué)離不開科研,科研與教學(xué)相互促進(jìn),高質(zhì)量的教學(xué)需要高質(zhì)量科研的融入。
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一、重力式擋土墻結(jié)構(gòu)體系可靠度的窄界限
重力式擋土墻因其有就地取材、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點,在水利、公路、建筑、港口、鐵路、礦山等工程中被廣泛應(yīng)用,對其進(jìn)行較為全面準(zhǔn)確的可靠性分析具有重要的意義.目前工程上大都采用定值分析方法來分析擋土墻,此法雖經(jīng)長期工程實踐證明為一種有效的方法,但存在明顯不足之處:首先是沒有考慮荷載、土的抗剪強度指標(biāo)、土的容重、地下水位、材料強度等量的隨機性;其次是沒有考慮擋土墻傾覆破壞、水平滑移破壞、地基承載力不足破壞、整體滑移破壞的失效模式相關(guān)性.因此,有的擋土墻按定值法算出的安全系數(shù)是足夠的,但實際應(yīng)用時卻發(fā)生了破壞,這已為國內(nèi)外許多破壞實例所證實.
地震時,常因地震作用使土壓力增大而造成擋土墻的破壞,因此,在地震區(qū)建造擋土墻時應(yīng)考慮地震對土壓力的影響.在降雨較充足的地區(qū),土體滲流及墻體排水速度有限,引起墻后水位上升,墻后壓力增大,擋土墻往往在下雨時或下雨后由于水壓力增大而破壞.對于低矮的擋土墻,因墻體厚重,所受拉彎曲拉應(yīng)力較低,再加上墻體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力又能抵消部分拉應(yīng)力,因而墻身拉應(yīng)力很小;對于稍高的擋土墻,除墻體厚重外,還可采用配鋼筋等結(jié)構(gòu)措施處理,因此,暫不考慮墻身材料強度不足的破壞.
1.1實例分析
某工程采用重力式擋土墻,墻身材料混凝土重度為γ0=24KN/m3,變異系數(shù)為0.05.斷面為矩形,埋深3.2m,基坑開挖5.0m,地基土假定為單一土層,擋土墻底與土之間摩擦角為31°,地下水位高度平均值在地表以下1.0m處,變異系數(shù)為0.42.在漲水期間地下水不漫過墻頂,各土性指標(biāo)的概率特性列如表1所示,擋土墻幾何尺寸視為定值.
表1隨機變量及其統(tǒng)計特征
注,隨機變量之間相關(guān)性:c、φ間相關(guān)系數(shù)為-0.3,c、H0間相關(guān)系數(shù)為-0.4, φ、H0間相關(guān)系數(shù)為-0.3;其它變量相互獨立。
計算得各種失效模式對應(yīng)的可靠指標(biāo)如表2
表2各種失效模式對應(yīng)的可靠指標(biāo)
考慮3種失效模式通過隨機變量聯(lián)系,存在相互聯(lián)系,因此其可靠度必然落在一個范圍之內(nèi),其失效概率一般界限可用式(6.6)求解,得
0.0084936≤Pf≤1-(1-0.0084936)(1-0.0035518)(1-0.0078464)=0.019767356
進(jìn)而由Pr =1-Pf求可靠度的界限:99.15064% ≥Pr≥98.02326%
以上求出的可靠度范圍較窄.故可不求擋土墻可靠度窄界限.
二、軸心荷載下樁樁基礎(chǔ)的可靠度計算
對擋土墻等結(jié)構(gòu)進(jìn)行的可靠度計算均為地上結(jié)構(gòu)的可靠度計算.在結(jié)構(gòu)設(shè)計中地下結(jié)構(gòu)的可靠度計算也具有很重要的工程意義,本節(jié)對基礎(chǔ)工程中軸心荷載下樁基礎(chǔ)的可靠度計算進(jìn)行分析。
打入砂層的混凝土摩擦樁,其承載能力一般可以認(rèn)為是由混凝土的抗壓強度和土對樁的支承能力來確定.假設(shè)本樁斷面是圓形的,則與土對樁支承能力不足相對應(yīng)的功能函數(shù)為
三、偏心荷載下樁底壓漿灌注摩擦樁基礎(chǔ)的失效模式與可靠度窄界限
以下對樁基最一般的工作狀態(tài)偏心荷載作用下進(jìn)行可靠度分析,就偏心荷載下樁底壓漿灌注摩擦樁基礎(chǔ)失效模式與可靠度的窄界限進(jìn)行研究。
樁底壓漿灌注樁是新近開發(fā)的新型摩擦樁,具有承載力高、沉降小、造價低等優(yōu)點,現(xiàn)己用于實際基礎(chǔ)工程中,對其可靠度的合理評價具有重要的工程意義.然而在現(xiàn)行的土力學(xué)地基與基礎(chǔ)之中,摩擦樁基礎(chǔ)設(shè)計仍是采用傳統(tǒng)的安全系數(shù)法,由樁身材料強度和土對樁的支承力來確定單樁豎向承載力,然后由單樁豎向承載力來確定樁數(shù)及樁的布置,再對各樁進(jìn)行承載力驗算,并驗算群樁地基強度.這種方法有明顯不足之處.首先是沒考慮樁身材料強度、地基強度、荷載效應(yīng)等量的隨機性;其次是沒考慮樁身材料強度不足、土對樁的支承力不足、群樁地基強度不足的失效模式相關(guān)性,與實際情況有所偏頗.雖然有過對單樁可靠性分析的文章,但考慮樁身材料強度、土對樁的支承力、群樁地基強度對整個摩擦樁基礎(chǔ)進(jìn)行可靠度窄界限分析的研究卻很少,對于樁底壓漿灌注樁基礎(chǔ)的可靠度窄界限研究更少.本節(jié)從樁身材料強度、土對樁的支承力與群樁地基強度等3方面考慮樁底壓漿灌注摩擦樁基礎(chǔ)的失效模式,利用JC法求其單項可靠度,再考慮失效模式通過隨機變量聯(lián)系,存在相關(guān)關(guān)系,求其可靠度的窄界限.
