关键词:;教学改革;教学模式;教学方法
中图分类号:G2.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0131-04
一、引言
我国是一个多山的国家,尤其是西部地区,山地面积更是占到了国土面积的一半以上。近年来,随着国家西部大开发战略的实施以及拉动内需的需要,在西部山区修建了大量的高速公路、铁路以及水电工程,相应的隧道工程数量也日益增多。隧道工程的大发展,遇到的岩土及地下工程灾害问题也越来越多。对各种复杂工程灾害问题的处置,需要工程技术人员具有一定的理论基础、实践经验和从事科研的能力,这同时也对目前高等院校隧道工程专业的教学培养模式提出更为严格的要求。
作为交通工程与土木工程专业必须具备的重要专业基础课,《隧道工程》是一门实践性、综合性和针对性很强的课程。该课程的教学目的和教学任务就是使学生掌握隧道工程的基本概念、基本构造、设计理念、施工方法以及行业等,初步具备从事隧道工程设计、施工和监管的行业从业能力。如果继续沿用传统的单纯课程教学,对发展技能、培养能力等方面的作用有限,不能完全适应新形势下学生全面发展的需要。有鉴于此,部分学者从教学模式[1,2]、教学方法[3-6]和教学手段[7-9]等方面对隧道工程的教学改革进行了研究,力图在提高隧道工程的课堂教学质量的同时,培养学生的专业素质以及工程实践和创新能力。这些研究大大促进隧道工程教学的改革,但是从实际教学效果来看,还有继续提升的空间。本文结合《隧道工程》实践性强的特点,继续探索更为适用的教学模式和教学方法。
二、隧道工程教学特点
1.隧道工程课程涵盖的知识面广,是工程地质、建筑材料、建筑结构和力学等诸多基础课程的综合应用。例如,在讲解隧道围岩压力计算时,就必须用到土力学中的侧向压力计算理论和弹性力学中的圆环受均布压力计算理论,而在讲解衬砌结构设计方法时,就要用到结构力学和材料力学知识。
2.课程教学内容具有实践性强的特点,但学生往往缺乏对实际工程的了解,故而在课程学习时对有些知识难以理解和消化。例如,在讲解隧道钻爆法施工时,需要对钻孔深度、钻孔间距、钻孔深度、钻孔布置、雷管类型、起爆药量等进行设计,对于从未到过施工现场的学生而言,理解起来有一定难度。
。仅就隧道设计规范而言,既有《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005),也有《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)以及《地铁设计规范》(GB50157-2003),更有水利、矿山和能源地下工程等行业相应的隧道设计规范。因此,在教学过程中既要讲解隧道工程的基本概念、基本原理,也要对不同行业规范加以对比分析,增强学生毕业后对所从事行业的适应能力。
三、教学存在问题分析
1.教材结构体系混乱、主线不明。现有的隧道工程教材有几十种之多,但其侧重点又不完全一致。对于交通土建专业学生的来说,隧道工程的教学内容不仅要有勘察、设计、施工、管理等方面的知识结构,而且还有铁路、公路、城市地铁的功能区分。面对种类繁多的教材,以及错综复杂的教学内容,容易给学生造成结构体系松散、主线不明的感觉。
2.教学学时偏少,往往难于满足教学需求。教学学时少与教学内容多是当前高等学校本科课程教学的一个突出矛盾,这就很难在规定的时间内把课程内容讲透、讲通、讲精,也使得学生对课程内容的掌握和熟练应用的难度加大。
3.教学模式单一,学生被动接受知识传播。。
4.课程教学与实践脱节严重,影响对所学知识的理解与掌握。隧道工程实践性、应用性强,很多施工技术和施工工艺只有在现场亲眼所见,才能知其所以然。现实情况是很多学校由于资金或缺少能够实习的场地,学生只能靠课堂上的想象,难以深入理解隧道工程的设计方法与施工工艺。
四、教学改革探索与实践
1.教学模式改革。传统的教学模式是教师先根据开课内容选定教材,根据教材内容制定教学大纲和教学计划,再编写教案和进行教学活动[11]。这种单一的以教定学和因教材而施教的模式,一方面不能适应学生毕业后所从事的实际工作对其能力培养的需求,另一方面学生对这种宣教式的教学模式容易产生视觉、听觉上的疲劳,因此隧道工程教学模式急需向多元化的方向发展。
(1)研究性教学模式。。在《隧道工程》实际教学过程中,可结合教师当前正在开展的科研活动创设具有前沿科学命题的问题情境,如针对隧道衬砌结构的建养一体化自修复问题,可引导学生通过查阅文献、搜集资料、调查等方式来思考、分析并解决问题,让学生在探索过程中体验学习的乐趣。
(2)讨论式教学模式。传统教学的一个特点就是教师讲、学生记,双方缺少互动,教学过程枯燥,为更好地教学,可采取讨论式教学模式。例如,在教学过程中,可适当布置一些小任务让学生分组讨论,如针对隧道围岩塌方问题,让不同组的学生分别提供一个各自的加固方案,然后各组之间展开辩论,分析各自的优缺点。这样既掌握学生对问题的理解能力,以便更好地教学,又能最大限度地调动其学习积极性和参与意识[15]。