四、總結(jié)
在基礎(chǔ)工程中重力式擋土墻和樁基礎(chǔ),長期以來采用安全系數(shù)法,盡管這一方法已使用多年,但對安全系數(shù)大小的取值,則是根據(jù)工程事故率的高低來不斷調(diào)整的,這不免要以過大的材料浪費和潛在的巨大經(jīng)濟(jì)、生命損失為代價。而且由于設(shè)計中不確定因素的存在,特別是土工參數(shù)的不確定使得按傳統(tǒng)方法設(shè)計的擋土墻出現(xiàn)了許多工程事故,基礎(chǔ)工程可靠度理論正是在這一背景下發(fā)展起來的。結(jié)構(gòu)工程實踐說明,結(jié)構(gòu)強度、結(jié)構(gòu)所受載荷、結(jié)構(gòu)的幾何尺寸等眾多均是隨機變量,基于概率統(tǒng)計理論的可靠度設(shè)計方法,已在土建、水利、道路、礦山、機械等眾多工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但由于影響構(gòu)件和結(jié)構(gòu)可靠性因素的隨機性與復(fù)雜性,對于結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的可靠性評價的研究仍方興未艾。
隨著國內(nèi)各部門可靠度規(guī)范改革的進(jìn)一步深入及巖土工程可靠度研究的進(jìn)一步開展,作為土木工程、水利水電工程建筑、房屋建筑工程、道路工程結(jié)構(gòu)、鐵路路基工程、港口工程等重要組成部分的擋土墻結(jié)構(gòu)和樁基礎(chǔ)的設(shè)計采用可靠度方法已是大勢所趨。所以現(xiàn)在結(jié)構(gòu)可靠度理論在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用是十分重要的。
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在防波堤工程中,常常遇到軟土地基的情況。軟土一般具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點。因此,必須采用適當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧员WC防波堤達(dá)到工程設(shè)計要求,具備使用功能。下面就國內(nèi)防波堤軟基處理中應(yīng)用的一般方法和工程措施展開論述。
1換填法
1.1換填砂墊層法
該方法就是把防波堤基地下的一定深度的軟土預(yù)先挖除,然后再回填砂料,分層壓實作為上部結(jié)構(gòu)的持力層。墊層材料還可以是碎石、石渣、礦渣等。墊層不僅提高了地基強度、滿足了穩(wěn)定性要求,可以減少地基沉降量。
1.2土工織物墊層法
土工織物墊層法是利用其材料具有高抗拉強度,耐久性、耐腐蝕性,質(zhì)地柔韌等特點,和砂墊層同時使用,能與所接觸的土層結(jié)合,組合成加筋土復(fù)合地基。此方法能有效地提高土的抗剪強度、抗拉性能,增強土體的整體性和連續(xù)性。
1.3拋石擠淤法
該方法為強迫換土的一種形式,通過在軟粘土中拋入較大的片石、塊石,使片石、塊石強行擠出軟粘土并占據(jù)其位置,以此來提高地基承載力、減小沉降量,提高土體的穩(wěn)定性。這種方法施工簡單、迅速、方便,一般適用于地基表層為不大于3m~4m厚度淤泥或流泥,且對基底下臥層要求不高的情況。
1.4爆炸擠淤法
爆炸擠淤法是先在淤泥地基上拋填石堤, 并在其外緣淤泥地基中埋置炸藥, 炸藥引爆時淤泥被爆炸成流塑狀并被強制排除, 拋石堤隨之坍落于原淤泥處, 形成著底于良質(zhì)地基上并較為密實的拋石堤的強制置換法。該法施工工藝簡單、施工速度快, 工程造價低,特別適用于淤泥等超軟地基上填筑石堤。
該法的最大擠淤深度與炸藥量及淤泥強度等密切相關(guān)。相關(guān)規(guī)范[1]指出適于有下臥硬層的厚度一般為4m~12m的淤泥、淤泥質(zhì)土情況,但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,目前能夠爆擠置換的深度已遠(yuǎn)不止12m。
2排水固結(jié)法
2.1設(shè)置水平向排水體(砂墊層)
為加速軟土地基的固結(jié),提高抗剪強度和減少工后沉降量,在基底部鋪設(shè)的水平排水通道,一般為含泥量不大于5%,厚度不小于1m的中粗砂,形成排水砂墊層。其適用于淤泥、淤泥質(zhì)土等淺層軟土加固。由于軟土一般具有低滲透性,自身固結(jié)速率低的特點,因此對于較深層軟土排水固結(jié)作用不明顯。僅依靠中粗砂墊層的一般排水固結(jié)的最大距離小于5m,如果軟土層較厚,必須采取其他措施。
2.2設(shè)置豎向排水體
為了加速土層的固結(jié),最有效的方法是增加土層的排水途徑,縮短排水距離。當(dāng)被加固軟土地基較深且厚或滲透性太差, 要求加固時間過長,不能滿足工程工期要求時,為加速地基固結(jié), 常須在地基中打設(shè)豎向排水通道。根據(jù)目前國內(nèi)相關(guān)規(guī)范[1],設(shè)計內(nèi)容應(yīng)滿足以下要求:
(1)選擇豎向排水體的型式,確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度;
(2)確定加載數(shù)量、范圍、速率、預(yù)壓或分級預(yù)壓時間;
(3)計算地基固結(jié)度、強度增長、抗滑穩(wěn)定和變形等。。
3復(fù)合地基法
3.1振沖置換法
振沖置換法指在軟弱粘性土地基中,依靠振沖器在土層中下沉成孔,往孔內(nèi)填入碎石等散粒材料組成樁體,樁體和其周圍的土體構(gòu)成所謂“復(fù)合地基”,由樁體承受大部分荷載、樁間土承受部分荷載的、可快速施工, 并可得到較高承載力和較小殘余變形的處理方法,又稱碎石樁法。此法要求粘性土的不排水抗剪強度不小于15~20kPa。
擠密砂樁法是在軟基上用振動錘把套管沉入到規(guī)定深度,填入中、粗砂并向下擠壓使砂樁擴徑,使其周圍地基發(fā)生側(cè)向擠壓而使地基密實的一種加固方法。該方法可作為排水固結(jié)的通道提高固結(jié)速率,又可形成復(fù)合地基提高抗剪強度,其成本相對較低。。
3.2深層水泥攪拌法(CDM)
深層水泥攪拌法是用水泥等固化材料用旋轉(zhuǎn)的攪拌翼以機械方式和地基土強制攪拌、混合后形成水泥土復(fù)合地基達(dá)到加固軟弱地基的目的。。深層水泥攪拌法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高且地基承載力不大于120kpa的粘性土地基。根據(jù)攪拌樁布置形式的不同加固體可以做成塊式、壁式、格子式和樁式等多種形式。
4結(jié)構(gòu)措施
上述方法均是從處理地基土體本身角度為出發(fā)點的。針對軟土地基的具體特性,可以考慮改變防波堤結(jié)構(gòu)本身以適應(yīng)軟土地基,使結(jié)構(gòu)與地基結(jié)合成為一體,從而達(dá)到不處理軟基而滿足防波堤設(shè)計使用功能要求的目的。目前,尚未有學(xué)者對這一領(lǐng)域的研究做系統(tǒng)總結(jié),筆者暫且稱之為“自適應(yīng)結(jié)構(gòu)”。例如:樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、“π”型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、箱筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。
5問題與展望
5.1存在問題
我國軟基筑堤技術(shù)經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展取得了輝煌的成就,但是目前尚存在一些不容忽視的問題,筆者認(rèn)為主要有:
(1)現(xiàn)有的部分方法,特別是科技含量高、設(shè)備要求先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)水平與國外發(fā)展前沿仍有不小差距。例如CDM法在國內(nèi)港工界仍處于研究發(fā)展階段,實際大規(guī)模工程應(yīng)用并不多見,而在日本則已是一項成熟技術(shù)被廣泛應(yīng)用。
(2)一些軟基處理方法的作用機理尚不十分明確,急需進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)。。例如,對于擠密砂樁復(fù)合地基仍缺乏科學(xué)系統(tǒng)的研究等。
(3)設(shè)計理念保守,施工機械設(shè)備普遍落后。
5.2發(fā)展展望
針對目前軟基筑堤技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)狀和存在的問題,筆者認(rèn)為今后的發(fā)展方向主要有以下幾點:
(1)加大科研課題投入,一方面努力縮短與國際先進(jìn)技術(shù)的差距,另一方面搞清楚目前作用機理尚不明確但是有廣闊發(fā)展前景的技術(shù)措施。
(2)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與時俱進(jìn),版本及時更新,努力將經(jīng)過論證了的最新的可靠技術(shù)納入規(guī)范中來,及早轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
(3)隨著海岸帶資源越來越匱乏,防波堤向深水和地質(zhì)條件更復(fù)雜海域發(fā)展將是必然趨勢。在這種背景下,著手研究深水和深厚軟基條件下加固技術(shù)顯得尤為迫切。
(4)在防波堤軟土地基技術(shù)處理上應(yīng)因地制宜,在技術(shù)上除自身積極探索研究外,還應(yīng)向在該處理領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗的日本學(xué)習(xí)。
(5)在全球倡導(dǎo)綠色環(huán)保的背景下,還應(yīng)研究探索如何使技術(shù)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展
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中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)36-0192-03
《土木工程概論》課程是土建類各專業(yè)的一門非常重要的職業(yè)基礎(chǔ)課程,在整個課程的設(shè)置體系中起著先導(dǎo)和啟蒙作用,肩負(fù)著把完全不具備專業(yè)知識的學(xué)生引入到土木工程行業(yè)的大門,使學(xué)生從綜合教育跨入到土木建筑專業(yè)教育的重任。通過《土木工程概論》課程的學(xué)習(xí),可以使學(xué)生了解土木工程行業(yè)的基本情況,了解土木工程行業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣,樹立專業(yè)思想,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)技能課程理清思路,指明方向。因此,《土木工程概論》課程在整個土建類專業(yè)的教學(xué)中具有非常重要的現(xiàn)實意義。
一、《土木工程概論》課程的主要特點
《土木工程概論》課程主要講授土木工程的各個層面的知識和內(nèi)容,較為詳盡地介紹了土木工程各個分支學(xué)科所涉及的主要內(nèi)容和知識,其課程的主要特點如下。