(3)案例式教学模式。案例式教学往往围绕某个真实工程,利用当前学习的理论知识,对其进行分析,以求学生在解决疑难问题时做出相应的决策[16]。例如,在讲解盾构隧道联络通道冻结法施工时,可结合上海地铁4号线穿越黄浦江段的施工事故案例,让学生在进行软土冻结帷幕设计计算的同时,分析事故发生的根源,并提出防控措施,加深其对基本原理和概念的理解,进而提高分析问题和解决问题能力。
(4)实践式教学模式。课堂讲授与工程实践相结合是完成隧道工程教学内容的必要环节[17]。例如,在讲解隧道围岩破坏和支护设计时,带领学生参观本校现有的试验室和仪器设备,通过观摩模拟隧道开挖和结构支护的模型试验,加深对隧道工程理论知识的理解与认识。此外,利用暑假短学期,带领学生到隧道施工单位进行认识实习,增强学生对隧道施工的感性认识。
2.教学方法改革。
(1)手写板书与多媒体相结合教学。。。采用多媒体教学,不仅增强了学生的感官认识,而且还有利于让学生了解国内外先进的设计理念和施工技术,激发学生的学习兴趣,起到事半功倍的效果。
(2)结合工程实例讲解基本理论。。。通过案例教学,不仅活跃了学生的思维,增强学生对相关理论知识的认识水平,而且也大大提高学生的工程实践能力。
(3)采用模型试验实现教学内容直观化。在讲解隧道围岩稳定性及其破坏模式时,仅凭教师口头描述和解释,仍难以说明地下工程失稳、破坏等相关问题。。
(4)采用仿真模拟展示隧道力学问题。隧道工程设计涉及到围岩压力计算、支护结构选型和结构内力计算,因而其中的力学问题颇为复杂。为此,教学过程中,结合数值模拟方法对地下工程变形和破坏进行数值模拟,不仅简单易懂,适用性强、经济型、可操作性和可重复性,而且能得到许多在常规实验中难以观测到的重要信息[17]。。图3为模拟得到的跨断层隧道施工时的围岩破坏模式。
(5)采用虚拟现实技术增强学习兴趣。虚拟现实技术是运用计算机技术对现实世界进行全面仿真,能解决学习媒体的情景化及自然交互性要求,在教育领域内有着极其广阔的应用前景[18]。。
(6)通过专题讲座拓展学生视野。为进一步调动学生学习的主动性,在教学过程中适当地引导学生参与一些专题讲座。同济大学每年会定期和不定期地邀请一些国内外专家学者和有经验的技术人员来开展学术交流,介绍隧道工程的最新发展动态和研究成果,在这些活动中,不仅能解答学生的一些疑惑,而且还拓展了学生视野和思路,并加深学生对隧道基本概念和基本原理的理解,进而提高对实际工程问题的分析与解决能力。
五、结语
《隧道工程》课程的教学内容涉及岩土与地下工程的勘查、设计、施工和养护等多方面的专业知识,是一门理论性、实践性和应用性均较强的课程。。
参考文献:
[1]蒋英礼,王劲松,刘伟.“地下铁道施工技术”课程教学改革实践[J].职业技术教育,2010,31(20):56-58.
[2]李晓龙,郭成超.“隧道工程”课程教学模式探讨[J].中国电力教育,2011,(29):96-98.
[3]杨春景,刘冉冉.关于隧道工程课程教学改革的探讨[J].教育改革,2012,(1):32.
[4]施成华.隧道课程互动式教学方法的探索与实践[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2009,10(3):87-88.
[5]杨建中.项目教学法在井巷工程课程教学中的应用[J].昆明冶金高等专科学校学报,2008,24(3):94-98.
[6]王迎超,耿凡,胀成林,等.《隧道工程》课程的研讨式教学改革[J].教育教学论坛,2014,(15):106-107.
[7]周德泉,王桂尧,刘宏利.“岩土与隧道工程”课程群建设与特色人才培养探讨[J].中国地质教育,2010,(4):119-122.
[8]李天祺.隧道工程课程教学改革思考[J].中国建设教育,2010,5(9):45-47.
[9]潘建平,汪小平,朱洪威.隧道工程课程教学改革探索[J].山西建筑,2011,37(30):240-241.
[10]王迎超,靖洪文,耿凡.“隧道工程”课程教学改革思路探讨[J].煤炭高等教育,2013,31(6):116-118.
[12]董增文,邓晓华,张华.研究性教学在工科教育中的实践与反思[J].高等工程教育研究,2013,31(5):1-167.
[13]张典兵.现代大学研究性教学的内涵解读与实践路向[J].现代教育科学,2014,27(5):24-26.
[14]王章琼,黄敏,王亚军.“隧道工程”课程研究性教学探索与实践[J].中国地质教育,2015,24(2):28-31.
[15]徐义洪.高职《隧道工程施工与安全》课程教学模式探讨[J].黑龙江科技信息,2015,(15):135.
[16]李晓龙,郭成超.“隧道工程”课程教学模式探讨[J].中国电力教育,2011,29(3):96-98.
关键词:大型山区;高速公路隧道工程;建设管理
1勘探设计管理
1.1优化线路方案
在进行大型山区高速公路隧道工程的勘探设计管理时,要做好线路方案的优化选择。依照施工场地的地形地质特点进行隧道方案的比选和确定,让高速公路的隧道施工满足相应的建设质量标准,符合相应的环保质量要求,让隧道施工与当地的地形地质、水文环境进行有效的融合,降低对当地生态环境的破坏,让绿色施工成为可能。在进行线路方案确定之前,要进行方案的可行性测验,通过对当地地质水文条件的调研,按照前期的勘察资料,拟定测绘出相应的比选线路方案,进行隧道线路的合理选择。
1.2地质勘察监理
地质勘察是隧道工程建设的重要一环,地质勘察的质量水平直接关系着后续隧道工程建设施工的有序开展。地质勘察具有极强的专业性,需要专业的地质勘察监理人员来对隧道工程项目的地质勘查工作进行监督、管理。地质勘察监理的方式主要有巡视、抽查、旁站等。地质勘查监理人员需要依照施工的段落、建设的工点对隧道工程进行地质的调绘、钻探、物探以及原位测试等的监理,通过有效的地质监理及时的发现相应的地质问题,针对问题有效的进行监督整改,让问题扼杀在摇篮中,让隧道勘察的资料更加的详细、精准,提高后续施工建设的成效。
1.3围岩等级细分
在隧道工程的设计中围岩等级的细分和支护参数的研究,是极为重要的设计内容。以三车道的高速公路隧道工程为例,应该让隧道岩体的围岩稳定性符合相应的亚分级标准,诸如将Ⅳ级围岩细分为Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3等亚级;将Ⅴ级围岩细分为Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3等亚级,以此类推、由此及彼,让隧道岩体的围岩级别与隧道施工实际更加的贴合,让围岩的分级标准更加的精准、有序。然后再根据相应的围岩亚分级标准,进行支护参数的相应设计,对隧道工程的开挖方案、支护类型、结构形式等进行逐一的确定。
1.4隧道渗水处理
水渗漏是许多高速公路隧道作业存在的通病,一般当隧道作业穿过相应的富水段时,就有发生隧道水渗漏的可能。因此在进行隧道工程的勘察设计阶段要进一步加强对水渗漏的有效预防和合理处置,因地制宜、因势利导的进行地下水的综合利用和合理处置,采取防堵结合的方式,进行隧道工程富水段的优化处理。
1.5洞口景观设计
隧道工程的洞口景观设计应该美观实用,绿色环保,尽量降低对周边生态环保的破坏,让洞口的施工建设依照山体结构的走势发展,让其与周围景观合二为一,减少刷坡作业,优先采用端墙式或削竹式的洞门形式。
2工程招标管理
2.1充分利用洞渣
在隧道工程的招标阶段要对洞渣的岩性和性能进行相应的核查,在查看洞渣的岩性和围岩级别之后,以此为依据进行洞渣的二次利用。例如可以将洞渣加工成相应的碎石,用于高速公路路基的填筑及路面的建设,由洞渣加工而成的碎石具有一定的稳定性,可以在提高路基的稳固性的同时,有效降低公路建设的成本投入。
2.2制定专用条款
在隧道工程的招投标阶段要对合同的专用条款进行相应的设置,尤其是要对高速公路隧道工程的施工工艺和专用设备进行具体、详细的要求、规定,确保施工工艺的质量达标,专业设备的有序运行,为隧道工程的高质量运转、安全化作业提供相应的合同保障。同时还可以针对隧道的施工特点和质量要求,设置相应的优质优价条款,执行相应的优监优酬制度,让工程建设中的优秀工作人员得到相应的嘉奖和鼓励,调动工程工作人员的工作积极性,从侧面促进隧道工程建设进度的稳步提升。
3施工质量管理
3.1严格方案审查、重视技术交底
在隧道施工建设正式开始之前,施工单位要组织相关的隧道技术人员对相应的施工方案、施工方法、施工工艺进行相应的技术审查,只有核查合格、检验通过的隧道建设方案才能进一步施行。与此同时,专业的技术人员还要与一线施工人员做好相应的技术交底工作,将相应的设计要求、施工措施、操作规范、安全技术等深入贯彻给一线施工人员。让一线施工人员能够按照施工设计图纸的要求,进行规范化、标准化的隧道施工作业。
3.2执行关键材料、设备准入制
在进行隧道作业的施工建设中要执行严格的关键材料、设备准入制,所有的材料、设备都要验收合格后才能安排入场,建设材料的质量和规格要符合相应的建设标准,设备的运行要正常有序,建设企业应该选择有实力、有信誉、有资质的供应商展开长期合作,确保材料、设备供应渠道的安全稳定。
3.3推行施工建设的标准化、精细化管理
高速公路的隧道工程是一个较为专业、复杂的作业环节,在施工的过程中一定要对施工的作业流程、工艺方式、技术方法等展开标准化的管理,只有确立相应的是施工标准,才能让后续的施工建设有据可依、有迹可循,让其不至于陷入盲目和盲从。同时建设企业应该对隧道作业的关键环节进行重点把握,对隧道工程材料、设备、技术、工艺等进行精细化的管理,依照相应的施工建设目标,将施工作业做实做细,让施工建设精益求精。
4安全生产管理
4.1实行隧道安全施工标准
严格实行隧道安全施工标准,提高隧道工程作业的施工安全性,给隧道工程作业提供安全化的标准指南,进一步提升高速公路隧道工程的施工管理水平,有效减少施工安全事故的发生,做到施工建设“零工伤、零事故”。执“全过程、全覆盖、全天候”的安全管理机制,将安全作业落实到隧道工程建设的方方面面,“不留死角、不留盲点、不留隐患”。
Abstract: In the construction process of modern projectmanagement, quality and time, cost has the same priority level, and the qualityand control of tunnel project is complex. For this, the tunnel project managers must start from the basic concept of engineering quality requirements. The study of particularity of the quality control has a special theoretical and practical significance.