1.課程內(nèi)容范圍廣泛。《土木工程概論》課程的內(nèi)容非常廣泛,其涉及的教學(xué)內(nèi)容囊括了土木工程專業(yè)的所有領(lǐng)域,甚至包括了土木工程專業(yè)的許多相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容[1]。由于土木工程概論課程為土木工程專業(yè)的引導(dǎo)課程,編寫《土木工程概論》課程教材者往往在教材編寫時涵蓋的內(nèi)容非常寬廣,但知識點的內(nèi)容卻非常淺顯,很多內(nèi)容如基礎(chǔ)工程、港口工程、交通工程、建筑材料等在內(nèi)容的安排上基本上都是點到為止。因此,在《土木工程概論》課程的教學(xué)過程中如何有效地取舍教材內(nèi)容,是每位任課教師所面臨的主要問題。
2.教學(xué)內(nèi)容以理論實踐相結(jié)合為主。《土木工程概論》課程涉及的教學(xué)內(nèi)容雖然淺顯,但與工程實際聯(lián)系又非常密切,教材內(nèi)容應(yīng)該以工程案例為切入點,全面展示土木工程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)、建筑風(fēng)貌和所采用的新型建筑材料,以及土木工程中常見問題的處理方法,從而適度地拓展學(xué)生的視野,為學(xué)生了解專業(yè)、學(xué)習(xí)專業(yè)知識以及確定學(xué)習(xí)目標(biāo)和方向奠定了一定的基礎(chǔ)。
3.教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新和補充。《土木工程概論》課程所涉及到的課程內(nèi)容往往與現(xiàn)有的工程實際緊密相關(guān),隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,建筑行業(yè)的不斷壯大,我國的建筑業(yè)得到了前所未有的發(fā)展,但《土木工程概論》課程的教材在很長一段時間內(nèi)卻不能如建筑工程的發(fā)展一樣快速進(jìn)行更新,導(dǎo)致很多內(nèi)容滯后于工程實際。如出現(xiàn)在許多教材中的世界排名第一高樓:臺北101大樓,現(xiàn)早已被迪拜的迪拜塔所超越。教材內(nèi)容的滯后使得學(xué)生不能及時了解到建筑界新的發(fā)展,極大地阻礙了學(xué)生與工程實際的有效接軌,不利于學(xué)生的有效成長。因此,如何在教材內(nèi)容滯后的情況下,要求教師密切關(guān)注建筑界的發(fā)展動向,靈活地增加新的教學(xué)內(nèi)容和工程案例,是每位承擔(dān)《土木工程概論》課程任課教師的職責(zé)和義務(wù)。
二、《土木工程概論》課程的教學(xué)現(xiàn)狀
1.實踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏。在土木工程概論課程的教學(xué)過程中,我們不難發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分在讀學(xué)生,甚至極個別任課教師都片面地認(rèn)為:《土木工程概論》課程僅僅是土建工程類專業(yè)的入門課程,是一門新生剛剛?cè)雽W(xué)后的專業(yè)思想教育課程,其作用僅僅是學(xué)生了解到本專業(yè)的概況和基本風(fēng)貌,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣和熱情。該課程的主要學(xué)習(xí)目標(biāo)見下頁圖1。這種片面的認(rèn)識導(dǎo)致很多高職院校在教學(xué)計劃的制定過程中,將《土木工程概論》課程僅作為專業(yè)的職業(yè)選修課程,課時量極少(大多數(shù)院校該課程為32學(xué)時,2個學(xué)分,個別院校該課程僅僅為24學(xué)時,1.5個學(xué)分),為了將《土木工程概論》中的眾多章節(jié)(一般該課程共計15章左右,涵蓋了土木工程的各個領(lǐng)域,如土木工程發(fā)展史、土木工程材料、基礎(chǔ)工程、建筑工程、交通工程、橋梁工程等)都講完,絕大多數(shù)教師以純理論的授課形式蜻蜓點水般地完成《土木工程概論》課程枯燥的教學(xué)任務(wù),缺少非常必要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高,這和在制定人才培養(yǎng)方案時將土木工程法概論課程作為土建工程類各專業(yè)的先行引導(dǎo)課程,以此來提高學(xué)生對專業(yè)的了解及熱愛度的初衷發(fā)生了一定的背離,久而久之學(xué)生將會慢慢產(chǎn)生一種對專業(yè)的排斥心理,這對培養(yǎng)學(xué)生有效的學(xué)習(xí)專業(yè)技能課程的興趣極為不利,甚至產(chǎn)生一定的消極影響。
2.教材內(nèi)容更新較慢。教材對于任何專業(yè)任何課程的學(xué)生和教師而言都是極為重要的,沒有了教材,學(xué)生對知識的掌握很難實現(xiàn),而教學(xué)中優(yōu)秀的教材是促使學(xué)生快速掌握知識并引領(lǐng)學(xué)生入門的最佳途徑。目前我國《土木工程概論》課程的教材很多,但是大多數(shù)教材中不乏許多“十二五”規(guī)劃教材,內(nèi)容涉及面極廣,但教材內(nèi)容僅僅涉及專業(yè)知識的表面問題,對深層次的專業(yè)知識接觸甚少,而對于建筑領(lǐng)域中的新工藝、新產(chǎn)品及建筑的前沿學(xué)科的介紹普遍偏少,教材內(nèi)容比較陳舊,不能反映當(dāng)今社會的土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀,這是因為當(dāng)今我國的土木建設(shè)發(fā)展速度極快,無論是高層建筑、大跨度橋梁,還是超長的隧道工程和地下工程的結(jié)構(gòu)形式、施工工藝以及建筑材料的發(fā)展速度都是日新月異的,然而教材的更新遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上土木工程學(xué)科的發(fā)展速度[2],任課教師如何根據(jù)時代的發(fā)展及時補充教學(xué)內(nèi)容是《土木工程概論》教師面臨的主要問題。