关键词:隧道工程;项目质量;控制
Key words: tunnel construction;project quality;control
中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)02-00-01
0引言
美国著名质量管理专家朱兰博士的预言:“即将到来的21世纪是质量的世纪”。质量是人类文明程度的标志,随着人类文明的进步,质量控制在企业经营中将起到以往不可比拟的作用,没有质量控制,就没有经济效益,这反映了人类社会经济发展的规律。
1质量、质量管理与质量控制的概念
我国国家标准GB/T19000:2000对质量的定义是:一组固有特性满足要求的程度。“固有的”(其反义是“赋予的”)就是指在某事或某物本来就有的,尤其是那种永久的特性。从术语的基本特性来说,质量是满足要求的程度。要求包括明示的、隐含的和必须履行的需求或期望。明示的一般是指在合同环境中,用户明确提出的需要或要求,通常是通过合同、标准、规范、图纸、技术文件所作出的明确规定;隐含需要则应加以识别和确定,具体说,是指顾客的期望,二是指那些人们公认的、不言而喻的、不必作出规定的“需要”。因此,应定期评定质量要求,修订规范,开发新产品,以满足已变化的质量要求。我国国家标准GB/T19000:2000对质量管理的定义是:在质量方面指挥和控制组织的协调的活动。在质量方面的指挥和控制活动,通常包括制定质量方针和质量目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进。我国国家标准GB/T19000:2000对质量控制的定义是:“质量管理的一部分,致力于满足质量要求”。质量控制的目标就是确保产品的质量能满足顾客、法律法规等方面所提出的质量要求(如适用性、可靠性、安全性)。质量控制的范围涉及产品质量形成全过程的各个环节,如设计过程、采购过程、生产过程、安装过程等。质量控制的工作内容包括作业技术和活动,也就是包括专业技术和管理技术两个方面。围绕产品质量形成全过程的各个环节,对影响工作质量的人、机、料、法、环五大因素进行控制,并对质量活动的成果进行分阶段验证,以便及时发现问题,采取相应措施,防止不合格重复发生,尽可能地减少损失。因此,质量控制应贯彻预防为主与检验把关相结合的原则。必须对干什么?为何干?怎么干?谁来干?何时干?何地干?做出规定,并对实际质量活动进行监控。因为质量要求是随时间的进展而在不断变化,为了满足新的质量要求,就要注意质量控制的动态性,要随工艺、技术、材料、设备的不断改进,研究新的控制方法。
2隧道工程项目质量控制的涵义
质量控制在工程项目建设中是一个很重要的环节,它的好坏直接影响到工程的投资效益,产品的寿命,企业的信誉。正确理解工程质量的基本概念,对于搞好工程质量在源头上起到了非常重要的现实意义。工程项目质量是国家现行的有关法律,法规,技术标准,设计文件及工程合同中对工程的安全,使用,经济,美观等特性的综合要求,工程项目一般都是按照合同条件承包建设的。因此,工程项目质量是在合同环境下形成的。合同条件中对工程项目的功能,使用价值及设计,施工质量的明确规定,都是质量的内容。工程项目质量控制定义为:为达到工程的预期质量标准需求,所采取的作业技术和活动。工程项目质量要求主要表现为工程合同,设计文件,基数规范规定的质量标准。因此,工程项目质量控制就是为保证达到工程合同规定的质量标准而采取的一系列措施,手段和方法。隧道工程项目质量控制是指对于隧道工程项目质量实施情况的监督和管理。这项工作的主要内容包括:隧道工程项目质量实际情况的度量,隧道工程项目质量实际与隧道工程项目质量标准的比较,隧道工程项目质量误差与问题的确认,隧道工程项目质量问题的原因分析和采取纠偏措施以消除隧道工程项目质量差距与问题等一系列活动。隧道工程项目质量管理活动是一项贯穿隧道工程项目全过程的项目质量管理工作。隧道工程项目施工企业在工程施工全过程的控制中,只有在符合规定的质量标准和用户要求的前提下,满足质量、工期、成本等要求,才可能获得最佳经济效益。隧道工程项目施工企业必须坚持质量第一的原则;坚持以人为控制核心;坚持预防为主;坚持质量标准,为社会提供更多的优质、安全、适用、经济、美观的复合型产品。
3企业质量控制和隧道工程项目质量控制的区别
要做好隧道工程项目质量控制,就要明确企业质量控制和隧道工程项目质量控制的关系。企业质量管理同隧道工程项目质量管理相比,其形式、内容和性质都发生了变化,所以在两种质量控制时要分析两者的异同之处,这样才能为隧道工程项目质量管理提出明确的目标和范围,使隧道工程项目工程质量得到合理有力的控制。