3.教學(xué)安排不盡合理。(1)課程的重視度不夠,教師安排缺乏考慮。許多高職院校對《土木工程概論》課程不夠重視,在該課程教師的安排上,往往認(rèn)為任何教師都可以上,更為嚴(yán)重的是很多高職院校將該課程交給剛剛從學(xué)校畢業(yè)的年輕教師負(fù)責(zé)講授,由于教材本身的缺陷,再加上青年教師教學(xué)經(jīng)驗和工程實戰(zhàn)經(jīng)驗都不足,在教學(xué)過程中,難以用理論聯(lián)系實際,這樣就會導(dǎo)致教師會根據(jù)自己的喜好選擇講授內(nèi)容,講授過程找不到章節(jié)的相互聯(lián)系性,導(dǎo)致授課章節(jié)相對獨立,課程的整體性較弱,使得大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中“知其然而不知其所以然”,對課程內(nèi)容體系的掌握不足很容易造成學(xué)生“只見樹木,不見森林”不良的結(jié)果。(2)教學(xué)學(xué)時不夠,考核方式過于簡單。通過走訪、調(diào)研發(fā)現(xiàn),很多高職院校《土木工程概論》課程的授課課時普遍偏少,授課課時最少的院校只有16學(xué)時,大多數(shù)都在30學(xué)時左右。由于《土木工程概論》這門課程所包含的內(nèi)容非常廣泛,并且部分內(nèi)容在今后的教學(xué)過程中很難再涉及到,若按專業(yè)課程的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解,如此少的教學(xué)時數(shù),怎能達(dá)到教學(xué)計劃設(shè)置本課程的預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。同時,在走訪中了解到,很多高職院校在本門課程的教學(xué)過程中,所采用的考核方式基本上都過于簡單,有的院校通過做作業(yè)的形式完成,有的院校因為課程內(nèi)容過多,采用開卷考試的形式完成,有的院校以期末對本課程的總結(jié)完成,有的院校以閉卷記憶性基礎(chǔ)知識為考試內(nèi)容,考試內(nèi)容并未突出專業(yè)的基本特色。眾多的考核形式,僅僅限于一些基本的常識,使得考核流于形式,學(xué)生經(jīng)過這樣的考核,基本上全部過關(guān),這就給剛剛進(jìn)入大學(xué)校園的學(xué)生造成一種錯誤的認(rèn)識:學(xué)習(xí)不學(xué)習(xí)都能過關(guān),學(xué)好學(xué)不好都是一樣[3],這種錯誤的認(rèn)識使得很多大學(xué)生缺失了學(xué)習(xí)熱情,得過且過,部分學(xué)生沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲不能自拔。這與我們開設(shè)本課程對學(xué)生所學(xué)專業(yè)起到啟蒙、引導(dǎo)作用的初衷發(fā)生背離。
4.教學(xué)方法與手段落后。調(diào)查表明,大多數(shù)高職院校《土木工程概論》課程缺乏相應(yīng)的實踐教學(xué)內(nèi)容,很多任課教師在課程的教學(xué)過程中,以課堂理論灌輸式的教學(xué)方式為主,輔以簡單的工程案例教學(xué)法;課堂上,任課教師陶醉于自己的講授內(nèi)容中,講課講得口干舌燥,而講臺下的學(xué)生卻聽得耐性全無,睡覺的睡覺,說話的說話,開小差的開小差,玩手機的玩手機;師生之間缺乏應(yīng)有的互動以及學(xué)生進(jìn)行獨立思考的時間和動手訓(xùn)練的機會,結(jié)果使得教師“一廂情愿”的陶醉于自己賣力的課程講授中,而學(xué)生始終不知所云[1]。此外,教學(xué)手段也過于單一,傳統(tǒng)板書教學(xué)和播放課件的教學(xué)手段已難以滿足當(dāng)前《土木工程概論》課程的多元化教學(xué)方式的需要,使剛進(jìn)校的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣急劇降低,始終處在被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)中,不利于今后專業(yè)課程的教學(xué)。
三、提高教學(xué)質(zhì)量的思考與建議
1.重視師資隊伍的建設(shè)。良好的教學(xué)效果需要高素質(zhì)的任課教師來保障。由于《土木工程概論》課程涉及的土木工程領(lǐng)域非常廣泛,涉及建筑工程、交通工程、橋梁工程、港口工程、地下工程、水利水電工程等相關(guān)知識,這就要求任課教師不僅有豐富的教學(xué)經(jīng)驗,更應(yīng)當(dāng)積累一定的工程管理和工程處理的經(jīng)驗以及扎實的專業(yè)知識背景。因此,高職院校土建類專業(yè)建立起一支穩(wěn)定的,老中青相互結(jié)合的高素質(zhì)教師隊伍是提高并保證教學(xué)質(zhì)量的前提條件.同時,由于社會的快速發(fā)展,新的施工手段和新型材料不斷出現(xiàn),而教材往往滯后于現(xiàn)代科技很長一段時間,因此,各高職院校應(yīng)要求任課教師平時注意知識的搜集、積累、整理和總結(jié),及時將現(xiàn)代土木工程領(lǐng)域中的新的知識、新工藝、新材料及時地補充給學(xué)生,使學(xué)生能夠及時融入到社會中,跟上時代的發(fā)展。