企业质量控制和隧道工程项目质量控制虽然互相密切相关,但又是两个不同概念和层次的管理。其区别表现为在管理主体、对象、内容、手段诸方面有着明显的差别。①企业质量管理的主体是企业的各职能部门,而隧道工程项目质量管理的主体是项目经理部及其所属机构或职能人员;②企业质量管理的对象是总体施工任务,而隧道工程项目质量管理是针对具体的施工项目及相应的人和物等生产要素,重点是工序质量的管理;③企业从总体角度出发,就质量管理的目标、方针、组织、制度、重点工程等进行管理,而隧道工程项目质量管理的内容渗透到工程项目施工的全过程,它在时空和项目施工交织在一起。因此,隧道工程项目质量管理是隧道工程合格质量形成的主要因素;④企业质量管理则是间接管理和控制,主要以监督、检查、检测、指导为手段。所以,企业质量管理以组织性宏观管理为主导,而隧道工程项目质量管理以控制性微观管理为主导。隧道工程项目质量管理克服了传统的企业管理存在的弊端,使各生产要素优化配置,项目经理负责制的涵义更明确地阐明了隧道工程项目质量目标的实现是项目经理的主要职责。因此,在隧道工程项目施工中,对一切直接或间接影响隧道工程质量特性形成的因素进行管理都是隧道工程项目质量控制的范畴。
注:中铁大桥局六公司承接的沪汉蓉通道武汉至安康增建第二线二标段系家山一号、二号隧道工程.
参考文献:
[1]杨建基.国际工程项目管理[M].中国水利水电出版社,1999.
[2]王德海,张晓婉.现代项目管理的理论与方法.中国农业出版社,1998.
关键词:创新教育;隧道工程;教学改革;高职高专
在土木工程类高职院校的高职专业中,隧道工程是一门专业性很强的岗位能力核心课程,它需要学生能够掌握基本的理论知识,并将其应用于工程实践中。创新教育背景下的高职隧道工程教学改革必须从思想观念、教学方法与教学模式等方面进行转变,才能实现为社会培养高素质技能型人才的目的[1]。
一、高职隧道工程教学思想观念的改革研究
在创新教育背景下以及新工科对工程专业技术人才的需求的变化,高职院校应坚持培养高素质工程应用型人才,立足地方经济发展,完善学校服务职能,围绕产业发展需求,进行职业工程专业布局,积极争取和社会的支持,积极进行机制改革,变革培养机制,强化实习实训、加强师资队伍建设等,为新工科人才培养提供良好的环境[2][3]。高职院校作为高等教育的一部分,这些变化也必将反映在高职高专的教学改革中。隧道工程作为土木工程类专业中的一门岗位能力核心课程,其教学模式,教学理念等也应当有所改变,以适应时代的要求,做到紧跟时代的步伐,在教学改革中求真务实,脚踏实地,建立良好的教学改革体系,寻求更好的教学方法,提高人才培养质量。
二、高职隧道工程教学方法及教学模式
在创新背景下及新工科对职业的新的要求,高职院校对学生的培养方面应当高度重视其职业素养的培养,使培养的人才到了现场能够“用得上,能够用”。在具体的专业课程改革方面更应当注重实践能力的培养,使培养的学生所学能够有所用。隧道工程课程作为岗位核心能力课程之一,其重要性不言而喻。如何选择隧道工程的教学内容,如何提高隧道工程的教学质量是重中之重。首先,我们所选取的知识必须是新的,与现场一致,不能与现场脱节;其次,要引入规范、严格的知识与规范、现场对接;最后,要采取合适的教学方法和教学模式,使学生能够爱学,能够掌握。高职学生普遍具有基础差、自控能力差、学习兴趣不高的特点,针对学生的这些特点,教育者更应该进行教学改革,使用先进的教学理念,教学方法,以达到良好的教学效果,使学生的实际技能有所提升,能够满足用人单位的用人要求。隧道工程的理论性与实践性都很强,具有自己的特点,这就要求我们抓住课程的特点,针对性的改革。
(一)隧道工程课程的特点
隧道工程是一门岗位能力核心课程,它的内容涉及到围岩、构造、施工与养护多方面的内容,其基础学科有土力学、工程地质、材料、混凝土结构等课程。本课程涉及内容广,内容相对比较分散,如果按照教学的顺序学习,学生听起来缺乏重点,很容易丧失信心。而且本课程的内容专业性和实践性都比较强,对没有接触过工程实践的学生来说,理解比较困难。高职高专课时有限,尤其是分配到隧道课程的课时更显的捉襟见肘,没有足够的课时去深入讲解。
(二)高职隧道工程课程教育改革方法
针对隧道工程课程的特点,选择合适的教育教学方法至关重要,它直接关系到教育教学的质量好坏。。2.加强实践性教学,也可以培养学生的学习兴趣,提高学生的综合素质。实践性教学提高了学生学习的积极性、培养了学生的自主学习能力及思考能力,同时也使学生的综合素质得到了提高[4]。3.保持隧道工程这门专业核心课程所授内容符合技术的发展,符合行业用人的标准,使培养的人才到达单位能够用的上、能够用。。这样才能够保证所讲授的知识不与现场脱节,只有这样的理论才能够更好的与现场实践融合。4.在创新教育的今天,培养的学生应当是高素质技能型人才,但同时也应该具有灵魂。也就是说要具有除了具有相关的知识和技能外,也要具有思考能力、创新创业能力、协作精神和社会担当能力[5]。我们的学生大多数在这些方面是欠缺的,这就需要我们去培养,在日常教育中,学生应当具有一种批判精神、善于想象和创新,也应当鼓励学生用自己的知识去思考问题、解决问题,同时养成协作精神和团体意识,因为任何一个工程都不是一个人去完成的,它需要一个团体才能够完成。