2.重視教學(xué)方法的創(chuàng)新。《土木工程概論》課程的教學(xué)內(nèi)容常常以理論偏多,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,對一些極為專業(yè)的、抽象的教學(xué)內(nèi)容很難理解甚至不理解。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,這就要求我們的教師充分備課,在課堂上用簡單、易懂、簡明的教學(xué)方法使初學(xué)的學(xué)生能夠盡快地消化和理解教學(xué)內(nèi)容。
為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新思維能力,任課教師應(yīng)不斷嘗試和不斷完善教學(xué)方法,如采用啟發(fā)式、討論式、案例式等一系列教學(xué)方法相互融合的多元化教學(xué)方法[4],以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動性。例如,很多教師在本課程的教學(xué)過程中常采用的教學(xué)方法――案例教學(xué)法及討論式,多種教學(xué)方法的靈活綜合應(yīng)用,可以有效地引導(dǎo)學(xué)生自主探究和體驗知識的發(fā)生過程,還原學(xué)生原來的科學(xué)思維活動,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[5]。其教學(xué)方法的應(yīng)用見下頁圖2。
3.提倡多元化教學(xué)手段的綜合應(yīng)用。采用傳統(tǒng)的一支粉筆、一塊黑板為教學(xué)手段的授課方式,很難生動地講授《土木工程概論》課程的教學(xué)內(nèi)容。因此,各高職院校應(yīng)提倡任課教師積極探索先進(jìn)的、現(xiàn)代化的教學(xué)手段,如,多媒體、網(wǎng)絡(luò)、投影等。通過圖像、聲音、文字、板書等幾方面的有機結(jié)合,把教學(xué)內(nèi)容立體地展現(xiàn)在學(xué)生面前,以彌補采用傳統(tǒng)教學(xué)手段授課帶來的不足。《土木工程概論》課程的另一個重要手段就是任課教師應(yīng)及時對學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的一些問題盡行有效地反饋,可通過作業(yè)、答疑、測試,跟學(xué)生網(wǎng)上聊天等各種渠道和形式來了解學(xué)生對知識的需求情況,以及學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的疑惑,這樣任課教師就可以及時引入新的教學(xué)手段來保證教學(xué)質(zhì)量的有效提高,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
另外,在考核方式上,任課教師應(yīng)不斷探索,尋找并不斷完善教學(xué)評價體系。課程考核是檢查任課教師教學(xué)效果、評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效手段之一,為了有效地提高《土木工程概論》課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,對現(xiàn)行的以期末閉卷考核為主的教學(xué)評價體系必須進(jìn)行改革。探索靈活多樣的考核方式,如,開卷和閉卷相結(jié)合、平時小論文和期末綜合論文相結(jié)合、基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力相結(jié)合等多種考核方式,逐步形成有利于學(xué)生綜合素質(zhì)提高和能力培養(yǎng)的新的考核評價機制[1]。
四、結(jié)束語
《土木工程概論》課程是土木工程各專業(yè)的一門職業(yè)基礎(chǔ)課程,教學(xué)內(nèi)容多、涉及面廣,這就要求任課教師采用合理的、多元化的教學(xué)手段和方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而培養(yǎng)出適合當(dāng)今時代需要的專業(yè)技能復(fù)合型人才。
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【中圖分類號】G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089 (2012)02-0014-02
前言
土木工程概論是在教育部1998年進(jìn)行專業(yè)目錄調(diào)整,大土木專業(yè)建立后新出現(xiàn)的一門面向入學(xué)新生的必修課程,也是一門新興課程。主要介紹土木工程(專業(yè))內(nèi)涵、土木工程形式、特點、最新成就、發(fā)展方向以及土木工程材料、建造方式等內(nèi)容,還包括土工程學(xué)生應(yīng)具備的知識、能力和學(xué)習(xí)方法。目的是使學(xué)生一入學(xué)就了解土木工程的廣闊領(lǐng)域[1],感覺到專業(yè)成后可以大有作為,從而產(chǎn)生強烈的學(xué)習(xí)欲望,建立對專業(yè)的深厚感情,樹立投身祖國建設(shè)事業(yè)的信念。
該課程具有以下特點:
(1)課程較新,不同于力學(xué)、建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計等傳統(tǒng)課程,還未形成非常成熟的教學(xué)體系;
(2)受眾特殊,面向的是沒有任何基礎(chǔ)的新生,講授的卻是專業(yè)性較強的內(nèi)容;
(3)內(nèi)容涉及面廣,涵蓋土木工程(專業(yè))的方方面面,即包括專業(yè)情況、知識體系、能力要求及學(xué)習(xí)方法,還包括各種工程形式、建造以及管理等方面的知識;