【关键词】现代信息技术;隧道工程;监测;意义
一.现代信息技术在隧道工程施工监测中的应用
(一)GIS技术
地理信息系统(英语:Geographic Information System,缩写:GIS)是一个综合性的,结合了地理学与地图学,用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。
GIS技术将地理信息与获得的监测数据管理进行融合,将隧道工程、地面地理环境情况和监督观测点进行整合,并以地图的形式清晰、直观的表现出来,为工程施工提供信息基础。工程施工技术人员对监测到的信息进行详细分析,为设计施工方案奠定基础,提高施工的安全性和工作效率。GIS技术在工程施工可视化监测信息中占据着重要地位。该监测技术可在网络、移动终端和桌面等环境进行应用,包括二维、二维半和三维的空间维度,使监测时空信息管理不同方面的需求得到极大的满足。
GIS技术的三维应用是将地面、地上和地层的三维进行集成处理,形成可视图形。三维图像主要涵盖地面的情况,如地形、河流分布、道路以及绿地等,地上的情况,如桥梁、房屋等以及地层的信息,如地层地质情况和地下管线分布等,为工程施工提供了重要依据,实现了监测工作的具体化、可控化。在施工过程中,如果监测到地表的沉降超过限度值,可以利用GIS技术模拟可能出现的危险情况,设置配音,将这种危险形象化、具体化。同时,可以将网络技术与GIS技术结合起来,对监测到的信息进行综合管理,提高信息处理工作效率,促进隧道工程施工的顺利进行。图1为隧道施工监测信息系统结构框架图。
图1 隧道施工监测信息系统结构
(二)FBG技术
光纤布拉格光栅(英语:Fiber Bragg Grating,缩写:FBG), 是光纤纤芯中的一种周期性或者非周期性扰动满足光纤光栅布拉格条件波长的光谱有效折射率的反射结构。
FBG技术对隧道工程施工前期,对施工中的温度变化情况,混凝土衬砌情况和拱顶应力进行监测,是以了光纤的传导原理为技术基础,便于施工人员对施工地区的实时掌控的监测技术。FBG技术能够抵抗电磁干扰,反应能力强,当监测对象发生变化时,能够对相关数据及时反应并进行更改。在后布法的隧道结构监测中进行应用时,获得的监测效果更加显著。
FBG传感器进行安装时,用管片封装法进行包装,然后埋入指定地点。安装过程中,可以用一根螺纹钢筋作为传感器的媒介物,该螺纹钢筋的直径应与拱架主筋直径相同,以提高钢筋应力的精确性。在FBG温度传感器外加上金属毛细管,对其进行保护。对混凝土的应变进行监测时,在内部增加一根与两个密封螺帽进行连接的传感钢筋,应使用直径较小的传感钢筋,在外部用不锈钢筒进行保护。并且,使用与钢筋应力监测相同的标本进行监测。
FBG的中心波长值输送到解调仪器后,比较安装后到喷射混凝土之前所测得的波长值。两组值进行分析就可得到FBG传感器的波长变化规律。然后利用数据分析系统,拱顶的变形、对围岩状态和支护形开化等详细分析,确定施工过程中的风险点,对施工方案进行调整,使施工方案的更加完善。
(三)Zgibee技术
ZigBee(也称紫蜂)是一种低速短距离传输的无线网络协议,底层是采用 IEEE 802.15.4 标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee由Honeywell公司组成的ZigBee Alliance制定,从1998年开始发展,于2001年向电机电子工程师学会(IEEE)提案纳入IEEE 802.15.4标准规范之中,自此将ZigBee技术渐渐成为各业界共同通用的低速短距无线通信技术之一。
Zgibee一词源自蜜蜂通过跳Zgibee形舞蹈来通知同伴花粉位置,是一种便捷的沟通方式。人们借用此词来称呼成本不高,制作难度低,速率低且功耗低的近程无线网络通信技术。Zgibee的数据传输模块类似于移动网络的基站,并且进行无线数据传输时,安全系数高。Zgibee技术将无线个人区域网协议标应用于物理层、链路层和MAC层,然后进行拓展和改进的技术。Zgibee通过无线通信技术,将多个的工作节点联合起来,组成星状。该系统中绝大部分的节点为子节点,是精简功能设备,在通信上,是一个功能子集。每个节点具有不同的功能,有的节点负责其控制的子节点汇集数据、通信和控制,可用作通信路由。Zgibee系统数据传输模块之间可以互相沟通,并从网络节点的标准距离75米进行无限扩展,广泛应用于工业现场的数据传输和进行自动化控制中。
隧道工程施工区域较大,需要监测的布控点比较多,花费的时间较多。因此,为了使数据流量降到最低,降低数据传输所用的时间,可采用网状网的拓扑结构,以保证系统稳定运行。应用该系统进行监测的前期,应结合隧道工程的造价情况、实际施工情况对Zgibee系统进行合理设计,科学和选择Zgibee系统硬体配置。为了能够对微小应力变化进行精确感应,应用电阻应变计构成桥式结构的应力传感器,进行应力监控时,放大采集的信号能够有效提高监测效果。进行隧道施工时,对支架、拱顶、围岩等构筑物应力进行时实采集,及时采集应力变化情况,整个过程花费时间较多,而应用Zgibee系统能够提高隧道工程中监测的速度和精确度。
二.现代信息技术在隧道工程施工监测中的应用意义
隧道工程常在岩土地质环境中进行施工,这一特殊的环境增加了工程施工的不稳定因素,降低了工程施工的安全性。目前,随着科学技术的不断发展,应用现代信息技术对隧道工程施工进行监测,能够有效降低施工的风险系数。应用科学技术,对施工地区的地质条件、施工环境和岩体的真实情况进行监测,可以为设计支护系统提供关键数据。通过这些监测数据,可以为建设单位设计施工方案,提供参考数据。并且,对监测到的危险部位及时进行加固,可以有效的提高施工安全性,提高施工质量,对隧道工程的顺利建设有着重要意义。
结束语
隧道工程是一项特殊的工程,涉及到的科学领域与技术比一般建设工程要复杂许多。应用现代信息技术对工程施工进行监测,为隧道工程提供了技术支持,对预防安全事故,提高施工质量有着非常重要的作用。
参考文献:
【关键词】隧道开挖 施工 测量放样
随着我国社会、经济的快速发展,我国的道路交通事业也进入了快速发展时期,公路建设工程与日俱增,因此传统的测量放样的方法已经难以满足长线路、构造物多、时间紧、测量施工质量高的要求。因此,就必须要有一种精度高、费用低、速度快、不受地形通视、布设随机灵活的控制测量方法,所以结合隧道工程施工中测量放样对于整个工程的重要性出发,及笔者自身多年的施工经验,就隧道工程施工中测量放样需要注意的方面及问题提出了笔者自身的一些观点,且对这一过程中所存在的相关难点及成果检验提出了一些问题解决的方法和思路。
1 关于隧道工程施工测量放样的现状分析
我国社会、经济及科学技术的不断发展促进了我国隧道工程施工技术的发展,同时广泛的应用了全站仪设备及其编程计算器。此外,为了进一步提升隧道工程施工质量,就要求我们对隧道施工放样的方法进行深入的研究,从而达到隧道施工坐标方法最有效应用的目的。为了保证隧道施工各个环节的安全、稳定、有序进行,通过将隧道施工坐标法和地面曲线计算方法有机的结合起来,可以明显的提升施工质量及简化相关工作环节。可以实现降低技术人员的工作中遇到的困难程度,还可以有效的提高测量的精确度,对于缩短隧道工程施工工期及提高隧道工程的综合效益都有着重要的促进意义。
1.1 有效控制竣工图测绘工作
针对某些较长的隧道需要我们对其进行特殊对待,这些较长的隧道所经过的地区同样也是较多的,特别是在有些地形非常复杂的区域,隧道施工的复杂程度更高。在前期勘测、设计的过程中往往会通过对隧道测量工作的有效策划来实现隧道工程的安全、稳定、有序的进行。通常我们讲隧道的测量工作分为两个环节,一是初测;二是定测。初测环节中必须要对特定隧道的三个环节进行有效控制,分别是地形测量、纵断面测量、控制测量三个环节。要深入研究地质填土及其隧道的相关环节,确定点位参数及健全地形图。因此,我们要有效布设控制点,从而保证其每个测量环节的安全、稳定、有序进行。与此同时,我们还要讲隧道控制测量环节与路线控制测量环节有机的结合在一起。
1.2 隧道施工测量的重点难点
隧道施工测量的重点难点是设计中对轴线方向的有效测量,为了实现隧道工程各个环节的安全、稳定、有序进行,需要有效界定相对开挖面。因此,就要求我们需要在前期做好隧道贯通环节的相关准备工作,以此来保证中心环节的安全、稳定、有序进行。将往返观测法应用到隧道施工中,可以对隧道相关施工数据及信息进行计算以保证测量工作的质量。由于在隧道施工中现场周边环境的影响而不能顺利的开展相关的测量工作,因此要求我们规范相关的施工方法,以保证整个施工工程的安全、稳定、有序进行。
因此我们有必要提高隧道施工前的测量精确度,以保证相向可同时进行开挖。隧道贯通过程中的各个环节的安全、稳定、有序进行,可以有效使工程高程误差下降。。有效布设在相关附近隧道工程的范围之内控制的网,可以有效保证控制测量环节的进行,对基准点精确、无误设置规范其基准方向。依据相关工程施工图纸,对隧道进行针对性的详细设计,以满足相关要求。最后还要确保修筑过程和开挖过程的安全、稳定、有序进行,以便提升测量工作的优化程度。