(4)教學(xué)目的特殊,其他課程以傳授知識、培養(yǎng)能力為主,該課程要求學(xué)生掌握的內(nèi)容不多,主要是幫助學(xué)生了解大土木的內(nèi)涵、樹立專業(yè)觀念、培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、了解研究發(fā)展的方向。
由于上述原因,導(dǎo)致在目前的課程教學(xué)實踐中存在一些問題,未能很好地發(fā)揮該課程的的重要作用,為改善教學(xué)效果,許多開設(shè)土木工程的院校對該課程教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索,在分析了目前土木工程概論教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上,我們也結(jié)合自身情況進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革實踐。
1 存在問題
重視不足。由于課程的新興性和介紹性特點,一些學(xué)校對該課程重要性認(rèn)識不足,選派教師、安排學(xué)時、教師授課以及學(xué)生學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)往往不如骨干課程受重視。
課程內(nèi)容把握差距大。這有教材的原因也有教師的原因,有些教材內(nèi)容帶有很強的作者或?qū)W院背景,本人(學(xué)院)哪些方面比較強,往往重點介紹;有些教材重理論介紹,有些教材重建設(shè)實例展示;有些教材注重過去發(fā)展,有些教材注重未來展望,故此教材內(nèi)容、形式不統(tǒng)一。因為該課程內(nèi)容相當(dāng)寬泛,很少有教師能夠熟悉課程涉及的全部內(nèi)容,教學(xué)實踐中有些授課教師熟悉部分多講,不熟悉部分少講、不講,所以各院校該課程的學(xué)習(xí)相差較大。
講授方式不固定。目前教學(xué)實踐中一般由一名教師主講和多名教師共同講授兩種方式。一人講存在局限性,如前述,土木工程涵蓋過去的多個專業(yè),涉及工程建設(shè)的各環(huán)節(jié),某一教師不可能是各方面的行家;有些院校組織各方面資深學(xué)者就土木工程的某些方面作專題講座的形式來講授,深度和前瞻性都能滿足,但作為課程的系統(tǒng)性不能保證。
教學(xué)方法單一。我國高校傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常只關(guān)注教與學(xué),對學(xué)生怎樣學(xué)、學(xué)什么、學(xué)多少及學(xué)生的認(rèn)同感關(guān)注不夠[2],在教與學(xué)的關(guān)系中,“教”雖然起著指導(dǎo)作用,但終究是外在的東西,只有“學(xué)”才是內(nèi)在的。學(xué)生只有通過主動刻苦的學(xué)習(xí),才能把知識內(nèi)化成自己的才能[3]。目前土木工程概論的教學(xué)實踐中也存在重知識、輕方法,重灌輸、輕互動,重教師、輕學(xué)生等問題。
教學(xué)改革實踐
選擇優(yōu)質(zhì)教材,結(jié)合專業(yè)方向設(shè)置制定教學(xué)大綱,課程內(nèi)容既考慮土木工程豐富內(nèi)涵和知識的系統(tǒng)性,又有學(xué)院自身的特點。我院土木工程專業(yè)共開設(shè)建筑工程、道路與橋梁工程兩方向,擬開設(shè)港口工程方向。首先參考了江見鯨等[4]、羅福午[5]、丁大鈞等[6]、陳學(xué)軍[7]等多版本教材,最終選定了江見鯨先生、葉志明教授主編的土木工程概論教材及相應(yīng)CAI教學(xué)課件作為教材,其余作為參考教材。江見鯨教材的優(yōu)點,根據(jù)我院專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求對其內(nèi)容做適當(dāng)?shù)脑斅蕴幚恚?0學(xué)時課程,建筑工程、交通土建、土木工程施工各用4課時,工程材料、基礎(chǔ)工程港口工程、土木工程師設(shè)計方法各用2學(xué)時,其余適當(dāng)介紹主要內(nèi)容。
由于教材編制的時效性,至少落后工程實踐2年以上,所以教材使用中,應(yīng)注意及時將土木工程的新理論、新技術(shù)、新方法、新材料及新建典型工程等信息補充至教學(xué)中,保證課程的先進(jìn)性。
2.組織課程組,系統(tǒng)授課。結(jié)合前述兩種授課方式的特點,我們成立了以專業(yè)負(fù)責(zé)人主的土木工程概論課程組共5人,其中教授2人、副教授3人,有博士學(xué)位2人,碩士學(xué)位2人,專長涉及建筑工程、巖土、交通工程、施工組織與管理等方面,這些教師不但有較高的專業(yè)水平還有深厚的工程或研究背景。課程組共同討論修訂教學(xué)大綱,由負(fù)責(zé)人進(jìn)行課程統(tǒng)籌,制定教學(xué)計劃,基礎(chǔ)工程、交通工程、施工和設(shè)計方法等章節(jié)由4名教師主講,其余內(nèi)容由課程負(fù)責(zé)人講授。
3.根據(jù)課程特點采用啟發(fā)性、典型工程實例引導(dǎo)等教學(xué)方式。總理在會見第五屆高等教育國家級教學(xué)成果獎獲獎代表和北京市優(yōu)秀教師時提出,孔子說:“不憤不啟,不悱不發(fā)”,這八個字的意思就是要實行啟發(fā)式教育,把學(xué)生作為教學(xué)的中心,使學(xué)生在學(xué)習(xí)的整個過程中保持著主動性,主動地提出問題,主動地思考問題,主動去發(fā)現(xiàn),主動去探索。啟發(fā)式教育的核心就是要培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新思維。所謂教是為了不教,就是要使學(xué)生自己掌握學(xué)習(xí)的方法,提高創(chuàng)新的能力。該課程面向剛?cè)雽W(xué)還沒有建立工程、專業(yè)概念的新生,既要向他(她)們介紹土木工程形式、建造技術(shù)、發(fā)展等知識,更要傳授他(她)們專業(yè)的知識體系、學(xué)習(xí)方法[8],包括課程學(xué)習(xí)、設(shè)計、實習(xí)和實驗等環(huán)節(jié)的注意問題,幫助他們轉(zhuǎn)變思維方式,還要幫助他(他)們樹立專業(yè)觀念、工程意識,通過課程學(xué)習(xí)讓他(她)們熱愛上建設(shè)事業(yè),熱愛上土木工程專業(yè),激發(fā)起學(xué)好專業(yè)的興趣,使學(xué)生在進(jìn)一步接觸專業(yè)的其他課程前,充分了解將來可能的工作崗位、工作環(huán)境,極大提高學(xué)生在本科的學(xué)習(xí)過程中尋找適合自己的方向,有目的性地學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)的有效性。
組織學(xué)生根據(jù)自己的愛好結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行專題演講,可極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鍛煉學(xué)生的能力,效果更好。
有條件的話課余時間安排若干場有關(guān)土木工程各領(lǐng)域發(fā)展前沿的講座,聘請設(shè)計或施工企業(yè)知名的設(shè)計、建造師、和其他專家,讓學(xué)生與工程領(lǐng)域的專家學(xué)者見面,探討土木工程發(fā)展成就、專業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景等彌補課程教學(xué)之不足。
五、采用豐富教學(xué)方式,采用多媒體教學(xué)、典型工程實例介紹、工程現(xiàn)場講解、教師網(wǎng)絡(luò)答疑等多種方式,配合課堂教學(xué)。充分利用豐富的多媒體資源,有效使用各種媒體的信息傳遞手段,提高授課效果與效率。為使土木工程專業(yè)的新生能盡早對本專業(yè)有一定的了解,培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣,多媒體授課時,盡可能采用圖片、動畫、視頻內(nèi)容,充分展示了土木工程各個領(lǐng)域的典型實例,以生動活潑的方式,以聲音、視覺的沖擊加強學(xué)生的感性認(rèn)識。
教學(xué)中應(yīng)充分利用教師的個人特點,利用自己豐富的專業(yè)背景和工程及研究經(jīng)驗,將他們多年積累的工作經(jīng)驗、解決問題的思維方式傳授給學(xué)生,以自身的經(jīng)歷與成就感染學(xué)生,增強學(xué)生的認(rèn)同感和專業(yè)榮譽感,才可能給予剛?cè)氪髮W(xué)校門滿載熱情、焦慮、迷茫的新生指明專業(yè)方向[2], 滿足他們的求知欲,充分挖掘和發(fā)揮學(xué)生的自學(xué)能力和表現(xiàn)能力。
改革學(xué)生成績評定方法。應(yīng)綜合考察學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、知識水平、能力水平,要真正了解學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果。所以學(xué)生成績至少應(yīng)由四部分組成:平時出勤情況,大約應(yīng)占10%左右;課堂互動環(huán)節(jié)表現(xiàn),大約占10%左右;課程作業(yè),應(yīng)作為主要考察內(nèi)容,可以用小論文形式或調(diào)查報告形式。考慮到要求受教育者接受綜合課程的教育, 以便他們能夠在從事工程活動的同時考慮到自然界和人類社會的普通聯(lián)系, 并且學(xué)會從綜合的角度對這樣一些問題加以思考和解決[9],作業(yè)不應(yīng)是簡單的問答形式,一般需要學(xué)生對課程知識的綜合理解和應(yīng)用,通過觀察和思考,需要學(xué)生的主觀思維和邏輯判斷才能做出,以培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維方法和自學(xué)能力,例如關(guān)于工程實例的調(diào)查研究報告或?qū)W習(xí)某種工程材料、形式、建造方法的收獲體會,通過作業(yè)還可以鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際能力,既增加學(xué)生對土木工程的充分了解,也鍛煉了寫作的能力,此部分成績至少占50%;對課程知識的掌握程度以測驗形式檢驗,可安排2-3次測驗,成績占30%左右。通過這樣的評價體系可以更好、更客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,也更符合課程的性質(zhì)及特點。
經(jīng)過幾年的改革探索,本院土木工程概論課程教學(xué)團(tuán)隊已基本形成,教學(xué)效果明顯提高,學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知有明顯提高,專業(yè)學(xué)習(xí)興趣十分濃厚,學(xué)生對該課程的評價在同專業(yè)內(nèi)名列前茅,由主講教師編制的的教學(xué)課件獲得全國高等學(xué)校土木工程專業(yè)多媒體教學(xué)課件競賽二等獎和河北省第十二屆多媒體教育軟件大獎賽三等獎。今后我們還將繼續(xù)努力進(jìn)行土木工程概論課程的改革探索,為更好的實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)做貢獻(xiàn)。
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