2 隧道工程测量放样控制工作的必要性
放样工作是隧道工程施工中最主要的一项工作。在进行放样时测量人员将图纸设计的相关要求在实地标定好。提高隧道工程定位放样的准确度,对于确保整个工程质量有着非常重要的意义。在隧道工程施工中测量与放样之间的关系密切,互为补充。
3 测量放样的具体施工方法
3.1 测量
具体做法是:第一步,依据测量员自身的身高以及立镜地点周边的地形,依次调整好三脚架架腿的长短,先将全站仪中心与立镜点大致对准,保证三脚架上平面的处于水平。然后将三脚架的三条腿固定好,最后在进行微调整。第二步,根据三脚架本身架腿的长度、对中镜中的点位置、圆气泡位置、三个角螺旋之间的关系来进行综合考虑调整。方法简单易懂,灵活应用,任意组合,便可达到相应要求。第三步,圆气泡调好之后,假如中立镜点离中心不太远,可以旋松三角架上固定全站仪的螺栓,挪动全站仪对中。
3.2 放样
精确性是对隧道工程施工中放样的最主要的要求之一。因为放样是否精确将会直接影响到整个工程的等级、程序、运行条件、施工方法、使用年限。由于攻宠中的细小部位其材料的不同,放样精确度肯定也会有很大的不同。在隧道工程测量中,第一种放样精度为主轴线,也称之为绝对精确度;第二种放样精度为细部的和辅助轴线,也称之为相对精度。
4 遵循原则
4.1 先确定喷头位置,后确定管道位置
对于任何一个的喷灌区域的话都要做到先喷头后管道。在进行管道定位之前,要认真仔细的检查喷头定位的结果,包括喷头间距和数量。当遇到图纸设计与实际情况相异时就要及时调整喷头间距及数量,标准应参照施工当地在喷灌季节时期的平均风速计喷头设计射程。
4.2 整体到局部
与地形测量时一样,都要必须遵守从整体再到局部的基本原则。在放样前要对放样区域地形进行了解及实地的现场踏勘,实地了解图纸设计与施工现场的差别。然后确定放样的控制点,初步确定采用何种放样方法,将放样时所用到的仪器及工具准备妥当。假如需要将某些地物点当成控制点的时候,需要检查这些控制点在图上的具置是否与实际位置相吻合。如果出现不相符的情况,应及时进行修正。
4.3 尊重客观实际
尊重客观实际是隧道工程施工必须遵守的原则。在任何的实际施工过程中肯定会存在一定的随意性,加之工程的季节性,往往会出现施工现场解决图纸设计与施工现实地形不相符的矛盾,因此在施工区内的隐蔽工程非常多,对于资料不全的,还需要在施工放样现场或者施工过程中针对个别喷头和管线进行现场微调。所以就造成了隧道工程施工中的每个阶段都是不完全相同的,因此施工放样要严格按照工程的相关实际情况进行,由此来确保放样的精确度。
4.4 尊重设计意图
施工放样首先应该尊重设计意图,详细、全面、严格的按照设计要求进行施工放样。在进行技术交底时,还要向相关人员细致的讲清楚工程所选用设备的相关特点和性能、喷灌系统的特点,及在施工过程中应当注意的相关问题,便于施工人员在进行施工放样前对喷灌系统可以全面的了解。
4.5 确定顺序
在喷头要进行定位之前还需要做到按照点、线、面的先后顺序进行。点的位置中,要先将边界上拐点的喷头位置确定好,然后在将拐点之间的喷头位置进行逐一确定,最后将喷灌区域内部边界之外的喷头位置确定。按照上述顺序进行喷头的定位,对于及时发现图纸设计与现场情况不符的问题很有帮助,有利于将放样误差消化和控制。
5 关于放样方法的具体应用
在隧道工程实际施工的过程中,坐标法实现了点在线路上的位置关系,它是有点位的里程来表示的。为了后续工程施工环节的安全、稳定、有序进行,在计算的时候就要选取有效的基本桩距,对内部曲线进行有效计算。当对桩距进行地面测量的时候,要根据路线的地形条件或者等级来先期规定好。
曲线弦线长度的有效计算是确保桩距选取环节的安全、稳定、有序进行的前提条件,圆曲线的弦线长度是由圆曲线弦线长度的有效计算来实现计算结果的准确性。在计算过程中我们要保证每个圆弧等份的弧长与弦线长度之间等长,便于测量放样过程的有序进行。在此过程中我们还可以采用循环的方法对弦线长度进行计算,也可以算得圆曲线和弦线长度的等分份数。通过对中线逐桩坐标的有效应用实现对计算方法的有效规划。
6 结语
我国的基础经济建设中隧道工程系统是重要组成部分之一,为了实现整体质量水平的提升我们要进行隧道施工内部系统各个环节的协调,这离不开对施工过程中测量放样方法的应用。
参考文献:
[l]刘兰利.坐标法隧道开挖轮廓放样在厦门云顶隧道施工中的应用[J].铁道建筑技术,2004(1):95-98.
[2] 刘云巧.一种用于隧道开挖精确放样的算法[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2009(1):1.
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容